CN205401162U - 水中马达泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种水中马达泵，其能够使在将马达包围的水套中循环的冷却液与泵的处理液有效地进行热交换。水中马达泵具备：水套(11)，其具有冷却液的循环流路；离心叶轮(20)，其使冷却液循环；吸入流路，其将循环流路与离心叶轮的流体入口连通；以及排出流路，其将离心叶轮的流体出口与循环流路连通。排出流路包含由相互对置的两个壁面形成的热交换流路(80)，两个壁面中的一方构成为包括与被主叶轮(12)输送的操作液接触的部件。热交换流路(80)具有从离心叶轮(20)的流体出口朝径向外侧扩展的圆形的形状，热交换流路(80)包含具有旋转轴(1)的轴向长度分量的至少一个轴向流路区间。

Description

水中马达泵

技术领域

本实用新型涉及具备马达的冷却机构的水中马达泵。

背景技术

水中马达泵被广泛应用于污水、废水、河川水那样混合有夹杂物、污物的液体的输送用途。一般情况下，马达设置于叶轮的上方。因此，在水位降低的状况下，马达以在大气中露出的状态而运转。为了即便在这种状态下也对马达进行充分冷却，在马达的周围设置水套(waterjacket)，并使液体在水套内循环而对马达进行冷却。

作为马达的冷却所使用的液体，存在泵的处理液(成为泵的输送对象的液体)、冷却专用的冷却液。在使用泵的处理液的情况下，由于污物、夹杂物堆积于水套内、或者导致水套堵塞，因此有时需要频繁的维护。因此，对于使用专用的冷却液的水套的需求高涨。

在使用冷却液的情况下，需要与用于输送处理液的主叶轮不同的、用于使冷却液循环的机构。作为该循环机构，提出有利用与主叶轮不同地设置于旋转轴的叶轮而使冷却液循环的机构。冷却液必须相对于马达以及处理液充分隔离。并且，还需要使马达与处理液隔离。作为使马达与处理液隔离的密封机构，以往使用将两个机械密封件以串联的方式进行配置而成的串联式机械密封件。还提出有在该两个机械密封件之间设置循环机构的叶轮的方案。但是，组装有叶轮的串联式机械密封件的构造变得复杂。特别地，为了采用离心叶轮作为冷却液的循环用的叶轮，需要对组装方面的构造下工夫。

另外，在使用冷却液的马达的冷却机构中，还需要使从马达吸收的热向冷却液的循环流路外散逸的机构。因此，提出有如下方案：经由泵壳体而使冷却液与处理液进行热交换，由此使得冷却液的热散逸。但是，马达与泵壳体之间的空间的大小有限，因此难以确保用于热交换的充分的导热面积。另外，在主叶轮的收容空间内(例如，主叶轮的里侧等比主叶轮靠上方的位置)容易产生空气积存。这样的空气积存有可能成为妨碍冷却液与处理液的热交换的原因。另外，空气积存对机械密封件的润滑以及冷却造成妨碍，因此机械密封件的寿命有可能缩短。另外，在使用绝缘性较低的冷却液的情况下，若因机械密封件破损等而使得冷却液侵入马达框架内，则有可能产生绝缘不良。

专利文献1：日本特开昭56-113093号公报

专利文献2：日本特开平11-325258号公报

专利文献3：日本特开2000-110768号公报

专利文献4：日本特开2011-163263号公报

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种水中马达泵，其能够使在将马达包围的水套中循环的冷却液与泵的处理液有效地进行热交换。

冷却液与处理液的热交换经由热交换部件而进行，利用离心叶轮强制地使冷却液循环，因此冷却液的冷却作用以强制对流热传导为基础。热传导的热量与导热面积以及热传导系数成比例。强制热传导的热传导系数由雷诺数与普朗特数表示。若除去由冷却液等的物性值所决定的要素，则冷却液的速度越大，导热率越高。因此，通过增大导热面积、且使冷却液从导热面通过的流速加快，能够使热传导的热量增加，从而能够提高冷却液与处理液的热交换效率。为了使流速加快，使供冷却液流动的流路缩窄也较为有效。另外，通过将具有绝缘性的液体用于冷却液，即使因机械密封件破损而使得冷却液侵入马达框架内，也不会产生绝缘不良。

