专利名称：螺旋迷宫动力密封的旋壳泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种在叶轮轮毂上采用矩形或三角形或梯形螺旋迷宫动力密封
的旋壳泵，乃是一种叶轮轮毂和集流出口管之间采用矩形螺旋迷宫动力密封的小流量高扬 程旋壳泵。属于泵技术领域。
背景技术：
泵类产品主要有离心泵、混流泵、轴流泵、旋涡泵和往复泵等.具有较为广泛的型 谱覆盖范围，但在小流量、高扬程的范围内，仍没有较为理想的产品。在此领域应用的产品 大多为高速泵、多级泵和往复泵，而高速泵、多级泵和往复泵则体积庞大笨重、易损件多、维 修费用高、工作量大且价格昂贵，往复泵出口压力有脉动无法满足大部分工业生产的需要， 离心泵在小流量、高扬程的工况条件下，效率低，耗能高，不宜推广使用。而旋喷泵叶轮和旋 壳(相当于泵体)同步旋转，成功避免了在低比转速泵中占损失比例较大的圆盘摩擦损失， 使得其效率比一般低比转速离心泵的效率要高得多。 旋喷泵是一种性能优良的小流量、高扬程的低比转速离心泵，尤其适合比转速在 30以下使用。该泵的主要工作部件为一个由叶轮和同步旋转的旋壳组成的转子和一个静止 的集流管。流入的流体在叶轮离心力的作用下获得能量，使进入旋壳内的流体的动能和压 能得到提高，同时该流体在旋转壳体的带动下，与旋壳同步旋转，在旋壳的内壁处流体速度 达到最大值，静止的集流管收集该处的流体，并将流体的速度进一步转化为压力能，由此泵 能产生很高的扬程。 在这工作过程中，旋壳内的流体始终保持压力较高状态，而叶轮进口在叶轮叶片 的抽吸作用下，处于低压状态。这样，旋壳内流体与叶轮进口存在较大的压差。结构上集 流出口管穿过叶轮轮毂和叶轮进口，集流出口管是静止的，叶轮是旋转的，这样集流出口 管与叶轮轮毂之间存在动、静结合面，给合面必存在间隙，形成过流通道，在压差的作用下 就会有压差流，压差流是流体从叶轮获得能量后通过泄漏的方式再回到叶轮进口，属于 非正常流动，是泄漏损失，损失造成泵的效率下降。同时该泄漏流动回到叶轮进口，改变 了叶轮进口正常的流动状态，导致叶轮内流动恶化，造成更大的流动损失，会使泵的效率 进一步下降。所以，阻止该处的泄漏流动是关键问题。目前，一般结构设计是通过减小 给合面通道间隙，以减少泄漏量；或者采用特殊方式，通过联机检索，相关专利如专利号 ZL200620074531. 6的《一种在集液管上采用迷宫槽结构的旋壳泵》，发明了在转子内盖与集 液管配合安装处采用台阶式迷宫槽结构，能够减少转子腔内液体向转子进口处流动。这些 方法是静态的，从原理上讲是通过增加流动阻力，来达到减少泄漏量的目的。但受到加工、 装配等因素的制约，给合面通道间隙不可能做到很小，因而，泄漏还是存在的，不可能完全 消除。只有采用动力密封的方式，才能完全阻止泄漏损失，从而进一步提高泵的效率，这也 是旋壳泵提高效率的一个主要且有效的途径。
发明内容
本发明提出一种在叶轮轮毂上采用矩形或三角形或梯形螺旋迷宫动力密封的旋 壳泵，其目的旨在加工、装配等因素允许的条件下，完全消除给合面通道间隙中的泄漏损 失，从而有效地提高泵的效率。 本发明的技术解决方案螺旋迷宫动力密封的旋壳泵，其特征是集流管处于旋壳 内的液体中，液体内有叶轮，叶轮与旋壳联接，旋壳接旋转电机，集流管与集流出口管相连 接，在集流出口管上装有定子，在叶轮轮毂上组装有转子，转子与定子相配合，在转子和定 子的配合面上车削多头螺旋螺纹，该螺纹的齿形为矩形或三角形或梯形，从泵进口进入的 液体在叶轮的作用下，获得能量的液体进入旋壳内，旋壳内的液体在旋壳1带动下，与旋壳 同步旋转，液体具有较高的动能和压能，叶轮进口的液体在叶轮的抽吸作用下，压力较低， 在旋壳内液体与叶轮进口之间形成压差，在该压差的作用下，通过叶轮带动转子旋转，转子 旋转方向和自身矩形或三角形或梯形螺纹螺向相反，转子旋转过程中，转子上的矩形或三 角形或梯形螺旋槽对槽中的液体施加作用力一方面推动液体克服摩擦力作圆周运动，另 一方面还推动液体沿轴向前进，液体由粘性而产生的摩擦力作用在槽内的液体上，使之产 生轴向反压，转子和定子对液体的总轴向推力就形成了矩形或三角形或梯形螺旋迷宫体的 泵送压力，由于旋壳内液体压力高于叶轮进口的压力，在压差的作用下，顺着转子和定子组 成的螺旋槽间隙流动，形成压差流，当矩形或三角形或梯形螺旋迷宫体产生的泵送流大于 等到于压差流时，阻止了流体的泄漏；矩形螺纹参数定义为a = 1 3. 