专利名称：泵的改进的制作方法
技术领域：
本发明涉及泵的改进，尤其但不排他地涉及性能和可靠性得以改进的可应用于叶轮泵中的轴的流体密封件。
在单个叶轮设置于伸出的轴上的叶轮泵领域内，轴密封件通常围绕轴设置有合适形状的环形空间，该环形空间被称为密封腔或平衡腔。设置密封腔的目的在于将轴密封件产生的热量传导出去。密封腔必须具有足够的容量和合适的形状，以产生充分的涡旋，从而在被泵送的介质从耐磨环流向叶轮的平衡孔的过程中将轴密封件产生的所需比例的热量传递给被泵送的流体。
密封腔内的涡旋动作有时是通过一个导管或多个导管协助完成的，其中的导管可将一部分流出的泵送介质导入密封腔内，以冷却轴密封件。一般情况下，导管可以是多个钻孔或成对的钻孔，每个钻孔都可能被塞住，或者一个或多个与管接头相连接的外管需要钻孔和堵孔，而且还可能塞住。通过导管泵送的介质一般通过传统的叶轮平衡孔循环回到总的泵送流量。
但是，许多叶轮泵都希望轴向尺寸尽量紧凑。这样，就可能没有足够的空间用于按照一定比例有效地分配密封腔。而且，也没有足够的空间用于耐磨环，或者为降低成本，根本不设置耐磨环。
在这种装置内，由于叶轮和泵盖之间的所有流体可能作为一个整体与液体的环形密封件一起旋转，因此就不能实现流体的循环流动。穿过每个叶轮平衡孔所产生的压力差不足以产生充分冷却轴密封件所需的流速。
因此，本发明旨在避免或至少缓解现有技术中存在的一些问题，这些问题包括轴密封件在轴向尺寸减小的泵内不能得到充分的冷却。本发明的一个目的在于增加流回泵主流通道的流体量，从而在轴密封件的区域内使流体冷却和/或使流体产生循环流动。
本发明的一个方面在于提供一种流体泵，包括一壳体，该壳体内容纳着流体泵送腔，该流体泵送腔内设置有一可转动的泵送部件；一驱动轴，该轴穿过壳体上的孔延伸到泵送腔内，从而在使用过程中使泵送部件转动；一密封件，设置于泵壳与转轴之间，以防止流体沿驱动轴流出泵送腔；其特征在于一隔板可操纵地设置于密封件与可转动的泵送部件之间，以在密封件与可转动的泵送部件之间分隔密封腔室。在使用过程中，该隔板最好固定不动。
已经发现，隔板能够有利地增加泵送流体尤其是围绕密封件的泵送流体的循环。
最好设置一通向被隔开的密封腔第一部分的流体入口，其中第一部分邻近密封件。有利的是，在整个流体入口上存在一压力梯度，而且实际上在隔开的密封腔整个第一部分上也存在压力梯度，从而使流体流入密封腔的第一部分内。
隔板最好包括一在使用过程中可操纵地围绕转轴的中心孔。该中心孔的半径最好略大于轴的半径，从而在密封腔的第一和第二被隔开的部分之间形成一流体通道。中心孔的圆形边缘最好包括一凸缘。该凸缘可沿转轴轴向延伸。该凸缘最好远离密封件延伸。
最好设置一用于将隔板连接到泵壳上的装置。例如，隔板可包括一个或多个孔，以使相互配合的锁紧装置例如泵壳内带螺纹的螺栓和带螺纹的套管能够被用来将隔板连接到泵壳上。当然，带螺纹的螺栓也可从泵壳内伸出，也可用螺母以相反的构造将隔板固定到泵壳上。
隔板可包括一个用来与泵壳的一部分相互配合的连接或固定装置。例如，隔板可包括一环形的弹性箍圈，该箍圈可与泵壳上的凸缘相接合，从而形成一机械/摩擦连接。
通向第一部分的流体入口可包括在泵壳内围绕隔板的一系列流体通道。例如，可在泵壳内的一系列凸台、堡状结构或锯齿形结构之间设置一系列通道。
本发明的另一方面提供了一种用于泵的密封腔的隔板。还一方面一流动或循环增强装置，用于增加流体或泵送介质通过泵内的轴密封返回到位于泵入口和出口之间的主流通道的循环流量。另一方面，提供了一压力增强装置，用于增加密封件附件的流体压力，该流体压力最好接近泵的流体出口的压力。
