专利名称：水泵的叶轮浮动密封的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种离心水泵主要零件的设计方法，尤其是在叶轮进口密封容易磨损的水泵
中，减缓n"'轮进口密封环的磨损，减少叶轮进口泄漏损失的叶轮密封设计方法。
背景技术：
目前，公知的离心水泵减少叶轮进口泄漏损失的主要方法是在叶轮前盖板的进口位置设 置叶轮密封环，如图l和图2所示。图l所示的叶轮密封环是径向密封，是离心水泵最常用的方
法；图2所小的叶轮密封环是端面密封，也是离心水泵常用的一种方法。由于叶轮是一个高速 旋转的零4，所以叶轮密封环与不旋转的零件如泵体或导流壳之间必须有一个适当的间隙， 因此径向密封的泄漏仍有4%左右，端面密封还会更多一些，如果水中含沙，则在使用中，间 隙会迅速加大，使泄漏不可控制。为此，我国的专利"离心水泵，风机无轴向推力浮动密封 环"(专利号92209846. 8)试图改善叶轮进口的密封，但这种浮动密封环实际是一种有弹簧、 有磨块的机械密封，其制造成本远远人于先有的叶轮密封环，所以很难推广使用。
发明内容
为了克服现有的水泵叶轮密封环的不足，本发明提供一种叶轮浮动密封，该浮动密封不 仅能减少叶轮进口的泄漏损失，还能够在含沙水中长期使用，保持较少的叶轮进口泄漏损失， 而且生产成本很低。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是在离心水泵的具有叶轮前盖板的叶轮进口 密封环外侧装一个浮动密封环，叶轮进口密封环的形式可以是径向密封，也可以是端面密封， 还可以是端面迷宫密封。浮动密封环的形状是圆环柱，其内径与叶轮密封环外径之间有很小 的径向间隙， 一般在O. lmm左右，其一个端面与不旋转的泵体或导流壳表面接触，其外径和另 一个端面处于叶轮前盖板外的高压液体中，如果浮动密封环放在叶轮端面迷宫密封环的迷宫 槽内，其外径和另一个端面与迷宫槽的间隙大于其内径与叶轮密封环外径的间隙。
当离心水泵工作时，叶轮前盖板外的高压液体要泄漏到叶轮进口低压区，不仅要通过叶 轮密封环与不旋转的泵体或导流壳的间隙，而且必须先通过浮动密封环与不旋转的泵体或导
流壳的端面间隙和浮动密封环与叶轮密封环外径的径向间隙，由于其端面间隙几乎等于零， 而其径向间隙也小于叶轮密封环与不旋转的泵体或导流壳的间隙，因此叶轮进口的泄漏损失 就减少了。
当叶轮高速旋转时，浮动密封环也会随着旋转，但浮动密封环与叶轮密封环外径有O. lmm 左右的间隙，所以浮动密封环与叶轮只会同向旋转不会同步旋转，其旋转速度低于叶轮的旋 转速度。由于浮动密封环与不旋转的泵体或导流壳的相对速度以及浮动密封环与高速旋转的 叶轮密封环之间的相对速度都大大低于叶轮密封环与不旋转的泵体或导流壳的相对速度，所 以浮动密封环的磨损也大大降低。而且浮动密封环的端面间隙还有自动补偿的能力，因为浮 动密封环的端面密封那一面更接近叶轮进口的低压区，所以压力低于另一端面，因此不用弹 簧，也能在压力差的作用下，使密封端面自动补偿，保持端面间隙始终很小。
由于浮动密封环的端面间隙和径向间隙都小于叶轮密封环与不旋转的泵体或导流壳的间 隙，因此还能阻碍大粒沙子到叶轮密封环处，因而也延长了叶轮密封环的寿命。
本发明的有益效果是，能够减少离心水泵的叶轮进口泄漏损失，提高水泵效率，还能够 使水泵在含沙水中长期使用，维持较少的叶轮进口泄漏损失和较高的水泵效率，而且结构简 单、生产成本低。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图l是现有的径向密封的叶轮密封环纵剖面结构图。