5mm， b = 1. 5 5. 5mm， h = 1. 5 4. 5mm， z = 15 40， a = 60° 85° ， c = 0. 08 0. 8mm ;三角形螺 纹参数定义为a = 0. 35 1. 5线b = 1. 5 5. 0线h = 2. 0 7. 5线z = 15 40， a =65° 85° ，9 =25° 50° ， c = 0. 08 0. 8mm ;梯形螺纹参数定义为a = 0. 35 1. 5线b = 1. 5 5. O线h = 1. 5 4. 5线z = 15 40， a = 55° 85° ， 9 = 15° 45° ， c = 0. 08 0. 8mm ;式中的a表示螺棱宽，b表示螺槽宽，h表示槽深，z表示螺纹头 数，a表示螺纹螺旋升角，c表示定子和转子之间配合面的单侧间隙，9表示等腰梯形螺纹 齿形角度。 本发明的优点在叶轮进口与旋壳之间采用矩形、三角形或梯形螺旋迷宫动力密 封，所产生的密封压力大，消耗功率小，适应性强，密封效果好，解决了旋壳与叶轮进口之间 流体的泄漏问题。动力密封是靠转子、定子配合面上车削的多头正反向螺旋螺纹来实现的， 配合面之间有间隙，属于非接触性密封，因而制造工艺可行，结构简单，使用寿命长，且具有 较小的摩擦阻力，能够有效地提高旋壳泵的效率。根据泵型不同，至少可提高效率3%以上， 最高达到6%，对研究节能型高效旋壳泵有着重要意义。
附图1是本实用新型的剖面示意图。 附图2是图1中A放大图。附图3是矩形螺旋迷宫体结构示意图。 附图4是矩形螺纹几何参数图。 附图5是三角形螺旋迷宫体结构示意图。 附图6是三角形螺纹几何参数图。 附图7是梯形螺旋迷宫体结构示意图。
附图8是梯形螺纹几何参数图。 图1中1是旋壳、2是集流管、3是旋壳内的液体、4是叶轮、5是叶轮进口 、6是集流 出口管、7是泵进口、8是转子、9是定子、10是转子与定子之间的间隙。
具体实施例方式
对照附图，其结构是集流管2处于旋壳1内的液体3中，液体3内有叶轮4，叶轮4 与旋壳1联接，旋壳1接旋转电机，集流管2与集流出口管6相连接，在集流出口管6上装 有定子9，在叶轮4轮毂上组装有转子8，转子8与定子9相配合，在转子8和定子9的配合 面上车削了多头螺旋螺纹，螺纹的齿形为矩形(如图4)或三角形(如图8)或梯形(如图 12)。 工作时，从泵进口 7进入的液体3在叶轮4的作用下，获得能量的液体3进入旋壳 1内，旋壳1内的液体3在旋壳1带动下，与旋壳1同步旋转，这时，液体3具有较高的动能 和压能。叶轮进口 5的液体在叶轮4的抽吸作用下，压力较低，这样，在旋壳1内液体3与叶 轮进口 5之间形成压差，在该压差的作用下，通过间隙10就会产生泄漏流动。为了阻止矩 形或三角形或梯形螺旋螺纹，通过叶轮4带动转子8旋转，转子8旋转方向和自身矩形或三 角形或梯形螺纹螺向相反，这样转子8旋转过程中，转子8上的矩形或三角形或梯形螺旋槽 对槽中的液体施加作用力一方面推动液体克服摩擦力作圆周运动，另一方面还推动液体 沿轴向前进，这样液体由粘性而产生的摩擦力作用在槽内的液体上，使之产生轴向反压，转 子8和定子9对液体的总轴向推力就形成了矩形或三角形或梯形螺旋迷宫体的泵送压力， 当然，由于旋壳内液体3压力高于叶轮进口 5的压力，在压差的作用下，顺着转子和定子组 成的螺旋槽间隙流动，形成压差流，当矩形或三角形或梯形螺旋迷宫体产生的泵送流大于 等到于压差流时，就能够有效地阻止了流体的泄漏。 