为了实现上述的目的，本实用新型的一个方式为一种水中马达泵，其特征在于，具备：水套，其具有冷却液的循环流路；马达，其被上述水套包围；旋转轴，其被上述马达驱动而旋转；主叶轮，其固定于上述旋转轴；离心叶轮，其与上述旋转轴一同旋转、且使上述冷却液循环；吸入流路，其将上述循环流路与上述离心叶轮的流体入口连通；以及排出流路，其将上述离心叶轮的流体出口与上述循环流路连通，上述排出流路包含由相互对置的两个壁面形成的热交换流路，上述两个壁面中的一方由与利用上述主叶轮而输送的处理液接触的部件构成，上述热交换流路具有从上述离心叶轮的流体出口朝径向外侧扩展的圆形的形状，上述热交换流路包含具有上述旋转轴的轴向长度分量的至少一个轴向流路区间，上述冷却液为具有绝缘性的液体。

本实用新型的优选的方式的特征在于，上述轴向流路区间还具有上述离心叶轮的径向长度分量，上述轴向长度分量比上述径向长度分量长。

本实用新型的优选的方式的特征在于，上述热交换流路还包含仅具有上述离心叶轮的径向长度分量的至少一个径向流路区间。

本实用新型的优选的方式的特征在于，在上述径向流路区间设置有引导叶片。

本实用新型的优选的方式的特征在于，上述至少一个轴向流路区间构成为包括第一轴向流路区间以及第二轴向流路区间，上述至少一个径向流路区间构成为包括第一径向流路区间以及第二径向流路区间，这些流路区间按照上述第一径向流路区间、上述第一轴向流路区间、上述第二径向流路区间以及上述第二轴向流路区间的顺序排列而构成上述热交换流路。

本实用新型的优选的方式的特征在于，上述热交换流路遍及其全长地具有大致恒定的高度。

本实用新型的优选的方式的特征在于，上述循环流路构成为包括被多个分隔板分隔而形成的去向流路以及返回流路，上述排出流路与上述去向流路的入口连接，上述去向流路的出口与上述返回流路的入口连接，上述返回流路的出口与上述吸入流路连接。

本实用新型的优选的方式的特征在于，在上述水套内设置有挠性材料块体，在上述循环流路实质上不存在与上述冷却液接触的气体的区域。

本实用新型的优选的方式的特征在于，上述挠性材料块体为独立发泡的橡胶海绵。

由于采用离心叶轮作为冷却液循环用的叶轮，因此能够提高冷却液的压力，其结果，能够使冷却液在狭窄的流路中循环。因此，能够提高冷却液的流速，从而能够提高热交换效率。另外，由于存在轴向流路区间，因此即使不增大热交换流路的径向尺寸，也能够使导热面积增加。另外，由于借助离心叶轮而形成的冷却液的回旋流在热交换流路内未被破坏，因此能够维持冷却液的较高的流速，从而能够提高热交换效率。并且，即便在马达侧的机械密封件破损的情况下，马达也不会变得绝缘不良。例如，直至因冷却液泄漏、冷却液不足等相关的其他故障而获知异常为止，能够使水中马达泵持续运转。另外，即使浸水也不会产生绝缘不良部位，因此除湿、干燥作业变得简单，从而修复作业变得容易。

附图说明

图1是本实用新型的一个实施方式所涉及的水中马达泵的剖视图。

图2是图1的A-A线剖视图。

图3是示出图1所示的串联式机械密封件以及泵壳体的放大剖视图。

图4(a)是示出主叶轮的一部分的俯视图，图4(b)是主叶轮的局部剖视图。

图5(a)是示出侧板的俯视图，图5(b)是示出侧板的仰视图，图5(c)是图5(b)的B-B线剖视图。

图6(a)是示出内壳体的俯视图，图6(b)是图6(a)的C-C线剖视图，图6(c)是示出内壳体的仰视图。

图7(a)是示出中间壳体的俯视图，图7(b)是示出中间壳体的仰视图，图7(c)是图7(b)的D-D线剖视图。

图8是示出串联式机械密封件的分解图。

附图标记的说明

1…旋转轴；3…马达；8…外罩；11…水套；12…主叶轮；14…背面叶片；20…离心叶轮；21…橡胶海绵；23…分隔板；30…侧板；33…垂直引导壁；34…水平引导壁；35…凹部；36…贯通孔；37…挡板；50…内壳体；60…中间壳体；80…热交换流路；90…串联式机械密封件；100…第一密封单元；120…第二密封单元