本发明的又一方面在于提供一种流体泵，这种泵包括一壳体，壳体内设置有流体泵送腔，泵送腔内包括一可转动的泵送部件；一驱动轴，该驱动轴穿过壳体上的孔延伸到泵送腔内，以在使用过程中使泵送部件旋转；以及一密封件，设置于泵壳和转轴之间，以防止流体沿转轴流出泵送腔，其特征在于该流体泵送腔包括一密封腔，该密封腔至少部分由密封件和可转动的泵送部件限定而成，而且所述的泵还包括定位于密封腔内用于使流体在运作过程中沿整个密封件循环并返回主流体泵送腔的装置。
下面参照附图。仅以示例性方式对本发明的实施例进行说明，其中附图
图1为根据本发明泵的第一实施例的一部分的剖视图；图2为根据本发明泵的第二实施例的一部分的剖视图；图3为图2所示的部分泵的右视立体图；图4为根据本发明泵的第三实施例的一部分的剖视图；图5为第四实施例的侧视图；而图6为根据本发明的第五实施例的侧视图。
参照图1，图中示出了本发明泵10的一部分，泵10包括一可转动的轴12、一泵壳14和一叶轮16。叶轮16包括一系列叶片，用于使流体沿箭头I所示的轴向流向箭头0所示的径向出口方向。
泵10包括一密封件18，密封件18包括一环形的阶梯状卡圈20，用于接合邻近轴12的中心孔的泵壳14的一部分。卡圈20支承一具有支承部分24的环22，用于与一第二支承部分26接合并相互配合，该第二支承部分26又被连接到套管28上，套管28用于在轴12上的旋转固定位置上在支承部分24和26之间形成连接。
泵10还包括一基本为盘形的隔板32，该隔板包括一径向向外的杯形部分34和一中心孔，杯形部分34用于卡在部分泵壳14内，轴12穿过该中心孔延伸，中心孔由一凸缘38限定而成，凸缘38沿轴12的轴向远离密封件18延伸。隔板32还包括一系列位于径向的外部位置上的孔36。
隔板32将密封腔30隔开，并在泵10内形成泵送腔的一部分，其中密封腔30由密封件18、泵壳14的一部分及叶轮16的表面限定而成。隔板32用于将密封腔30分隔成一邻近密封件18的第一部分31a和在本实施例中位于隔板32与叶轮16之间的第二部分31b。
使用时，轴12产生旋转，以使叶轮16转动，从而使流体流沿箭头I的方向流入泵10中并沿箭头0的方向流出。轴12还使套管28及环形的旋转支承件26产生转动。支承件24和26之间的摩擦接触使密封件发热。在叶轮16与静止的台阶状环形圆盘或隔板32之间被泵送的介质一般以约叶轮转速的一半旋转，从而在叶轮边缘和轴密封之间形成径向的压力失衡。而在固定的泵壳14和隔板32之间就不会产生这种压力失衡。流体的循环包括在固定的泵壳14与隔板32之间基本径向向里的流动和在隔板32与旋转叶轮16之间径向向外的螺旋状流动，这样就可通过叶轮产生流体的循环，从而增强对轴密封件18的冷却。
因此，根据本发明，叶轮16增加了沿穿过隔板32上的孔36经隔板32与密封件18之间的腔室30的一部分31a向下流向轴12的路径通过密封件18的流体流量，从而在一定程度上使密封件18得以冷却。流体继续循环并通过隔板32上的凸缘38与轴12之间的环形空间流回隔板32与叶轮16之间的密封腔的第二部分内。接下来，流体朝向出口箭头0在隔板32与叶轮16之间被向上抽出，或通过叶轮16上的轴向孔或平衡孔17被抽出。因此，隔板32起到分隔腔室30并防止流体在腔室30内作其它自由流动的作用，而且还使流体围绕密封件18流动，从而使密封件得到更好地冷却。
此外，在叶轮泵内，如果泵的入口处的压力接近泵送介质的蒸汽压力，那么密封腔内的压力最好保持在远低于蒸汽压力的水平上，以防止泵送介质沸腾，而且在内燃机领域的冷却剂泵的情况下可以防止轴密封表面上成膜现象的发生，轴密封表面上的成膜现象将会导致冷却剂的泄漏。
