CN212744347U - 一种离心泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种离心泵，包括泵壳、泵盖、叶轮、泵轴、机械密封、输送装置，泵壳和泵盖围成泵腔，泵腔内设置有叶轮，泵轴穿过泵盖与叶轮连接，泵轴与泵盖之间设置有机械密封。输送装置具有螺旋叶片结构，固定套设于或形成于泵轴上，位于机械密封和叶轮之间，从机械密封指向叶轮的方向输送介质。本实用新型通过以上技术手段，减小了机械密封的压力。同时防止颗粒沉积，减少固体颗粒进入轴盖间隙和叶轮背面对机械密封、轴盖、叶轮的破坏，提高了离心泵的安全性。

Description

一种离心泵

技术领域

本实用新型总体涉及泵设备技术领域，更具体地，涉及一种离心泵。

背景技术

离心泵是指靠叶轮旋转时产生的离心力来输送液体的泵。在泵轴伸出泵盖处必然会有间隙，此处通常设置轴封装置，例如机械密封，来防止泵内高压液体沿间隙漏出、或外界空气反向漏入泵内。

机械密封是指由至少一对垂直于旋转轴线端面在流体压力和补偿机构弹力或磁力的作用下保持贴合、且可以相对滑动构成的防止液体泄漏的装置。按端面的对数分类常见有单端面和双端面机械密封。单端面机械密封适用于一般液体场合，如油品等，与其他辅助装置合用时，可用于带悬浮颗粒、高温、高压液体等场合。双端面机械密封适用于腐蚀、高温、液化气带固体颗粒及纤维、润滑性能差的介质，以及有毒、易燃、易爆、易挥发、易结晶和贵重的介质。双端面密封工作时在隔离腔(高压侧)引入高于密封腔(低压侧)压力0.05～0.15MPa的封液，以改善接触面间的润滑及冷却条件，并把被密封介质与外界隔离，实现介质零泄漏。

若介质含有固体颗粒硬度较高时，固体颗粒会进入密封端面使密封面磨损失效；固体颗粒随时间的增长而增多，在泵腔内压力、泵轴旋转力等作用下，推开密封端面，并使机械密封内补偿作用失效，导致密封泄漏；沉积的固体颗粒会对轴套和泵盖造成磨损，并使泵的功率增大，电流升高，离心泵振动，甚至断轴；沉积在叶轮背部附近的颗粒会卡死或损坏叶轮；对机械密封密封面的硬度要求高。

为防止介质中固体颗粒对机械密封、泵体、叶轮的破坏，通常设置冲洗系统，例如自冲洗系统，从泵出口处向密封腔引入液体作为清液对密封腔进行冲洗。然而，现有技术中，应对带固体杂质的自冲洗系统(API-682P31) 只能用于单端面密封，这是因为相比无冲洗的状态，液体从自冲洗辅助系统流向泵内后，冲洗处压力变大，而双端面密封所需的冲洗处位于机械密封的低压侧，容易使封液失效最终致使装置失去密封效果，系统可靠性差。于是当介质中含有的固体颗粒硬度较高，且同时需要零泄漏要求时，无法同时选择自冲洗系统和双端面密封。

同时现有技术中，自冲洗辅助密封系统内没有动力源，经过旋液分离器的分离之后流速变缓，冲洗效果变差。且现有机械密封冲洗设计(API-682) 大多使用节流衬套，设置在密封腔和泵腔之间，进一步减缓流速，影响冲洗效果，增大密封腔内压力。所以急需一种带有密封腔压力较小、适用零泄漏要求、冲洗效果好的冲洗系统的泵。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术中缺少一种密封腔压力较小、适用零泄漏要求、冲洗效果好的冲洗系统的泵的问题。

本实用新型提供的一种离心泵，包括泵壳、泵盖、叶轮、泵轴、机械密封、输送装置。所述泵壳和泵盖围成泵腔，泵腔内设置有叶轮，所述泵轴穿过所述泵盖与所述叶轮连接，所述泵轴与泵盖之间设置有机械密封。所述输送装置具有螺旋叶片结构，固定套设于或形成于所述泵轴上，位于所述机械密封和所述叶轮之间，用于当所述泵轴转动时，从所述机械密封指向所述叶轮的方向输送介质