具体实施方式

图1是本实用新型的一个实施方式所涉及的水中马达泵的剖视图。图2是图1的A-A线剖视图。马达轴与泵轴一体地形成为旋转轴1。在旋转轴1固定有马达转子3a，以将马达转子3a包围的方式配置有马达定子3b。马达定子3b固定于圆筒状的马达壳体5的内周面。在该马达壳体5的上部以及下部安装有顶罩6以及底罩7。在由马达壳体5、顶罩6以及底罩7形成的密闭空间内收容有马达转子3a以及马达定子3b，由此构成马达3。

在顶罩6以及底罩7设置有轴承9，旋转轴1被这些轴承9支承为旋转自如。在旋转轴1的端部固定有主叶轮12。该主叶轮12收容于具有泵吸入口19a以及泵排出口19b的螺旋形(volute)壳体19内。在马达3与主叶轮12之间设置有串联式机械密封件90。利用该串联式机械密封件90而防止泵的处理液浸入马达3。

在马达壳体5的外侧设置有圆筒状的外罩8，在马达壳体5与外罩8之间形成有空间。由这些马达壳体5与外罩8构成水套11，马达3的冷却液在该水套11中流动。水套11内被冷却液(典型的是乙二醇溶液等的防冻液)充满。在串联式机械密封件90具备与旋转轴1一体地旋转的离心叶轮20，冷却液伴随着该离心叶轮20的旋转而升压。冷却液在与泵的处理液进行热交换之后被供给至水套11。在水套11对马达3进行冷却的冷却液再次返回至离心叶轮20。这样，冷却液在离心叶轮20以及水套11循环。

在水套11的最上部嵌入有独立发泡的环状的橡胶海绵21。配置该橡胶海绵21的理由如下。若在水套11内存在空气，则空气被卷入冷却液的液体流而导致冷却液变得白浊，从而使得冷却效率略微降低。另一方面，若由冷却液将水套11内充满，则无法吸收因温度变化而引起的冷却液的体积变化。因此，将作为冷却液未浸润的由柔软的原材料构成的挠性材料块体的橡胶海绵21设置于水套11内。此外，因冷却液的白浊而引起的冷却效率的降低幅度不大，因此，在水套11的冷却能力存在富余的情况下，也可以不设置挠性材料块体而是设置空气层。

如图2所示，在马达壳体5的外周面设置有沿纵向延伸的4个肋5a。另外，沿圆周方向对水套11的内部空间进行划分的4个分隔板23分别安装于4个肋5a。外罩8的内周面与分隔板23可以不接触。该分隔板23从水套11的下端沿纵向延伸至规定的位置，在水套11内形成4个循环流路24A、24B、24C、24D。4个循环流路中的两个循环流路构成冷却液的去向流路(由附图标记24A、24B表示)，其他的两个循环流路构成冷却液的返回流路(由附图标记24C、24D表示)。去向流路24A、24B以轴对称的方式配置，返回流路24C、24D也同样以轴对称的方式配置。

在水套11内流动的冷却液与马达3之间经由马达壳体5而进行热交换，由此进行马达3的冷却。由于对马达3进行冷却的冷却液的温度上升，因此，若无法使冷却液本身冷却，则会导致马达3过热。虽然也想到了经由外罩8而向水套11的周围环境散热，但在外罩8在大气中露出的情况下，无法期待充分的散热。因此，如下所述，优选通过冷却液与泵的处理液的热交换而进行充分的散热。