在现有的泵中，密封腔30内泵送介质的压力可能接近泵之入口处的低压，而且如果入口压力接近泵送介质的蒸汽压力，那么由轴密封18产生的多余热量如上所述将使泵送介质在密封处产生沸腾，和/或使轴密封的配合表面上形成薄膜的速度加快。
在本发明的装置中，密封腔30的部分31a内的流体压力被升高到更加接近较高的出口压力，这样隔板32就可通过降低密封件18处沸腾和/或形成薄膜的可能性使现有技术中存在的问题得以缓解。隔板的这种作用可通过确保凸缘38与轴12的内径之间存在一小的流动间隙，而且还通过在靠近泵出口处的隔板上设置一系列孔或槽36而得以增强。因此，密封腔的压力可以自动调节到一个非常接近叶轮边缘的压力值，而不是接近泵的入口压力，从而降低轴密封件形成薄膜和泄漏的可能性。
在本发明的另一实施例中，泵110如图2和3所示。在该实施例中，与第一实施例具有相同或相似功能的部件以相同的两位数字前加上一个数字1给出。这样，泵110就包括一轴112，泵壳114和密封件118。隔板132包括一内部阶梯状的环形部件142，该部件向下延伸到边缘138。隔板132还包括一系列用于安装螺栓147的孔140。具体参照图3，从图中可以看到，本实施例中的泵壳114包括一通向密封腔130、具体而言是通向部分131a的流体联通通道。在该实施例中，流体联通通道在一系列凸台、堡状结构或锯齿形部分144之间包括多个槽。每个堡状结构144都包括一螺纹孔146，用于与螺栓配合，将隔板132固定到位。
应该注意到图3所示的隔板132与图2所示的隔板略有不同，其区别之处在于阶梯状的内部环形部分142未被示出。该阶梯状部分142增加了空腔130邻近密封件118的第一部分的尺寸，从而在密封件附近形成更大的流体移动。
当然，在本实施例的槽148内，流体通道的大小和数量可以改变。类似地，堡状结构144的数量也可以改变，可设置任意数量的堡状结构，而在本实施例中仅示出了四个堡状结构。
参照图4，图中示出了根据本发明第三实施例的泵210的一部分。在该实施例中，与前述实施例相同的部件以相同的两位数前加上一个数字2表示。这样，泵210包括一轴212、泵壳214、密封件218和密封腔230。设置一隔板232，该隔板在中间的径向位置上与一系列堡状结构相接合。在该实施例中，隔板232包括一径向向外的弯曲部分250，用于将流体向下导向堡状结构244。隔板232还包括一环形的阶梯状部分252，该部分卡在堡状结构径向的外表面上，从而使隔板232固定到位。当然，也可使用其它的机械连接装置，例如如前一实施例所示的螺母和螺栓装置。隔板232还包括一内部阶梯状部分244及一凸缘238。因此，阶梯状环形部分252起到将隔板固定到位的作用，而阶梯状部分244起到增加围绕密封件218面积的作用。
本发明的另一实施例如图5所示，其中隔板332包括一径向的外部350，用于在隔板232和一泵壳314之间使流体向下朝隔板上的孔336导向。隔板332包括一阶梯状部分354，该部分与泵壳314的一部分相接合，从而将隔板固定到位。在该实施例中，隔板332还包括一环形部分320，该部分形成了密封件318(未示出)的一部分。因此，环形部分320支承着另一环形部分322和固定的圆形支承件324。隔板332通过其外部350起到增加流体通过孔336向下流向轴312的流量的作用。