根据本实用新型的一个实施方式，所述的离心泵，还包括进液管、旋液分离器、冲洗管、底流管、泵盖冲洗孔。所述进液管一端连通泵的出口，用于引出液体。所述旋液分离器连通所述进液管。所述旋液分离器包括入口、浊液出口、清液出口，所述旋液分离器的入口处连通所述进液管，所述旋液分离器用于将液体分为含有颗粒少的清液和含颗粒多的浊液。所述底流管一端连通所述旋液分离器的浊液出口，另一端连通泵的入口。所述冲洗管连通所述旋液分离器的清液出口。所述泵轴和所述泵盖之间的间隙称为轴盖间隙。所述泵盖冲洗孔贯通所述泵盖，所述泵盖冲洗孔一端连通所述冲洗管，另一端连通轴盖间隙。

根据本实用新型的一个实施方式，所述的离心泵，还包括控制阀和补液管。多个所述控制阀分别安装在所述进液管、所述冲洗管、所述底流管、所述补液管上，用于调节清液的压力和流量，并控制各管路的开关。所述补液管连通所述进液管，连通处位于所述控制阀和所述旋液分离器之间，用于特殊情况下进行补液。

根据本实用新型的一个实施方式，所述的离心泵，还包括止回阀，所述止回阀安装在所述冲洗管上，用于防止清液回流。

根据本实用新型的一个实施方式，所述的离心泵，所述机械密封包括双端面机械密封。

根据本实用新型的一个实施方式，所述的离心泵，所述输送装置包括限位轴套。所述限位轴套紧贴于所述螺旋叶片的轴向端面，用于防止所述螺旋叶片轴向滑动。

根据本实用新型的一个实施方式，所述的离心泵，所述泵盖上与所述螺旋叶片对应的位置设置有供所述螺旋叶片旋转的运转空间，所述运转空间和所述螺旋叶片旋转得到的回转体相匹配。

根据本实用新型的一个实施方式，所述的离心泵，所述螺旋叶片的外径从一端到另一端从大到小变化，外径较小的一端朝向所述机械密封，外径较大的一端朝向所述叶轮。

根据本实用新型的一个实施方式，所述的离心泵，所述螺旋叶片外径长度与外径到轴向端面距离的比值是定值。

根据本实用新型的一个实施方式，所述的离心泵，所述螺旋叶片朝机械密封方向倾斜1-45度。

相对于现有的离心泵的冲洗系统，本实用新型通过以上技术手段，利用输送装置对轴盖间隙中的清液进行主动输送，减小了机械密封的压力，使自冲洗系统适用于双端面机械密封；同时，输送作用减少固体颗粒进入轴盖间隙和叶轮背面对机械密封、轴盖、叶轮的破坏，提高了离心泵的安全性，大大提高了含有高硬度固体颗粒工况下的离心泵可靠性。

附图说明

图1是离心泵的示意图；

图2是输送装置螺旋叶片的示意图；

图3是带自冲洗功能的离心泵的示意图；

图4是带补液功能的离心泵的示意图；

图5是包括限位轴套的输送装置示意图；

图6是具有变化外径的螺旋叶片的示意图；

图7是具有线性变化外径的螺旋叶片的示意图；以及

图8是具有倾斜角度的螺旋叶片的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，参考标号是指本实用新型中的组件、技术，以便本实用新型的优点和特征在适合的环境下实现能更易于被理解。下面的描述是对本实用新型权利要求的具体化，并且与权利要求相关的其它没有明确说明的具体实现也属于权利要求的范围。

图1示出了离心泵的示意图。

如图1所示，本实用新型提供的一种离心泵，包括泵壳1、泵盖2、叶轮 3、泵轴4、机械密封5、输送装置6。所述泵壳1和泵盖2围成泵腔，泵腔内设置有叶轮3，所述泵轴4穿过所述泵盖2与所述叶轮3连接，所述泵轴4 与泵盖2之间设置有机械密封5。所述输送装置6具有螺旋叶片61结构，固定套设于或形成于所述泵轴4上，位于所述机械密封5和所述叶轮3之间，用于当所述泵轴4转动时，从所述机械密封5指向所述叶轮3的方向输送介质。