由于应当避免冷却液与处理液的混合，因此冷却液与处理液的热交换经由某些部件(热交换部件)而进行。换句话说，在冷却液与处理液的热交换中，冷却液以及处理液与热交换部件的导热率较为重要。一般情况下，导热面积越大，在流体与物体之间传导的热量越大，流体的速度越快，导热率越大。若流体在狭窄的流路中流动，则流速加快，但流路的阻力增大，从而压力损失增大。因此，作为用于冷却液的循环叶轮20，优选相对于流量能够实现较大的扬程的离心式的叶轮。为了进一步提高效率，优选采用闭合类型(closedtype)的离心叶轮。

使冷却液循环的叶轮20组装于串联式机械密封件90。串联式机械密封件90收容于由侧板30、内壳体50以及中间壳体60构成的泵壳体内。中间壳体60固定于底罩7以及外罩8的下部。内壳体50以及侧板30被螺栓45、46固定于中间壳体60的下部。内壳体50配置于侧板30的上方。螺旋形壳体19固定于中间壳体60的下部，主叶轮12的收容空间由侧板30以及螺旋形壳体19形成。

图3是示出图1所示的串联式机械密封件以及泵壳体的放大剖视图。如图3所示，在本实施方式中，作为冷却液的循环叶轮，采用闭合类型的离心叶轮20。离心叶轮20夹在内壳体50与侧板30之间。在内壳体50与侧板30之间形成有呈圆盘状扩展的热交换流路80。更具体而言，由内壳体50的下表面与侧板30的上表面形成热交换流路80。该热交换流路80从离心叶轮20的流体出口朝径向外侧扩展，当从轴向观察时形成为圆形。离心叶轮20的流体出口与该热交换流路80的入口面对，从离心叶轮20排出的冷却液流入热交换流路80。构成热交换流路80的壁面的内壳体50的下表面与侧板30的上表面之间的间隔狭窄，且间隔遍及热交换流路80的整体而几乎恒定。因此，只有热交换流路80的截面积随着半径位置而扩大，热交换流路80的高度实质上遍及其全长地恒定。

热交换流路80构成为包括：内侧水平流路(第一径向流路区间)81，其将离心叶轮20包围；内侧轴向流路(第一轴向流路区间)82，其与上述内侧水平流路81连接；外侧水平流路(第二径向流路区间)83，其与上述内侧轴向流路82连接；以及外侧轴向流路(第二轴向流路区间)84，其与上述外侧水平流路83连接。内侧水平流路81具有从离心叶轮20朝径向外侧扩展的平坦的环状形状。内侧轴向流路82一边从内侧水平流路81朝向主叶轮12沿轴向延伸、一边还朝径向外侧延伸，整体大致具有圆锥台的形状。外侧水平流路83具有从内侧轴向流路82朝径向外侧扩展的平坦的环状形状。外侧轴向流路84从外侧水平流路83朝向马达3沿轴向延伸，整体大致具有圆筒形状。

内侧轴向流路82具有轴向流路长度与径向流路长度的双方，轴向流路长度设定为比径向流路长度长。内侧轴向流路82具有径向流路长度是基于以下理由。第一理由在于，抑制因大幅地改变从离心叶轮20刚排出后的、具有较大动能的冷却液的流动方向(从径向改变为朝向轴向)而引起的压力损失。第二理由在于，若内侧轴向流路82仅具有轴向流路长度，则隔着热交换流路80的侧板30的内侧的空间(由附图标记41表示)变窄，从而使得处理液容易滞留。

因离心叶轮20而升压的冷却液具有回旋方向的速度分量。由于未对该回旋流造成妨碍，从而能够维持作为热交换部件的侧板30与冷却液的较高的相对速度。另外，热交换流路80具有大致沿轴向延伸的轴向流路区间。在这样的轴向流路区间内，流路截面积几乎不增加。因此，通过设置轴向流路区间，能够抑制冷却液的速度降低，并且能够确保较大的导热面积。因主叶轮12的直径、马达3的直径等而使得能够用于热交换的热交换流路80的最大半径受到制约，但通过设置沿轴向延伸的流路，能够加长热交换流路80。