矩形螺纹参数定义为a = 1 3. 5mm， b = 1. 5 5. 5mm， h = 1. 5 4. 5mm， z = 15 40，a=60° 85° ， c = 0. 08 0. 8mm ;三角形螺纹参数定义为a = 0. 35 1. 5mm， b = 1. 5 5. O线h = 2. 0 7. 5线z = 15 40， a = 65° 85° ，9 = 25° 50° ，c =0. 08 0. 8mm ;梯形螺纹参数定义为a = 0. 35 1. 5线b = 1. 5 5. O线h = 1. 5 4. 5mm， z = 15 40， a =55° 85° ， 9 =15° 45° ， c = 0. 08 0. 8mm ;式中的a 表示螺棱宽，b表示螺槽宽，h表示槽深，z表示螺纹头数，a表示螺纹螺旋升角，c表示定 子和转子之间配合面的单侧间隙。
权利要求
螺旋迷宫动力密封的旋壳泵，其特征是集流管处于旋壳内的液体中，液体内有叶轮，叶轮与旋壳联接，旋壳接旋转电机，集流管与集流出口管相连接，在集流出口管上装有定子，在叶轮轮毂上组装有转子，转子与定子相配合，在转子和定子的配合面上车削多头螺旋螺纹，该螺纹的齿形为矩形或三角形或梯形，从泵进口进入的液体在叶轮的作用下，获得能量的液体进入旋壳内，旋壳内的液体在旋壳1带动下，与旋壳同步旋转，液体具有较高的动能和压能，叶轮进口的液体在叶轮的抽吸作用下，压力较低，在旋壳内液体与叶轮进口之间形成压差，在该压差的作用下，通过叶轮带动转子旋转，转子旋转方向和自身矩形或三角形或梯形螺纹螺向相反，转子旋转过程中，转子上的矩形或三角形或梯形螺旋槽对槽中的液体施加作用力一方面推动液体克服摩擦力作圆周运动，另一方面还推动液体沿轴向前进，液体由粘性而产生的摩擦力作用在槽内的液体上，使之产生轴向反压，转子和定子对液体的总轴向推力就形成了矩形或三角形或梯形螺旋迷宫体的泵送压力，由于旋壳内液体压力高于叶轮进口的压力，在压差的作用下，顺着转子和定子组成的螺旋槽间隙流动，形成压差流，当矩形或三角形或梯形螺旋迷宫体产生的泵送流大于等到于压差流时，阻止了流体的泄漏；矩形螺纹参数定义为a＝1～3.5mm，b＝1.5～5.5mm，h＝1.5～4.5mm，z＝15～40，a＝60°～85°，c＝0.08～0.8mm；三角形螺纹参数定义为a＝0.35～1.5mm，b＝1.5～5.0mm，h＝2.0～7.5mm，z＝15～40，a＝65°～85°，θ＝25°～50°，c＝0.08～0.8mm；梯形螺纹参数定义为a＝0.35～1.5mm，b＝1.5～5.0mm，h＝1.5～4.5mm，z＝15～40，a＝55°～85°，θ＝15°～45°，c＝0.08～0.8mm；式中的a是螺棱宽，b是螺槽宽，h是槽深，z是螺纹头数，α是螺纹螺旋升角，c表示定子和转子之间配合面的单侧间隙，θ是等腰梯形螺纹齿形角度。
全文摘要
本发明是采用矩形或三角形或梯形螺旋迷宫动力密封的旋壳泵，其特征是集流管处于旋壳内的液体中，液体内有叶轮，叶轮与旋壳联接，旋壳接旋转电机，集流管与集流出口管相连接，集流出口管上装有定子，在叶轮轮毂上组装有转子，转子与定子相配合，在转子和定子的配合面上车削多头螺旋螺纹，该螺纹的齿形为矩形或三角形或梯形，优点螺旋槽所产生的密封压力大，消耗功率小，适应性强，密封效果好，解决了旋壳与叶轮进口之间流体的泄漏问题。配合面之间有间隙，属于非接触性密封，制造工艺可行，结构简单，使用寿命长，且具有较小的摩擦阻力，能够有效地提高旋壳泵的效率。根据泵型不同，至少可提高效率3％以上，最高达到6％。
文档编号F04D29/08GK101776087SQ20101001769
公开日2010年7月14日 申请日期2010年1月13日 优先权日2010年1月13日
发明者姚庆余, 王春林 申请人:镇江正汉泵业有限公司