所述泵壳1和泵盖2围成主要容纳泵送介质的泵腔，其形状可以采用现有的或将来发明的任一种，例如可以是蜗壳状。泵壳1和泵盖2两者之间通过密封圈密封，两者连接方式可以采用例如螺栓连接。泵腔内设置有叶轮3，所述叶轮3可以采用现有的或将来发明的任一种结构，例如螺旋离心叶轮。所述泵轴4穿过所述泵盖2与所述叶轮3连接，例如螺栓连接。所述泵轴4 与泵盖2之间设置有机械密封5及其辅助装置，例如O型密封圈。

图2示出了输送装置螺旋叶片的示意图。

所述输送装置6具有螺旋叶片61结构，固定套设于或形成于所述泵轴4 上，位于所述机械密封5和所述叶轮3之间，用于当所述泵轴4转动时，从所述机械密封5指向所述叶轮3的方向输送介质。所述传输装置可以单独由一个或多个所述螺旋叶片61构成，也可以由其他实施方式中所记载的和其他结构共同构成。

如图2所示，所述螺旋叶片61位于机械密封5和所述叶轮3之间、泵轴 4和泵盖2之间的间隙(以下称为轴盖间隙)。螺旋叶片61与泵轴4的连接方式可以采用现有的或将来发明的任一种方式，例如利用螺旋叶片61的弹性来夹紧、利用轴套将螺旋叶片61与泵轴4间接连接。螺旋叶片61的螺纹线可以是单线也可以是多线。螺旋叶片61的截面形状可根据需求加工为不同形状，例如三角形、矩形、梯形。螺旋叶片61的螺距要大于介质中固体颗粒可能存在的最大直径，防止固体颗粒卡在叶片间；同时转速慢的情况下也应加大导程，以保证输送效果。螺旋叶片61的径向高度要小于轴盖间隙，防止螺旋叶片61与泵盖2发生动摩擦。螺旋叶片61的轴向长度要根据具体工作情况来设定，正常工作时泵轴转速越慢，需要螺旋叶片61的轴向长度越大、另一个实施方式所述的叶片和泵轴的夹角越大，以保证良好输送效果。螺旋叶片61的叶片厚度要根据泵的工作介质来设定，介质密度越高，叶片厚度越厚，以保证螺旋叶片61具有足够的工作强度。

泵机工作时，泵轴转动，由于输送装置6与泵轴5固定连接，泵轴带动输送装置6与同步转动，此时输送装置的螺旋叶片61的转动形成从机械密封向泵腔方向的推力，将轴间间隙中的介质向泵腔方向推送，从而防止固体颗粒进入轴间间隙。

本实用新型利用输送装置对轴盖间隙中的介质从机械密封向叶轮方向主动输送，减小了机械密封的压力；同时，通过输送装置的主动输送，防止颗粒沉积，减少固体颗粒进入轴盖间隙和叶轮背面对机械密封、轴盖、叶轮的破坏，提高了离心泵的安全性。

图3示出了带自冲洗功能的离心泵的示意图。

根据本实用新型的一个实施方式，如图3所示，所述的离心泵，还包括进液管7、旋液分离器8、冲洗管9、底流管10、泵盖冲洗孔11。所述进液管7一端连通泵的出口，用于引出液体。所述旋液分离器8连通所述进液管7。所述旋液分离器8包括入口、浊液出口、清液出口，所述旋液分离器8的入口处连通所述进液管7，所述旋液分离器8用于将液体分为含有颗粒少的清液和含颗粒多的浊液，其中得到的清液作为清洗液。所述底流管10一端连通所述旋液分离器8的浊液出口，另一端连通泵的入口。所述冲洗管9连通所述旋液分离器8的清液出口。所述机械密封5和所述输送装置6之间称为轴盖间隙。所述泵盖冲洗孔11贯通所述泵盖2，所述泵盖冲洗孔11一端连通所述冲洗管9，另一端连通轴盖间隙。旋液分离器8是利用离心沉降分离介质中的固体颗粒，依靠泵的进出口之间的压差使介质从泵出口流入冲洗管路的。以上结构使离心泵具备自冲洗功能。

