专利名称：单吸离心泵及用于单吸离心泵的机械密封装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及通过工作介质进行润滑和冷却的单吸离心泵的机械密封装置以及采用该机械密封装置的单吸离心泵。
背景技术：
目前国内外化工生产领域中多采用单吸离心泵作为生产线的工作介质输送设备。单吸离心泵的主轴密封多采用机械密封方式。机械密封的冷却和润滑大部分利用单吸离心泵输送的工作介质实现，而不用另外配置单独的一套循环系统，从而简化了单吸离心泵的结构且降低了使用成本。现有技术的单吸离心泵的机械密封装置的润滑和冷却方式是，从泵出口端引出高压工作介质，经专用管路进入机械密封腔体；进入机械密封腔后的工作介质对机械密封装置的动静和静环进行冲洗、润滑、冷却；完成冲洗任务以后的工作介质，通过泵轴与蜗壳之间的只有O. 8毫米左右的环形缝隙返回蜗壳中心区。这样的润滑和冷却方式对于不含颗粒的工作介质可保证对机械密封装置的润滑和冷却效果。然而，对于含有颗粒的工作介质，这些颗粒随着工作介质进入机械密封腔以后，因后端的环形通道过窄而无法顺利返回到蜗壳内，就在机械密封的腔体内堆积起来。这些堆积物不仅破坏机械密封装置的动环和静环的密封面，还会堵塞管道，使机械密封彻底失效。另外，由于工作介质从泵的出口引出，机械密封组件要承受与单吸离心泵出口同样的压力，这就在性能上提高了对组件的整体耐压要求，也等于在一定程度上缩短了各密封件的使用寿命。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供能够避免用于润滑和冷却的带有颗粒的工作介质堆积的单吸离心泵的机械密封装置和具有该机械密封装置的单吸离心泵。为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于单吸离心泵的机械密封装置，该机械密封装置包括动环，为环状，固定地套接在主轴上，并且随该主轴旋转；静环，为环状，可相对转动地套接在该主轴上，在压盖的压力的作用下使其一个端部抵靠在所述动环的端部，以与所述动环配合形成机械密封对；机械密封腔，由从蜗壳平行于所述主轴延伸出来的柱状圆筒、套接在所述主轴上的所述压盖、所述主轴以及固定连接在所述主轴的端部上的叶轮的背板组成的腔体围成；循环管路，从所述机械密封腔的对应于所述机械密封对位置的侧壁连接到所述单吸离心泵的进口处，使所述机械密封腔与所述单吸离心泵的所述进口流体相通。在本实用新型的一个技术方案中，所述循环管路的内腔的截面面积大于所述叶轮的所述背板与所述蜗壳的内壁之间的过流面积。在本实用新型的一个技术方案中，所述循环管路从所述机械密封腔的对应于所述机械密封对位置的下侧侧壁连接到所述单吸离心泵的进口处。[0009]本实用新型还提供一种单吸离心泵，其包括如上所述的机械密封装置。本实用新型的机械密封装置使得用于润滑和冷却的工作介质内的颗粒无法在机械密封的腔体内堆积，保证了密封性能并提高了各密封件的使用寿命。
图I是根据本实用新型的单吸离心泵及其机械密封装置的示意图；以及图2是现有技术的单吸离心泵及其机械密封装置的示意图。
具体实施方式
