CN201963584U - 离心泵高效副叶轮动力密封结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种离心泵高效副叶轮动力密封结构，隶属于流体机械的泵及其密封技术。在现有技术中，副叶轮动力密封结构的转子主要由主叶轮的背叶片、副叶轮组成两级动力密封。本实用新型结构的转子主要是由后开式叶轮、副叶轮组成两级动力密封，主叶轮背叶片由主叶轮叶片兼顾。用途和优点：大大降低了副叶轮动力密封的功率损耗，缩短了密封结构的轴向尺寸，使得单级泵的悬臂减小，运行可靠性提高。另外，采用双端面机械密封式停车密封,既省去了传统结构软填料压紧机构式开停车时的复杂操作，又可使双端面机械密封本身寿命因介质颗粒不能接近密封面及密封压力的降低会大大提高。同时还可解决传统结构泵内可能进气出现窝空现象的缺陷。

Description

离心泵高效副叶轮动力密封结构

技术领域

本实用新型涉及一种离心泵高效副叶轮动力密封结构，隶属于流体机械的泵及其密封技术。

背景技术

现有技术传统副叶轮密封结构如图1所示，这是一种具有副叶轮动力密封结构的离心泵，其中传统副叶轮动力密封由两部分组成，一部分是可旋转的泵轴（3）通过键（2）及叶轮螺母（1）连接固定带有背叶片的后闭式叶轮（4）、副叶轮（7）、轴套（9）组成的转子部件，另一部分是由泵体（12）、隔板（6）、后盖（8）、软填料压紧机构式停车密封（10）组成的定子部件。从实践中了解到：该结构使泵工作效率降低5—8%。另外，填料压紧机构式停车密封（10）在开机前及启动时需要人工操作使其处于压紧状态，正常运行后又要人工操作使其处于松驰状态，操作比较麻烦。另外还可能导致泵内进气出现窝空现象，窝空现象是指空气进入泵内，导致泵流量出现的不连续现象。

国家知识产权局网上在1991.9.25公告了一种“带飞铁的副叶轮密封装置”专利，其内容是：用于工业离心泵的带飞铁的副叶轮密封装置，采用副叶轮密封和飞铁密封技术，副叶轮密封在泵运转时，由叶轮的背叶片、固定叶片、副叶轮高速旋转，形成一背压区，阻止液体泄漏，飞轮密封在泵停转时，利用飞铁、弹簧作用，产生密封效果，使泵运转和停车时均无磨损，均无泄漏。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种离心泵高效副叶轮动力密封结构，解决离心泵中传统副叶轮动力密封消耗功率高、泵工作效率降低的问题。

本实用新型的技术方案：（为了方便理解技术内容，同时对照附图阅读，图中零部件用带括号的标号表示）

离心泵高效副叶轮动力密封结构，由转子部件和定子部件所构成，其特征是：转子部件是由可旋转的泵轴（3）通过键（2）及叶轮螺母（1）连接固定叶轮（5）、副叶轮（7）、轴套（9）组成，定子部件是由泵体（12）、隔板（6）、后盖（8）、双端面机械密封（11）组成，其中叶轮（5）为后开式叶轮，其具有主叶片和背叶片的双重功效的叶轮叶片（15）轴向延伸至该敞开部位直接和隔板（6）以小间隙配合。

本实用新型的技术方案还包括：

所述的离心泵高效副叶轮动力密封结构，其特征是：叶轮（5）的前盖板（16）是闭式的结构。

所述的离心泵高效副叶轮动力密封结构，其特征是：叶轮（5）的前盖板（16）是半开式结构。

所述的离心泵高效副叶轮动力密封结构，其特征是：叶轮（5）的前盖板（16）是全开式结构。

所述的离心泵高效副叶轮动力密封结构，其特征是：停车密封的形式是双端面机械密封（11）结构。

所述的离心泵高效副叶轮动力密封结构，其特征是：停车密封的形式是双端面机械密封（11）结构或弹性膜片密封结构。

所述的离心泵高效副叶轮动力密封结构，其特征是：后开式叶轮（5）和隔板（6）之间以及副叶轮（7）和后盖（8）之间的轴向端面间隙均为0.5—0.8mm。

本实用新型的优点和效果如下：

首先本实用新型的主要创新点：

1）将后开式叶轮应用于副叶轮动力密封，使叶轮叶片具有主叶片和背叶片的双重功效，从而降低传统副叶轮动力密封的功率消耗，提高泵的运行效率。

2）将双端面机械密封用作副叶轮动力密封的停车密封，可省去软填料压紧机构开停车时的复杂操作，同时因后开式叶轮既可防止介质颗粒接近密封面，又能降低密封压力，故可使双端面机械密封本身寿命大大提高。