图2是现有的端面密封的叶轮密封环纵剖面结构图。
图3是浮动密封环与叶轮径向密封环配合的实施例纵剖面结构图。
图4是浮动密封环与叶轮端面密封环配合的实施例纵剖面结构图。
图5是浮动密封环与叶轮端面迷宫密封环配合的实施例纵剖面结构图。
图中l.叶轮，2.导流壳，3.叶轮径向密封环的径向间隙，4.叶轮端面密封环的端面 间隙，5.叶轮的浮动密封环，6.浮动密封环与叶轮密封环的径向间隙，7.浮动密封环与导 流壳的端面间隙，8.叶轮端面迷宫密封环的迷宫槽，9.浮动密封环外径与迷宫槽的间隙， 10.叶轮前盖板外的高压液体腔。
具体实施例方式
在图3所示的实施例中，浮动密封环(5)是一个圆环柱，它的内径与叶轮(1)的进口密 封环外径有0.1mm的径向间隙(6)，浮动密封环(5)的下端面与不旋转的导流壳(2)的表面 接触，其端面间隙(7)几乎等于零，叶轮(1)的进口密封环外径与不旋转的导流壳(2)有 0. 15mm以上的径向间隙(3)，浮动密封环(5)的外径和上端面处于叶轮前盖板外的高压液体 腔(10)的高压液体内。在水泵工作时，高压液体通过浮动密封环(5)的径向间隙(6)和 端面间隙(7)流向叶轮(1)的进口密封环外径与不旋转的导流壳(2)的径向间隙(3)，再 流向叶轮进口的低压区。由于浮动密封环(5)的径向间隙(6)和端面间隙(7)比叶轮(1) 的进口密封环外径与不旋转的导流壳(2)的径向间隙(3)要小许多，所以大大减少了泄漏。 又因为浮动密封环(5)与叶轮(1)的进口密封环外径有O. lmm间隙，所以浮动密封环(5) 与叶轮只会同向旋转不会同步旋转，而且浮动密封环(5)与不旋转的导流壳(2)的相对速 度以及浮动密封环(5)与高速旋转的叶轮(1)的相对速度都大大低于叶轮(1)的进口密封 环外径与不旋转的导流壳(2)的相对速度，所以浮动密封环(5)的磨损也大大降低。又因 为叶轮(1)的进口密封环外径，下边比上边更接近叶轮进口，所以下边的压力一定比上边更 低，当浮动密封环(5)的下端面被磨损时，也能在压力差的作用下，使密封端面自动补偿， 保持端面间隙(7)始终很小。
在图4所示的另一个实施例中，浮动密封环(5)还是一个圆环柱，它的内径与叶轮〔1) 的进口密封环外径有O. lmra的径向间隙(6),浮动密封环(5)的下端面与不旋转的导流壳(2) 的表面接触，其端面间隙(7)几乎等于零，叶轮(1)的进口密封环端面与不旋转的导流壳 (2)有0.2mm左右的端面间隙(4)，浮动密封环(5)的外径和上端面处于叶轮前盖板外的高 压液体腔(10)的高压液体内。在水泵工作时，高压液体通过浮动密封环(5)的径向间隙(6) 和端面间隙(7)流向叶轮(1)的进口密封环端面与不旋转的导流壳(2)的端面间隙(4)， 再流向叶轮进口的低压区。由于浮动密封环(5)的径向间隙(6)和端面间隙(7)比叶轮(1) 的进口密封环外径与不旋转的导流壳(2)的端面间隙(4)要小许多，所以大大减少了泄漏。 又因为浮动密封环(5)与叶轮(1)的进口密封环外径有O. lmm间隙，所以浮动密封环(5) 与叶轮只会同向旋转不会同步旋转，而且浮动密封环(5)与不旋转的导流壳(2)的相对速 度以及浮动密封环(5)与高速旋转的叶轮(1)的相对速度都大大低于叶轮(1)的进口密封 环外径与不旋转的导流壳(2)的相对速度，所以浮动密封环(5)的磨损也大大降低。又因 为叶轮(1)的进口密封环外径，下边比上边更接近叶轮进口，所以下边的压力一定比上边更 低，当浮动密封环(5)的下端面被磨损时，也能在压力差的作用下，使密封端面自动补偿， 保持端面间隙(7)始终很小。