图I是根据本实用新型的单吸离心泵及其机械密封装置的示意图。如图I所示，根据本实用新型的单吸离心泵100包括蜗壳10和可旋转地容放在蜗壳10的内腔11内的叶轮20。单吸离心泵100还包括一端与叶轮20连接而另一端与电动机(未示出)连接的主轴30。主轴30由一对轴承31支撑。蜗壳10包括进ロ 12、出口 13和容放叶轮20的内腔11。工作介质从进ロ 12进入蜗壳10内，在叶轮20的旋转离心力的作用下增压，并且通过出口 13排放到高压管路(未示出)中，该高压管路例如为化工生产线的管路。如图I所示，蜗壳10的内腔11的侧壁与叶轮20的背板21之间存在间隙，因此由叶轮20增压的工作介质将在内外压差下通过间隙向外泄漏。如上所述，为了避免工作介质在内外压差下通过间隙向外泄漏，在蜗壳10和主轴30之间设置机械密封装置40以阻挡工作介质向外泄漏。机械密封装置40包括动环41，为环状，固定地套接在主轴30上，并且随主轴30旋转；静环42，为环状，可相对转动地套接在主轴30上，在压盖43的压カ的作用下使其ー个端部抵靠在动环41的端部，以与动环41配合形成机械密封对；机械密封腔，由从蜗壳10平行于主轴30延伸出来的大体柱状的圆筒44、套接在主轴30上的压盖43、主轴以及固定连接在主轴30的端部上的叶轮20的背板21组成的腔体围成；以及循环管路50，从机械密封腔的对应于机械密封对位置的侧壁连接到单吸离心泵的进ロ处，使机械密封腔与单吸离心泵的进ロ 12流体相通。通过采用上述的机械密封装置40，从蜗壳10的内腔11的侧壁与叶轮20的背板21之间的间隙流入机械密封腔的工作介质经由机械密封对通过循环管路50返回到单吸离心泵100的蜗壳10的进ロ 12。通过上述的工作介质循环，对机械密封对的动环41和静环42的端面摩擦副进行润滑，并且将其间在相对运动中产生的热量由工作介质带走，从而对机械密封对冷却。对于用于带有颗粒的工作介质的单吸离心泵的机械密封装置，优选地，循环管路50的内腔的截面面积大于叶轮20的背板21与蜗壳10的内壁之间的过流面积，使通过叶轮20的背板21与蜗壳10的内壁之间的有效流道流入机械密封腔的工作介质比较容易地通过循环管路50返回到蜗壳10的进ロ 12。也就是，工作介质从蜗壳10的内腔11的侧壁与叶轮20的背板21之间的间隙流入机械密封腔的工作介质经由机械密封对通过循环管路50返回到单吸离心泵100的蜗壳10的进ロ 12，经历了流道面积大体上由小变大的流动过程。因为流入机械密封腔的工作介质比较容易地通过循环管路50返回到蜗壳10的进ロ 12，所以工作介质中的颗粒也比较容易地随着工作介质的流动返回到蜗壳10的进ロ 12。因此，避免工作介质中的颗粒淤积在机械密封腔中。然而，对于用于不带有颗粒的工作介质的单吸离心泵的机械密封装置，循环管路50的内腔的截面面积没有特别限定，可根据用于润滑和冷却的工作介质的流量适当确定。另外，为了控制用于润滑和冷却的工作介质的流量而实现节能，可在循环管路50上设置用于流量控制的阀门51。为了避免工作介质中的任何颗粒在自重下淤积在机械密封腔中，优选地，循环管路50从机械密封腔的对应于机械密封对位置的下侧侧壁连接到离心泵的进口 12处。本实用新型的发明人对某种单吸离心泵实验发现，当出口 13的压力为约O. 6兆帕时，叶轮20的背板21的中心区域的压力为约O. 25兆帕，并且蜗壳10的进口 12的压力近似为零。可见，根据本实用新型实施例的机械密封对在工作介质的压力为O至O. 25兆帕之间的压力下工作。而在传统的单吸离心泵中，如背景技术中介绍的图2的单吸离心泵所示， 机械密封对在工作介质的压力为O. 25至O. 6兆帕之间的压力下工作。与传统的单吸离心泵相比，本实用新型的单吸离心泵的机械密封对的工作介质压力明显降低，从而改善了机械密封对的工作环境。实验表明，在同样的工作介质的情况下，当出口 13的压力为约O. 6兆帕，叶轮20的背板21的中心区域的压力为约O. 25兆帕，并且蜗壳10的进口 12的压力近似为零时，对于同样的机械密封对，在现有技术的单吸离心泵中的使用寿命为6至8天，而在本实用新型的单吸离心泵100中的使用寿命可上升至21天左右。