本实用新型的实施能够最大程度地提高离心泵采用副叶轮动力密封时的运行效率，以及运行可靠性的提高。后开式叶轮、副叶轮组成两级动力密封，主叶轮背叶片由主叶轮叶片兼顾。所以，本实用新型大大降低了副叶轮动力密封的功率损耗，同时又最大程度地缩短了密封结构的轴向尺寸，使得单级泵的悬臂减小，运行可靠性提高。

再就是采用双端面机械密封式停车密封, 既省去了软填料压紧机构开停车时的复杂操作，又可使双端面机械密封本身的寿命大大提高。另外还可解决传统结构泵内可能进气出现窝空现象的问题。

附图说明

附图1是传统的副叶轮动力密封结构示意图。附图2是本实用新型高效副叶轮动力密封结构示意图。

附图标号说明：1-叶轮螺母，2-键，3-轴，4-带有背叶片的后闭式叶轮，5-后开式叶轮，6-隔板，7-副叶轮，8-后盖，9-轴套，10-软填料压紧机构式停车密封，11-双端面机械密封式停车密封，12-泵体。13-叶轮后盖板，14-叶轮后盖板的径向敞开起始部位，15-叶轮叶片，16-叶轮前盖板，17-叶轮叶片出口边，18-叶轮叶片进口，19-副叶轮叶片；P—气液分界面。

具体实施方式

图1在上述的现有技术中已描述。

如图2所示，可旋转的泵轴（3）通过键（2）及叶轮螺母（1）依次连接固定后开式叶轮（5）、副叶轮（7）、轴套（9）组成转子部件；泵体（12）、隔板（6）、后盖（8）、双端面机械密封式停车密封（11）组成定子部件。转子部件通过驱动机的驱动相对于定子部件作旋转运动，从而达到泵轴向密封的功效。其具有主叶片和背叶片的双重功效的叶轮叶片（15）轴向延伸至该敞开部位直接和隔板（6）以小间隙配合。其中后开式叶轮（5）和隔板（6）之间以及副叶轮（7）和后盖（8）之间的轴向端面间隙均为0.5—0.8mm；叶轮（5）的前盖板（16）可以是闭式的结构（有全部前盖板）、半开式结构（前盖板部分敞开）或全开式结构（无前盖板）。停车密封的形式既包括传统的软填料压紧机构（10）或飞铁密封,还包括双端面机械密封（11）或弹性膜片密封。

工作原理：轴3在离心泵驱动机的驱动下，使转子部件相对于定子部件开始作旋转运动。介质在后开式叶轮5的作用下流向泵体12被输送出去（见箭头所示）。这时，叶轮（5）为后开式叶轮，即叶轮流道后盖板的径向部位敞开，由于后开式叶轮5和隔板6之间轴向端面保持较小的间隙，几乎可以认为，介质沿叶轮5的流道（该流道是由叶片15连接前盖板16和后盖板13所构成的介质通道）从叶片进口边18开始被叶片15升压至后盖板13的径向敞开起始部位14后，没有受到该间隙的影响继续被升压至叶片出口边17。所以，进入副叶轮7的外缘，即副叶轮叶片19的出口的压力仅是介质沿叶轮5的流道被叶片15升压至后盖板13的径向敞开部位14时的压力，远远小于叶片出口边17处的压力，从而起到了没有叶轮背叶片也能降压的作用。也就是说，后开式叶轮叶片15这时发挥了原后闭式叶轮的主叶片泵送介质和背叶片密封降压的双重功效。