自冲洗系统工作过程：介质从泵的出口引出，进入旋液分离器8，被分离为颗粒少的清液和颗粒多的浊液；浊液经由底流管10流向泵的入口；清液经过冲洗管9、泵盖冲洗孔11流向轴盖间隙，并通过输送装置6的输送作用向泵腔方向输送。使泵的冲洗系统可以从自身引入含颗粒少的清洗液，实现自冲洗。

图4示出了带补液功能的离心泵的示意图。

根据本实用新型的一个实施方式，如图4所示，所述的离心泵，还包括控制阀12和补液管13。多个所述控制阀12分别安装在所述进液管7、所述冲洗管9、所述底流管10、所述补液管13上，用于调节清液的压力和流量，并控制各管路的开关。所述补液管13连通所述进液管7，连通处位于所述控制阀12和所述旋液分离器8之间，用于特殊情况下进行补液。

在泵的使用过程中，补液管13上的控制阀保持常闭，其他控制阀常开。

例如，在泵的初次启动或其他特殊情况下，导致泵的进出口没有压差，此时旋液分离器起不到分离效果时，可关闭进液管7和底流管10上的控制阀，打开补液管13上的控制阀，从补液管13处引入洁净液体，经由旋液分离器 8、冲洗管9、泵盖冲洗孔11流入轴间间隙，进行补液或临时冲洗。再例如冲洗系统中某处有沉积固体影响系统运作，可以关闭其他控制阀，开启沉积处所在管道、补液管13上的控制阀，再从补液管13引入洁净液体，对管道沉积处进行冲洗。以上技术手段使冲洗系统具有了补液功能。

根据本实用新型的一个实施方式，所述的离心泵，还包括止回阀14，所述止回阀14安装在所述冲洗管9上，用于防止清液回流。进一步地，也可以设置水流指示器和压力表，对冲洗管道流速和压力进行监视。

根据本实用新型的一个实施方式，所述的离心泵，所述机械密封5包括双端面机械密封。

图5示出了包括限位轴套的输送装置示意图。

根据本实用新型的一个实施方式，如图5所示，所述的离心泵，所述输送装置6包括限位轴套62。一个或多个所述限位轴套62紧贴于所述螺旋叶片61的轴向端面，用于防止所述螺旋叶片61轴向滑动。所述限位轴套62的连接方式可以采用现有的或将来发明的任一种方式，例如焊接，保证其连接强度。

根据本实用新型的一个实施方式，所述的离心泵，所述泵盖2上与所述螺旋叶片61对应的位置设置有供所述螺旋叶片61旋转的运转空间，所述运转空间和所述螺旋叶片61旋转得到的回转体相匹配。即运转空间与螺旋叶片 61在留有足够余量的前提下形状、尺寸相近，防止液体从间隙流走，从而保证输送效果。

图6示出了具有变化外径的螺旋叶片的示意图。

根据本实用新型的一个实施方式，如图6所示，所述的离心泵，所述螺旋叶片61的外径从一端到另一端从大到小变化，外径较小的一端朝向所述机械密封5，外径较大的一端朝向所述叶轮3。即其运转空间是非圆柱形。通过设置变化的外径和与其对应的运转空间，介质在输送过程中所经过的空间径向高度逐渐变大，由于自身的流动性，到达叶轮3前介质因自由流动一部分轴向动能转化为径向动能和内能，减小了输送介质对叶轮的冲蚀；且靠近叶轮3更大的开口也利于防止固体沉积或结晶。

图7示出了具有线性变化外径的螺旋叶片的示意图。

根据本实用新型的一个实施方式，如图7所示，所述螺旋叶片61外径长度与外径到轴向端面距离的比值是定值。即所述螺旋叶片61外径的变化是线性变化，其运转空间是圆台形，且运转空间的边缘加工有有倒圆角。通过设置线性变化的外径和与其对应的运转空间，除了具备了上一个实施方式所述螺旋叶片61变化外径的优点外，运转空间表面平整不易沉积或结晶、形状更容易加工。

图8示出了具有倾斜角度的螺旋叶片的示意图。

根据本实用新型的一个实施方式，如图8所示，所述的离心泵，所述螺旋叶片61朝机械密封5方向倾斜1-45度，即所述螺旋叶片61具有了倾斜角度。通过设置倾斜的叶片和与其对应的运转空间，使叶片除了轴向推力还有了径向推力，让输送装置6除了轴向运输作用还可以拥有径向运输作用，在防止输送过程中对叶轮的冲蚀的同时保持足够的流动速度。