图4(a)是示出主叶轮的一部分的俯视图，图4(b)是主叶轮的局部剖视图。主叶轮12具有用于使处理液升压的多个主叶片13。主叶轮12配置为使得这些主叶片13朝向泵吸入口19a(参照图1)。在主叶轮12的背面(上表面)设置有多个背面叶片14。更具体而言，在主叶轮12的背面设置有呈辐射状延伸的多个槽15，在这些槽15之间形成有背面叶片14。该背面叶片14绕主叶轮12的中心以相等间隔排列，如图3所示，配置为与侧板30对置。背面叶片14与主叶轮12一同旋转，对侧板30的周围的处理液进行搅拌并使其循环，由此抑制热交换效率的降低。此外，在本实施方式中，主叶轮12作为构成斜流涡旋泵的叶轮而被记载，但主叶轮12不局限于该例子。

图5(a)是示出侧板的俯视图，图5(b)是示出侧板的仰视图，图5(c)是图5(b)的B-B线剖视图。侧板(圆环壁部)30大致呈圆环状的形状。在侧板30的上表面形成有热交换流路80，处理液与其下表面接触。侧板30构成用于使冷却液与处理液进行热交换的热交换部件。侧板30优选由青铜、黄铜等导热率较高的材料制作。利用螺栓46将侧板30安装于中间壳体60，仅将串联式机械密封件90的第一静止密封部固定，无需对马达3、螺旋形壳体19等重物进行支承，因此能够允许强度较弱的材质、形状。

在侧板30的上表面设置有内侧引导叶片31与外侧引导叶片32。内侧引导叶片31位于内侧水平流路81内，外侧引导叶片32位于外侧水平流路83内。内侧引导叶片31以及外侧引导叶片32以调整冷却液的流动为目的而设置。如图5(a)所示，内侧引导叶片31相对于与旋转轴1同心状地配置的假想圆(未图示)的切线方向的角度比外侧引导叶片32相对于上述切线方向的角度小，从而内侧引导叶片31不会对冷却液的回旋分量造成阻碍。

侧板30的上表面(表面)与冷却液接触，侧板30的下表面(背面)与处理液接触。在侧板30的下表面形成有朝向主叶轮12延伸的圆筒状的垂直延长壁33，还设置有从垂直延长壁33的下端朝径向内侧延伸的水平延长壁34。借助这些延长壁33、34而使得处理液与侧板30的接触面积、即导热面积增加。水平延长壁34配置为与背面叶片14对置。如图1及图3所示，侧板30将主叶轮12的上方的空间分隔为内周侧空间41与外周侧空间42。

垂直延长壁33的一部分形成为向内侧凹陷的形状，从而形成有凹部35。该凹部35构成将利用背面叶片14朝径向外侧输送的处理液的一部分从背面叶片14向上方引导的上升流路。凹部35与背面叶片14以及外周侧空间42面对。凹部35的内端处于比对置的背面叶片14的内端靠径向外侧的位置。因此，对凹部35供给有利用背面叶片14进行加压后的处理液。该加压后的处理液从背面叶片14通过凹部35而上升，并在侧板30的外周面上流动。该处理液的流动对处于主叶轮12的背面侧的外周侧空间42内的处理液进行搅拌并使其循环。

另外，在水平延长壁34的一部分设置有贯通孔36。该贯通孔36构成使利用背面叶片14朝径向外侧输送的处理液的一部分向内周侧空间41返回的返回流路。贯通孔36的内端处于比对置的背面叶片14的内端靠径向外侧的位置。因此，对贯通孔36供给有利用背面叶片14进行加压后的处理液。该加压后的处理液沿旋转轴1的轴向流动，对处于主叶轮12的背面侧的内周侧空间41内的处理液进行搅拌并使其循环。该处理液的流动具有回旋分量，但该旋转流被设置于侧板30的下表面的多个挡板(肋)37妨碍，处理液的搅拌得到进一步的促进。这些挡板37构成为向径向内侧突出的垂直壁。

通过这样的处理液的搅拌作用以及循环作用，能够防止与侧板30进行热交换的处理液的滞留，并能够提高热交换效率。在内周侧空间41以及外周侧空间42的最上部，特别是在泵运转开始时容易产生空气存积。这样的空气的存在不仅使热交换效率降低，还对机械密封件的润滑造成不良影响。利用背面叶片14、贯通孔36、凹部35、挡板37能够对这些空间41、42内的处理液进行搅拌，因此能够利用处理液的流动而将存积的空气排出。此外，本实施方式为水中马达泵，但用于有效地将滞留于主叶轮12的背面侧的空间的空气排出的结构也能够应用于水中马达泵以外的泵。