在图6所示的本发明又一实施例中，隔板432包括一阶梯状径向的外部460，用于与泵壳414上的堡状结构相接合。隔板432的S形中心部分从阶梯状部分460延伸到孔436，孔436可以围绕隔板432成圆形排列的方式被设置。因此，隔板436的中心部分就起到在槽和孔436之间为流体导向的作用，其中的槽设置于泵上的一系列凸台或堡状结构444之间。隔板432还包括一内部的环形凸缘420，用于与泵壳414的一部分接合。环形部分420形成了密封件418(未示出)的一部分，因此，支承着另一环形部分和用于与前述实施例所示的密封件可转动部分相接合的支承件。
权利要求
1.一种流体泵，包括一壳体，该壳体内容纳有一流体泵送腔，流体泵送腔内设置有一泵送部件；一驱动轴，该驱动轴穿过壳体上的孔延伸到泵送腔内，以使泵送部件在使用过程中产生转动；以及一密封件，密封件设置于泵壳与驱动轴之间，防止流体沿所述的轴流出泵送腔，其特征在于一隔板设置于密封件与可转动的泵送部件之间，在密封件与可转动的泵送部件之间分隔流体泵送腔。
2.根据权利要求1所述的流体泵，其特征在于所述隔板在使用中是静止不动的。
3.根据权利要求1或2所述的流体泵，其特征在于设置一流体入口，该流体入口通向被隔开的流体泵送腔的第一部分中，该第一部分邻近密封件。
4.根据权利要求3所述的流体泵，其特征在于所述隔板在流体入口和隔开的流体泵送腔的第一部分之间形成一压力梯度，以使流体流入第一部分内。
5.根据前面任一权利要求所述的流体泵，其特征在于所述隔板包括一在使用时可操纵地包围所述驱动轴的孔。
6.根据权利要求5所述的流体泵，其特征在于所述孔的半径略大于驱动轴的半径，从而在泵送腔被隔开的部分之间形成一流体通道。
7.根据权利要求5或6所述的流体泵，其特征在于所述孔的边缘为圆形。
8.根据权利要求5、6或7所述的流体泵，其特征在于所述的孔包括一突出的凸缘。
9.根据权利要求8所述的流体泵，其特征在于所述凸缘沿驱动轴同轴延伸。
10.根据权利要求6、7、8或9所述的流体泵，其特征在于所述凸缘远离密封件延伸。
11.根据前述任一权利要求所述的流体泵，包括将隔板连接到泵壳上的装置。
12.根据权利要求11所述的流体泵，其特征在于所述隔板包括一环形的弹性凸缘，该凸缘与泵壳上的一个凸缘相接合，从而形成机械/摩擦连接。
13.根据前述任一权利要求所述的流体泵，包括一通向第一部分的流体入口，该第一部分围绕隔板在泵壳上设置有一系列流体通道。
14.根据权利要求13所述的流体泵，其特征在于所述的一系列流体通道包括泵壳上的一系列堡状结构。
15.一种用于流体泵密封腔的隔板。
16.一种用于增加流体或泵送介质通过泵上的轴密封件返回泵的入口与出口之间的主流通道的循环量的流量增强装置。
17.一种流体泵，包括一壳体，该壳体内容纳有一流体泵送腔，流体泵送腔内设置有一泵送部件；一驱动轴，该驱动轴穿过壳体上的孔延伸到泵送腔内，使泵送部件在使用过程中产生转动；以及一密封件，密封件设置于泵壳与驱动轴之间，防止流体沿所述的轴流出泵送腔，其特征在于所述流体泵送腔包括一密封腔，该密封腔至少部分由所述密封件和可转动的泵送部件限定而成，所述的泵还包括可定位于所述密封腔内用于使流体沿密封件产生流动并在使用过程中返回主流泵送腔的装置。
全文摘要
一种流体泵(10)包括一壳体(14)、一设置有一可转动的泵送部件(16)的流体泵送腔,一驱动轴(12)和一密封件(18),驱动轴穿过壳体上的孔延伸到泵送腔内,在使用过程中使泵送部件旋转,密封件设置于泵壳和转轴之间,防止流体沿驱动轴流出泵送腔,其特征在于:一隔板(32)设置于密封件和可转动的泵送部件之间,以分隔密封件与可转动泵送部件之间的密封腔(30)。
文档编号F16J15/34GK1269471SQ00104829
公开日2000年10月11日 申请日期2000年3月30日 优先权日1999年3月30日
发明者斯蒂芬·W·特贝 申请人:同轴泵有限公司