副叶轮（7）和后盖（8）之间的轴向端面间隙亦较小，这样使进入副叶轮7外缘的介质在副叶轮叶片19的作用下，在副叶轮7与后盖8间所形成的工作腔内形成一个旋转的介质环（图中气液分界面P至副叶轮19外缘）（在图中P所示，修改图删除文字加P），该介质环有内外环面之分；该介质环的外环面（副叶轮19外缘）的压力和后盖板13径向敞开起始部位14处的压力相等达到平衡状态，由于副叶轮19的泵送作用，内环面与双端面机封式停车密封11间（在图中气液分界面P至双端面机械密封式停车密封11）会存在一个负压腔，该负压腔和介质环的内环面交接处形成气液分界面P，该气液分界面P即压力平衡面。该负压腔的另一端被双端面机封式停车密封11所封闭，达到完全密封的效果。

当泵停车时，前述的旋转的介质环便失去旋转能量，使原存在的平衡状态破坏，泵腔内的高压介质由于失去了叶轮5的泵送作用，压力降低至低于泵送系统要求压力而无法完成输送任务，会带着低于系统压力的压力返回，迫使上述的压力平衡面快速移向停车密封处，这时双端面机械密封式停车密封11会起到密封作用。另外，由于双端面机械密封外加冲洗水的作用，无论是泵工作状态还是泵停车状态，双端面机械密封式停车密封11始终处于良好的运行环境之中。

这里需要再说明的是：

1、传统的副叶轮动力密封的停车密封采用的是软填料压紧机构，如前述原理中所言：“介质环与停车密封间会存在一个负压腔”，这时，软填料必须处于松弛状态，否则会和轴套摩擦发热烧毁填料。所以，必须人工操作压紧机构，使用很不方便。

2、名词解释：

后闭式叶轮：叶轮后盖板从叶轮轮毂开始到叶轮外缘没有敞开的叶轮。

带有背叶片的后闭式叶轮：在后闭式叶轮后盖板的外侧设有起密封降压作用的叶片的叶轮。

后开式叶轮：叶轮后盖板在径向部分敞开的叶轮

飞铁密封：是传统的副叶轮动力密封配套的停车密封的一种，当泵轴旋转时，依靠“飞铁”的机械式离心作用来替代软填料压紧机构式停车密封。虽然解决了软填料压紧机构式停车密封的操作不便问题，但却带来了由于“飞铁”响应度差在停车瞬间会飞溅泄露的缺陷，另外运行过程中还会导致进气出现窝空现象。

弹性膜片密封：是替代双端面机械密封的一种停车密封。它是依靠副叶轮的泵送作用产生的“负压腔”吸力，使泵原停车时固定在后盖上的弹性膜片和固定在轴套上的密封环之间的密封状态破坏，并拉开一个很小的以便能形成空气动压膜的间隙，同时既能保证 “负压腔”的不被破坏，还能保证空气不进入泵内。

Claims (2)

1.离心泵高效副叶轮动力密封结构，由转子部件和定子部件所构成，其特征是：转子部件是由可旋转的泵轴（3）通过键（2）及叶轮螺母（1）连接固定叶轮（5）、副叶轮（7）、轴套（9）组成，定子部件是由泵体（12）、隔板（6）、后盖（8）、双端面机械密封（11）组成，其中叶轮（5）为后开式叶轮，其具有主叶片和背叶片的双重功效的叶轮叶片（15）轴向延伸至该敞开部位直接和隔板（6）以小间隙配合。

2.根据权利要求1所述的离心泵高效副叶轮动力密封结构，其特征是：叶轮（5）的前盖板（16）是闭式的结构。

3、根据权利要求1所述的离心泵高效副叶轮动力密封结构，其特征是：叶轮（5）的前盖板（16）是半开式结构。

4、根据权利要求1所述的离心泵高效副叶轮动力密封结构，其特征是：叶轮（5）的前盖板（16）是全开式结构。

5、根据权利要求1所述的离心泵高效副叶轮动力密封结构，其特征是：停车密封的形式是双端面机械密封（11）结构。

6、根据权利要求1所述的离心泵高效副叶轮动力密封结构，其特征是：停车密封的形式是双端面机械密封（11）结构或弹性膜片密封结构。

7、根据权利要求1所述的离心泵高效副叶轮动力密封结构，其特征是：后开式叶轮（5）和隔板（6）之间以及副叶轮（7）和后盖（8）之间的轴向端面间隙均为0.5—0.8mm。

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