图6(a)是示出内壳体的俯视图，图6(b)是图6(a)的C-C线剖视图，图6(c)是示出内壳体的仰视图。内壳体50大致具有圆环状的形状。在内壳体50的上表面设置有呈辐射状延伸的多个肋51。内壳体50的背面与侧板30一同形成热交换流路80。内壳体50的内周端52成为离心叶轮20的衬环(linerring)。换句话说，内壳体50的上部开口构成冷却液的循环泵的吸入口。

图7(a)是示出中间壳体的俯视图，图7(b)是示出中间壳体的仰视图，图7(c)是图7(b)的D-D线剖视图。在中间壳体60的上表面设置有4个开口(两个入口61A、61B、两个出口61C、61D)，这些开口61A、61B、61C、61D沿周向以相等间隔排列。入口61A、61B分别与水套11的返回流路24C、24D连接，出口61C、61D分别与水套11的去向流路24A、24B连接。两个入口61A、61B通过沿纵向将中间壳体60贯通的两个入口流路(吸入流路)62而与处于中间壳体60的下部的中心部的收容空间64连通。在该收容空间64设置有机械密封件90、离心叶轮20等。两个出口61C、61D通过沿纵向将中间壳体60贯通的两个出口流路63而与设置于中间壳体60的下表面的两个冷却液排出口65分别连通。

如图7(b)中虚线所示，中间壳体60的入口流路62与出口流路63被两个隔壁66隔开而不相互连通。两个入口流路62通过收容空间64而相互连通，与此相对，两个出口流路63不相互连通而是形成独立的流路。两个冷却液排出口65与热交换流路80的终端的一部分连接，被处理液冷却后的冷却液从出口流路63通过并流入水套11。因此，由热交换流路80与出口流路63构成将离心叶轮20与水套11连通的排出流路。

热交换流路80的终端与设置于中间壳体60的出口流路63连接。热交换流路80的终端呈环状，如上所述，出口流路63由设置为沿轴向将中间壳体60贯通的4个流路中的两个构成。出口流路63与水套11的两个轴对称的去向流路24A、24B连接。冷却液在去向流路24A、24B中沿轴向流动而对马达3进行冷却，与橡胶海绵21碰撞而改变其流动方向，并在相邻的返回流路24C、24D中下降。轴对称的两个返回流路24C、24D分别与中间壳体60的两个入口流路62(设置为沿轴向将中间壳体60贯通的4个流路中的其他两个)连接，冷却液被向离心叶轮20的吸入口引导。这样，冷却液在离心叶轮20、热交换流路80、出口流路63、水套11(去向流路24A、24B与返回流路24C、24D)、入口流路62、离心叶轮20循环。

图8是示出串联式机械密封件的分解图。本实施方式的串联式机械密封件90构成为包括：第一密封单元100，其不具备离心叶轮；以及第二密封单元120，其具备离心叶轮20。第一密封单元100与第二密封单元120构成为独立的组装体，彼此能够分离。

作为旋转侧要素，第一密封单元100具备：第一套筒102，其固定于旋转轴1；以及第一旋转密封环104，其经由销103与上述第一套筒102而一体地旋转。在第一套筒102与第一旋转密封环104之间配置有O型环106。作为静止侧要素，第一密封单元100还具备：第一固定部件107，其固定于侧板30(旋转机械的框体)；第一静止密封环109，其经由O型环108而支承于上述第一固定部件107；以及弹簧110，其将第一静止密封环109按压于第一旋转密封环104。弹簧110配置于第一固定部件107与第一静止密封环109之间。第一静止密封环109与第一固定部件107借助卡合部111而卡合，使得第一静止密封环109不旋转。此外，在本实施方式中，由第一静止密封环109与第一固定部件107构成第一静止密封部。