在图5所示的另一个实施例中，浮动密封环(5)还是一个圆环柱，但处于叶轮端面迷宫 密封环的迷宫槽(8)内，浮动密封环(5)的内径与叶轮(1)的进口密封环外径有O. lmm的
径向间隙(6)，浮动密封环(5)的下端面与不旋转的导流壳(2)的表面接触，其端面间隙 (7)几乎等于零，浮动密封环(5)的外径和上端面与叶轮端面迷宫密封环的迷宫槽(8)的 间隙(9)大于lmm，叶轮(1)的进口密封环端面与不旋转的导流壳(2)有O. 2腿左右的端面 间隙(4)。在水泵工作时，向叶轮进口泄漏的高压液体先流进迷宫槽(8)，再通过浮动密封 环(5)的径向间隙(6)和端面间隙(7)流向叶轮(1)的进口密封环端面与不旋转的导流 壳(2)的端面间隙(4)，再流向叶轮进口的低压区。由于浮动密封环(5)的径向间隙(6) 和端面间隙(7)比叶轮(1)的进口密封环外径与不旋转的导流壳(2)的端面间隙(4)要 小许多，所以大大减少了泄漏。又因为迷宫槽(8)内的压力低于叶轮前盖板外的高压液体腔 (10)内的压力，所以泄漏比前两个实施例还会更少一些。浮动密封环(5)与叶轮(1)的 进口密封环外径有O. lmm间隙，所以浮动密封环(5)与叶轮只会同向旋转不会同歩旋转，而 且浮动密封环(5)与不旋转的导流壳(2)的相对速度以及浮动密封环(5)与高速旋转的叶 轮(1)的相对速度都大大低于叶轮(1)的进口密封环外径与不旋转的导流壳(2)的相对速 度，所以浮动密封环(5)的磨损也大大降低。又因为叶轮(1)的进口密封环外径，下边比 上边更接近叶轮进口，所以下边的压力一定比上边更低，当浮动密封环(5)的下端面被磨损 时，也能在压力差的作用下，使密封端面自动补偿，保持端面间隙(7)始终很小。
权利要求
1.一种水泵的叶轮浮动密封，水泵是离心水泵，叶轮具有叶轮前盖板和叶轮进口密封环，叶轮进口密封环的形式可以是径向密封，也可以是端面密封，还可以是端面迷宫密封，其特征是在叶轮进口密封环的外侧装一个浮动密封环，浮动密封环的形状是圆环柱，其内径与叶轮密封环外径之间有很小的径向间隙，一般在0.1mm左右，其一个端面与不旋转的泵体或导流壳表面接触，其外径和另一个端面处于叶轮前盖板外的高压液体中，如果浮动密封环放在叶轮端面迷宫密封环的迷宫槽内，其外径和另一个端面与迷宫槽的间隙大于其内径与叶轮密封坏外径的间隙。
全文摘要
一种能够减少泄漏损失的水泵的叶轮浮动密封。它是在离心水泵的具有叶轮前盖板的叶轮进口密封环外侧装一个浮动密封环，进口密封环的形式可以是径向密封，也可以是端面密封，还可以是端面迷宫密封，浮动密封环的形状是圆环柱，其内径与叶轮密封环外径之间有很小的径向间隙，其一个端面与不旋转的泵体或导流壳表面接触，其外径和另一个端面处于叶轮前盖板外的高压液体中，如果浮动密封环放在叶轮端面迷宫密封环的迷宫槽内，其外径和另一个端面与迷宫槽的间隙大于其内径与叶轮密封环外径的间隙。其有益效果是能够减少叶轮进口泄漏损失，提高水泵效率，还能够在含沙水中长期使用，维持较高的水泵效率，而且结构简单、生产成本低。
文档编号F04D29/08GK101178076SQ200710190068
公开日2008年5月14日 申请日期2007年11月16日 优先权日2007年11月16日
发明者陆伟刚 申请人:江苏大学