可见，采用根据本实用新型的单吸离心泵的机械密封，因为润滑和冷却的工作介质的工作压力比现有技术的下降约50%，使用寿命明显提高。根据本实用新型的单吸离心泵的机械密封装置与现有技术的单吸离心泵的机械密封装置(如图2所示)相比，用于润滑和冷却的工作介质在机械密封腔中的流动方向彼此相反，根据本实用新型的单吸离心泵的机械密封装置的机械密封对经受的工作压力比现有技术的单吸离心泵的机械密封装置下降约50%。根据本实用新型的单吸离心泵的机械密封装置的工作介质在流经机械密封腔的过程中经历了流道面积大体上从小到大的过程，从而工作介质中包含的颗粒顺利返回到单吸离心泵的蜗壳的进口，重新进入工作介质循环，并且直径大于叶轮的背板与蜗壳内腔的侧壁之间的最小间隙的颗粒被挡在机械密封腔之外不能进入机械密封腔。而现有技术的单吸离心泵的机械密封装置的工作介质在流经机械密封腔的过程中经历了流道面积从大到小的过程，从而工作介质中包含的颗粒易于淤积在机械密封腔内。根据本实用新型的单吸离心泵的机械密封装置适合应用于单吸离心泵的主轴密封。然而，本实用新型不限于此，根据本实用新型的单吸离心泵的机械密封装置也可应用于其它设备的机械密封，例如，用于单吸多级泵的最后一级的蜗壳与主轴之间的密封。本领域的技术人员应当理解的是，根据设计需要和其他因素，可以进行各种修改、结合、部分结合和替换。这样的修改、结合、部分结合和替换落入在所附权利要求或其等同方案的范围内。
权利要求1.一种用于单吸离心泵的机械密封装置，其特征在于，包括 动环，为环状，固定地套接在主轴上，并且随该主轴旋转； 静环，为环状，可相对转动地套接在该主轴上，在压盖的压力的作用下使其一个端部抵靠在所述动环的端部，以与所述动环配合形成机械密封对； 机械密封腔，由从蜗壳平行于所述主轴延伸出来的柱状圆筒、套接在所述主轴上的所述压盖、所述主轴以及固定连接在所述主轴的端部上的叶轮的背板组成的腔体围成； 循环管路，从所述机械密封腔的对应于所述机械密封对位置的侧壁连接到所述单吸离心泵的进口处，使所述机械密封腔与所述单吸离心泵的所述进口流体相通。
2.如权利要求I所述的机械密封装置，其特征在于，所述循环管路的内腔的截面面积大于所述叶轮的所述背板与所述蜗壳的内壁之间的过流面积。
3.如权利要求2所述的机械密封装置，其特征在于，所述循环管路从所述机械密封腔的对应于所述机械密封对位置的下侧侧壁连接到所述单吸离心泵的进口处。
4.一种单吸离心泵，其特征在于包括如权利要求I至3任何一项所述的机械密封装置。
专利摘要本实用新型涉及用于单吸离心泵的机械密封，包括环状的动环，固定地套接在主轴上，并且随该主轴旋转；环状的静环，可相对转动地套接在该主轴上，在压盖的压力作用下使其一个端部抵靠在动环的端部，以与所述动环配合形成机械密封对；机械密封腔，由从蜗壳平行于所述主轴延伸出来的柱状圆筒、套接在所述主轴上的所述压盖、所述主轴以及固定连接在所述主轴的端部上的泵叶轮的背板组成的腔体围成。循环管路，从所述机械密封腔的对应于所述机械密封对位置的侧壁连接到所述离心泵的进口处，使所述机械密封腔与所述离心泵的所述进口流体相通。其使得用于润滑和冷却的工作介质内的颗粒无法在机械密封的腔体内堆积，保证密封性能并提高密封件的使用寿命。
文档编号F04D29/08GK202381388SQ20112056813
公开日2012年8月15日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者王国联, 马国林, 高军 申请人:浙江卫星石化股份有限公司