第一固定部件107、第一旋转密封环104以及第一静止密封环109配置为将第一套筒102包围。在第一套筒102的外周面，在弹簧110未完全拉伸的位置、且在第一静止密封环109与第一固定部件107的卡合不会解除的位置安装有挡圈115，该挡圈115对基于弹簧110的第一固定部件107相对于第一套筒102的位移进行限制。即便在未利用该挡圈115而将第一密封单元100设置于旋转机械时，第一密封单元100也能够维持组装为一体的状态。因此，仅通过将第一固定部件107固定于框体(侧板30)便能够将第一密封单元100组装于泵。特别地，在将第一密封单元100组装于泵之前，能够预先使卡合部111、销103的对位结束，因此泵的组装变得容易。

作为静止侧要素，第二密封单元120具备：第二固定部件121，其固定于中间壳体60(旋转机械的框体)；以及第二静止密封环123，其经由O型环122而支承于上述第二固定部件121。第二静止密封环123经由卡合部124与第二固定部件121卡合，从而不进行旋转。此外，在本实施方式中，由第二静止密封环123与第二固定部件121构成第二静止密封部。另外，作为旋转侧要素，第二密封单元120具备：第二套筒131，其固定于旋转轴1；第二旋转密封环132，其与上述第二套筒131一体地旋转；以及弹簧133，其将第二旋转密封环132按压于第二静止密封环123。在第二套筒131与第二旋转密封环132之间夹设有O型环134。

利用螺栓136将第二旋转密封环132与第二套筒131连结。该螺栓136固定于第二旋转密封环132，并且与第二套筒131舒缓地卡合。第二旋转密封环132以及螺栓136能够相对于第二套筒131相对地沿轴向移动。螺栓136作为限制第二旋转密封环132相对于第二套筒131的位移的止动件而发挥功能。

在第二套筒131的外周面一体地形成有离心叶轮20。离心叶轮20配置为其流体入口与第二固定部件121对置。离心叶轮20位于第一密封单元100的密封面(即，第一旋转密封环104与第一静止密封环109的接触面)与第二密封单元120的密封面(即，第二旋转密封环132与第二静止密封环123的接触面)之间。弹簧133设置于离心叶轮20的凸台(boss)部。螺栓136对由弹簧133的拉伸而引起的第二旋转密封环132的位移进行限制，因此，即便在旋转侧要素未组装于旋转机械时，旋转侧要素也能够保持组装为一体的状态。并且，第一套筒102与第二套筒131分体构成，因此，第一密封单元100与第二密封单元120作为独立的组装体而能够彼此分离。

串联式机械密封件90向旋转机械组装的组装顺序如下。

1.利用螺栓55(参照图3)将第二密封单元120的静止侧要素固定于中间壳体60。

2.利用螺栓45(参照图1)将内壳体50固定于中间壳体60。

3.将键140(参照图3)安装于旋转轴1，将第二密封单元120的旋转侧要素安装于旋转轴1。

4.利用螺栓46(参照图1)将侧板30固定于中间壳体60。

5.将销141(参照图3)安装于旋转轴1，利用螺栓56(参照图3)将第一密封单元100固定于侧板30。

6.利用螺栓47(参照图1)将主叶轮12固定于旋转轴1。

将主叶轮12安装于旋转轴1，从而使得第一密封单元100以及第二密封单元120被向图3的上方施力，弹簧110、133收缩。如图8所示，在第一套筒102的下部形成有小径部102a，如图3所示，该小径部102a的上端面(第一定位面)105与旋转轴1的第一阶梯面1a抵接。第一套筒102的上端与第二套筒131的下端抵接，并且，第二套筒131的上端面(第二定位面)135与旋转轴1的第二阶梯面1b抵接。由此对第一套筒102以及第二套筒131进行定位。旋转轴1的旋转力经由作为旋转力传递部的销141以及键140而分别传递至第一套筒102以及第二套筒131。

需要在闭合类型的离心叶轮20设置衬环。根据图3可知，离心叶轮20的流体入口的直径较小，因此衬环必须配置于第二固定部件121与离心叶轮20之间的位置。在本实施方式中，第二密封单元120由两个独立的组装体构成，这两个独立的组装体分别由静止侧要素以及旋转侧要素构成，这两个组装体构成为分别组装于旋转机械，因此能够将直径较小的衬环配置于静止侧要素与离心叶轮20之间。