本实用新型中，利用输送装置对轴盖间隙中的清液进行主动输送，减小了机械密封的压力，使自冲洗系统适用于双端面机械密封；同时，由于在输送作用下，加快了冲洗处的液体流速，明显提升了冲洗效果，减少固体颗粒进入轴盖间隙和叶轮背面对机械密封、轴盖、叶轮的破坏，提高了离心泵的安全性，大大提高了含有高硬度固体颗粒工况下的离心泵可靠性。

应该注意的是，上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

Claims (10)

1.一种离心泵，其特征在于，包括泵壳(1)、泵盖(2)、叶轮(3)、泵轴(4)、机械密封(5)、输送装置(6)，

所述泵壳(1)和泵盖(2)围成泵腔，泵腔内设置有叶轮(3)，所述泵轴(4)穿过所述泵盖(2)与所述叶轮(3)连接，所述泵轴(4)与泵盖(2)之间设置有机械密封(5)；

所述输送装置(6)具有沿所述泵轴(4)的轴向分布的螺旋叶片(61)结构，固定套设于或形成于所述泵轴(4)上，位于所述机械密封(5)和所述叶轮(3)之间，用于当所述泵轴(4)转动时，从所述机械密封(5)指向所述叶轮(3)的方向输送介质。

2.根据权利要求1所述的离心泵，其特征在于，还包括进液管(7)、旋液分离器(8)、冲洗管(9)、底流管(10)、泵盖冲洗孔(11)，

所述进液管(7)一端连通泵的出口；

所述旋液分离器(8)连通所述进液管(7)；

所述旋液分离器(8)包括入口、浊液出口、清液出口，所述旋液分离器(8)的入口处连通所述进液管(7)，所述旋液分离器(8)用于将液体分为含有颗粒少的清液和含颗粒多的浊液；

所述底流管(10)一端连通所述旋液分离器(8)的浊液出口，另一端连通泵的入口；

所述冲洗管(9)连通所述旋液分离器(8)的清液出口；

所述泵轴(4)和所述泵盖(2)之间的间隙称为轴盖间隙；

所述泵盖冲洗孔(11)贯通所述泵盖(2)，所述泵盖冲洗孔(11)一端连通所述冲洗管(9)，另一端连通轴盖间隙。

3.根据权利要求2所述的离心泵，其特征在于，还包括控制阀(12)和补液管(13)，

多个所述控制阀(12)分别安装在所述进液管(7)、所述冲洗管(9)、所述底流管(10)、所述补液管(13)上，用于调节清液的压力和流量，并控制各管路的开关；

所述补液管(13)连通所述进液管(7)，连通处位于所述控制阀(12)和所述旋液分离器(8)之间，用于特殊情况下进行补液。

4.根据权利要求2所述的离心泵，其特征在于，还包括止回阀(14)，所述止回阀(14)安装在所述冲洗管(9)上，用于防止清液回流。

5.根据权利要求1所述的离心泵，其特征在于，所述机械密封(5)是双端面机械密封。

6.根据权利要求1所述的离心泵，其特征在于，所述输送装置(6)包括限位轴套(62)；

所述限位轴套(62)紧贴于所述螺旋叶片(61)的轴向端面，固定套设于或形成于所述泵轴(4)上，用于防止所述螺旋叶片(61)轴向滑动。

7.根据权利要求1所述的离心泵，其特征在于，所述泵盖(2)上与所述螺旋叶片(61)对应的位置设置有供所述螺旋叶片(61)旋转的运转空间，所述运转空间和所述螺旋叶片(61)旋转得到的回转体相匹配。

8.根据权利要求1所述的离心泵，其特征在于，所述螺旋叶片(61)的外径从一端到另一端从大到小变化，外径较小的一端朝向所述机械密封(5)，外径较大的一端朝向所述叶轮(3)。

9.根据权利要求8所述的离心泵，其特征在于，所述螺旋叶片(61)外径长度与外径到轴向端面距离的比值是定值。

10.根据权利要求8所述的离心泵，其特征在于，所述螺旋叶片(61)朝机械密封(5)方向倾斜1-45度。

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