专利名称：叶轮环形密封装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于泵送砂浆，特别是研磨砂浆的离心泵的叶轮环形密封装置。泵送含有悬浮研磨颗粒的砂浆所遇到的一个问题是悬浮颗粒的研磨作用和由此引起的泵零件的磨损。这种磨损加大了旋转件和固定件之间的间隙，使已泵送出的流体漏回到环形密封装置之间的间隙，严重的损失了水头，降低了效率，减少了磨损件的使用寿命，特别是叶轮和壳体零件或靠近叶轮表面的壳体衬套的使用寿命。
图1是为了缓解这一矛盾已有技术常用的一种装置，该装置在叶轮(2)和侧衬套或壳体(3)之间备有一个狭窄间隙或环形密封装置(1)，以限制位于叶轮周围高压区(4)内的流体流回到靠近进口(6)的低压区(5)。环形密封装置(1)是环形的并和叶轮入口同心，由于回流即重新汇入的流体(9)的流速较高并由此产生紊流，因而使零件的磨损集中在这一环形区域。
通过叶轮(2)和侧衬套(3)之间的环形密封装置(1)泄漏的流体重新汇入从泵的进口流至叶轮入口(6)的流体的主流(7)，由于这股重新汇入的流体(9)的流速较高，因而能改变流入叶轮(2)的流量，并形成涡流(8)和紊流，这又造成了叶片导流边(13)的过度磨损。
所设计的许多密环形密封装置都遵循两个主要原则，1)最大程度地限制流量，2)使磨损减至最小程度。为此，用于泵送悬浮研磨颗粒的泵遇到的特别困难是在环形磨损区域得到满意的磨损寿命。
已有技术的环形密封装置的问题是重新汇入的流体(9)相对主流(7)以大的角度(通常基本是垂直的)汇入主流，在某些情况下所成的角度是正对着主流(7)的方向。由于如此大的角度，不可避免地使主流(7)从管壁上分离，并正好在叶轮(2)入口(6)的里面、环形密封装置(1)的下游形成高速涡流(8)，所形成的这股涡流是造成叶轮叶片导流边(13)磨损的主要原因之一。
由于这种局部磨损，现有的泵在围绕叶轮入口的圆环区域获得满意的使用寿命特别困难。
本发明目的在于通过提供一种环形密封装置结构来改进现存在的问题，这种结构可使叶轮和相邻的离心砂浆泵的衬套的整个磨损减至最小。
本发明主要包括一个离心泵，该离心泵包括一个叶轮，该叶轮具有两个基本平行对正的旋转件绕共用旋转转轴线旋转，在其中的一个绕所述旋转轴旋转的旋转件上具有一中心入口。
若干片在旋转件之间基本沿径向、通常是从旋转轴线沿径向伸展的叶片，以便当所述叶轮装入泵壳内，通过泵泵送流体，和绕叶轮中心入口的环形面，所述环形面具有至少靠近入口的表面，它朝所述入口的流体的流动方向倾斜并相对叶轮旋转轴线的方向成0°至60°角倾斜，以及;
围绕所述叶轮的衬套或泵壳，该衬套或泵壳具有一个与所述旋转件之一的中心入口对正的进口;
其中，衬套或泵壳有一个与所述的叶轮环形表面的形状基本互补并覆盖的环形面，以此在这两个面之间形成一个间隙最小的环形密封装置。
下面通过实施例并结合下面的附图来描述本发明，其中图2表示本发明离心泵的一个实施例;
图3表示本发明离心泵的第二个实施例;
图4表示本发明离心泵的另一实施例;
图5表示本发明又一个实施例的叶轮。
在试验过程中已经发现回流流体(9)重新汇入主流(7)的角度是控制回流流体(9)从高压区(4)到叶轮(2)入口(6)处的低压区(5)的再循环和由此而产生的靠近叶轮入口处的磨损的关键因素。
本发明人发现，减小环形密封装置(1)的间隙入口相对于面向叶轮(2)的入口(6)的旋转轴线(即与流入叶轮的流体方向相同)的角度，就可减少衬套(3)和叶轮(2)的磨损，这种磨损不同于已有泵的磨损。
环形密封装置(10)和(11)间隙的几何形状可以是直的(如图2所示)，也可以是弧形的(如图3所示)，该间隙的出口相对叶轮入口的角度最好在10至60°之间，为了说明起见，着重强调说明环形密封装置(1，10，11)。
因此，通过减小回流流体(9)重新汇入主流流体(7)的角度，叶轮(2)的磨损大大降低了，这是因为主流(7)保持与进口管壁接触，减小或消除了在叶片导流边(13)处形成涡流的缘故。
试验表明，当回流相对中心轴线的角度成10°至60°时，叶轮磨损显著降低，最佳角度为20°至45°之间。
所形成的最大密封长度并不重要，但如图5所示，为了有效密封起见，密封的最小宽度不应小于叶轮(2)入口(6)的直径的0.05倍。这种环形密封结构形式可用于任何其它结构的泵，如图4所示具有径向排出叶片(12)的泵。
显而易见，对熟悉本技术的人来说，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对上述环形密封装置作各种改型和变化。
权利要求
1.一种离心泵包括一个叶轮，该叶轮有两个基本平行对正的绕共用旋转轴线旋转的旋转件，在其中一个绕所述旋转轴线旋转的旋转件上具有一个中心入口；若干片在旋转件之间基本沿径向，通常是从旋转轴沿径向伸展的叶片，以便当所述叶轮装入泵壳内时，通过泵泵送流体；绕叶轮中心入口的环形面，所述环形具有至少靠近所述入口的表面，它朝所述入口的流体的流动方向倾斜并相对叶轮旋转轴线的方向成0°至60°角，以及围绕所述叶轮的衬套或泵壳，该衬套或泵壳具有一个与所述旋转件之一的中心入口对正的进口。其中，所述衬套或泵壳有一个与叶轮的所述环形表面的形状基本互补并覆盖的环形面，以此，在这两个环形面之间形成一个间隙最小的环形密封装置。
2.按照权利要求1所述的离心泵，其特征在于，所述环形密封装置有一出口，它与在流入所述叶轮入口的方向的叶轮旋转轴线成10°至60°角。
3.按照权利要求7所述的离心泵，其特征在于，所述环形密封装置的出口与在流入所述叶轮入口方向的叶轮旋转轴线成20°至45°角。
4.按照权利要求1至3任一项所述的离心泵，其特征在于，所述环形密封装置的表面形状为平直圆环面。
5.按照权利要求1至3任意一项所述的离心泵，其特征在于，所述环形密封装置的表面形状为弧形圆环面。
6.按照权利要求1至5任意一项所述的离心泵，其特征在于，所述的一个旋转件在靠近衬套或壳体的表面上有若干片排出叶片。
7.一种基本如上文并参照附图所述的离心泵。
全文摘要
离心泵由于重新汇入的流体的固流使位于叶轮和壳体或侧衬套之间的环形密封装置的磨损而受损。本发明用环形密封装置的间隙来解决这一问题，该环形密封装置的间隙至少在靠近叶轮的入口处朝主流口体流入叶轮入口的方向倾斜并与叶轮的旋转轴线成0°至60°角。
文档编号F04D29/08GK1066319SQ92102760
公开日1992年11月18日 申请日期1992年3月21日 优先权日1991年3月22日
发明者克雷格·I·沃尔克 申请人:沃尔曼国际有限公司