另外，使第一套筒102与第二套筒131形成为分体结构，能够使第一密封单元100与第二密封单元120分离，因此，还能够将泵的框体(在该例子中为侧板30)插入与被第一密封单元100的第一固定部件107与离心叶轮20夹着的空间。通过该结构，能够减小机械密封件的外径。另外，能够将由热传导率较高的材质成型的侧板30插入至比离心叶轮20的流体出口靠内侧的位置，因此能够经由侧板30而使刚排出后的流速较快的冷却液与处理液可靠地进行热交换。

优选将涡轮机油、流动石蜡油等具有绝缘性的润滑油用于冷却液。

上述的实施方式是以使得具有本实用新型所属的技术领域的常识的技术人员能够实施本实用新型为目的而记载的。只要是本领域技术人员，当然就能够想到上述实施方式的各种变形例，本实用新型的技术思想还能够应用于其他实施方式。因此，本实用新型不限定于所记载的实施方式，应该解释为基于由权利要求书所定义的技术思想的最宽范围。

Claims (12)

1.一种水中马达泵，其特征在于，具备：

水套，其具有冷却液的循环流路；

马达，其被所述水套包围；

旋转轴，其被所述马达驱动而旋转；

主叶轮，其固定于所述旋转轴；

离心叶轮，其与所述旋转轴一同旋转、且使所述冷却液循环；

吸入流路，其将所述循环流路与所述离心叶轮的流体入口连通；以及

排出流路，其将所述离心叶轮的流体出口与所述循环流路连通，

所述排出流路包含由相互对置的两个壁面形成的热交换流路，

所述两个壁面中的一方构成为包括与被所述主叶轮输送的操作液接触的部件，

所述热交换流路具有从所述离心叶轮的流体出口朝径向外侧扩展的圆形的形状，

所述热交换流路包含具有所述旋转轴的轴向长度分量的至少一个轴向流路区间，所述冷却液为具有绝缘性的液体。

2.根据权利要求1所述的水中马达泵，其特征在于，

所述轴向流路区间还具有所述离心叶轮的径向长度分量，所述轴向长度分量比所述径向长度分量长。

3.根据权利要求1所述的水中马达泵，其特征在于，

所述热交换流路还包含仅具有所述离心叶轮的径向长度分量的至少一个径向流路区间。

4.根据权利要求2所述的水中马达泵，其特征在于，

所述热交换流路还包含仅具有所述离心叶轮的径向长度分量的至少一个径向流路区间。

5.根据权利要求3所述的水中马达泵，其特征在于，

在所述径向流路区间设置有引导叶片。

6.根据权利要求4所述的水中马达泵，其特征在于，

在所述径向流路区间设置有引导叶片。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的水中马达泵，其特征在于，

所述至少一个轴向流路区间构成为包括第一轴向流路区间以及第二轴向流路区间，

所述至少一个径向流路区间构成为包括第一径向流路区间以及第二径向流路区间，

这些流路区间按照所述第一径向流路区间、所述第一轴向流路区间、所述第二径向流路区间以及所述第二轴向流路的顺序排列而构成所述热交换流路。

8.根据权利要求1所述的水中马达泵，其特征在于，

所述热交换流路遍及其全长地具有恒定的高度。

9.根据权利要求1～6中任一项所述的水中马达泵，其特征在于，

所述循环流路构成为包括被多个分隔板分隔的去向流路以及返回流路，

所述排出流路与所述去向流路的入口连接，

所述去向流路的出口与所述返回流路的入口连接，

所述返回流路的出口与所述吸入流路连接。

10.根据权利要求1～6中任一项所述的水中马达泵，其特征在于，

在所述水套内设置有挠性材料块体，在所述循环流路实质上不存在与所述冷却液接触的气体的区域。

11.根据权利要求10所述的水中马达泵，其特征在于，

所述挠性材料块体为独立发泡的橡胶海绵。

12.根据权利要求1所述的水中马达泵，其特征在于，

所述冷却液为涡轮机油、流动石蜡油。