一种具有双排可调节式滚球的离心泵密封口环

本发明涉及流体机械领域中的离心泵结构，具体涉及一种具有双排可调节式滚球的离心泵密封口环。

背景技术：

密封口环是离心泵较为关键的零部件，与离心泵整体效率密切相关。离心式水泵的叶轮和密封口环是一对配合部件，现部件材质均采用金属，相互间为硬配合，叶轮安装在水泵的转动轴上，密封口环固定于蜗壳上。传统的离心泵叶轮口环与泵体密封环结构一般为整体铸铁、45钢、不锈钢等材料，其耐磨性不高，当叶轮与密封口环之间配合关系产生偏差时，叶轮与密封口环的配合部位相互磨擦时，密封环会磨损快，更换频繁，在泵运行过程中还会产生粘连现象，造成泵的损坏。当磨损严重时，有可能咬死，导致泵无法正常启动，甚至烧坏电机，使得密封间隙扩大，整个泵的流量和效率急剧下降。并且叶轮与密封环为一对配套使用水泵部件，其耐磨损性能应相互匹配，一旦磨损，难以进行修配。以及导致离心泵的密封口环与闭式叶轮前盖板及泵蜗壳体之间的腔体间隙较大，造成叶轮出口的高压流体和叶轮进口的低压流体之间的压力差增大，进而使得流体泄漏量增加，从而造成泵的整体效率低下。

目前为了解决上述问题，已有专利文献提出应用新型材料堆焊摩擦面能有效减少密封面的磨损，保持间隙在较小范围内。同时迷宫密封槽所存液体反过来对密封面又有润滑作用，防止泵体密封环和叶轮口环的干磨和烧损。但是其制作步骤繁琐，不宜用于工业量产。此外，有公告号为cn2541637y的专利文献中公开了一种离心泵口环自补偿恒定间隙密封结构，该结构可使叶轮与密封口环相互间产生软弹性配合，使叶轮与密封口环之间的间隙随部件磨损的程度增加而不变，在压力作用下能自补偿磨损，从而保持原有恒定间隙，达到密封效果，较好地解决了叶轮和密封口环相互之间硬配合而产生的叶轮和密封口环磨损泄漏的缺陷，但是该密封结构存在旋转叶轮与橡胶密封口环之间直接摩擦，使机械摩擦阻力增大，耗费能源。

技术实现要素：

本发明提供了一种具有双排可调节式滚球的离心泵密封口环，目的就是减小叶轮与密封口环之间的摩擦力，增加可调节结构，从而克服磨损快，更换频繁等不足，提高泵的整体效率。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种具有双排可调节式滚球的离心泵密封口环，用于装配在离心泵的蜗壳与叶轮之间，其特征在于，主要包括圆环、滚球、套杆，

圆环的内侧壁上沿周向方向开设多个半球体形凹槽，两排凹槽在径向方向上并排分布；

所述滚球开设穿过球心的第一通孔，所述滚球位于凹槽内、且由贯穿第一通孔的套杆限位在所述凹槽内。

进一步地，所述圆环上开设由贯穿凹槽、且与圆环轴向相平行的第二通孔，所述套杆贯穿第二通孔，且两端由固定螺母固定。

进一步地，所述凹槽为两排并列排布，圆环的内侧壁上半球体形凹槽的数量为16-20个；所述滚球由20钢制成。

进一步地，所述圆环的内壁半径r为叶轮进口半径的0.55～0.6倍，圆环的径向厚度e为其内壁半径r的0.06～0.12倍，圆环在轴向上的宽度b为圆环的内壁半径r的0.30～0.40倍；所述滚球的半径r为圆环在轴向上的宽度b的0.15～0.2倍。

进一步地，滚球最外侧与叶轮的前盖板外侧壁之间具有0.6～1.1mm的径向间隙。

进一步地，第二通孔的位置处于圆环内部，与圆环内壁具有0.8～1.2mm的径向宽度，第一通孔与第二通孔的半径为滚球半径r的0.30～0.50倍。

进一步地，所述凹槽的内壁与滚球的外壁之间具有0.4～0.8mm的径向间隙。

进一步地，所述套杆与两个凹槽之间的第二通孔相对应的中间段处的半径r2大于其两侧部分的半径r1，套杆中间段与两个凹槽之间的第二通孔之间的径向间隙为0.1～0.3mm，套杆中间段两侧的部分与第一通孔和第二通孔之间的径向间隙为0.5～0.8mm。

进一步地，套杆上下顶端设有外螺纹，与固定螺母内螺纹配合，固定套杆。

进一步地，外螺纹与内螺纹连接处的加紧方向与叶轮相对于滚球的运动方向相同，确保套杆处于紧固状态。

本发明的有益效果是：

1、本发明将滚球安装在密封口环上，当叶轮与密封口环之间配合关系产生偏差时，叶轮与密封口环的配合部位相互磨擦为滚动摩擦，与传统密封滑动摩擦相比大大减小了其产生摩擦力，达到减少泵体密封环和叶轮磨损，延长泵体密封环和叶轮使用寿命，提高水泵容积效率的目的。

2、本发明中的滚球采用的是20钢相对叶轮常用铸铁、45钢、不锈钢等材料耐磨性差，在产生摩擦时，滚球受损而确保了叶轮的完整性，并且可以根据各处滚球磨损程度判断偏心方向。同时以及本发明具有可调节功能，当出现严重磨损的滚球时，可以直接更换滚球节省材料和成本，也省去经常更换密封圈的繁琐。

3、本发明的滚球采用了错列布置的方式，可有效的降低叶轮处的泄漏量，具有更加优异的密封性能。

附图说明

图1为本发明所述密封口环在离心泵上的装配位置示意图。

图2是图1中局部a的放大图。

图3是本发明所述的密封口环的立体结构示意图。

图4是本发明所述的密封口环的主视图。

图5是本发明所述的密封口环内表面的局部的展开结构图。

图6是套杆的立体结构示意图。

图7是固定螺母的立体结构示意图。

图中：

1.圆环；2.固定螺母；3.滚球；4.蜗壳；5.叶轮；6.套杆；7.凹槽；8.第一通孔；9.第二通孔；10.套杆中间段；11.套杆外螺纹；12.固定螺母内螺纹。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，本发明所述的具有双排可调节式滚球的离心泵密封口环，用于安装在离心泵的蜗壳4和叶轮5之间，安装时要求圆环1的中心轴与叶轮5的中心轴共线。滚球3最外侧与叶轮5的前盖板外侧壁之间具有0.6～1.1mm的径向间隙。采用非接触式安装，圆环1上的滚球3与叶轮5不接触。滚球3采用了并排布置的方式，可有效的降低叶轮处的泄漏量，具有更加优异的密封性能。

具体的，本发明所述密封口环的结构如图2和图3所示，包括圆环1、固定螺母2、滚球3以及套杆6。所述圆环1在内侧壁上沿周向方向均匀16-20个半球体形凹槽7，两排凹槽7在径向方向上并排分布。所述滚球3开设穿过球心的第一通孔8，所述滚球3位于凹槽7内、且由贯穿第一通孔8的套杆6限位在所述凹槽7内。半球体形凹槽7的侧壁与滚球3的外侧壁之间具有0.4～0.8mm的径向间隙，使得滚球3可以滚动运动，将叶轮与密封口环上所安装的滚球相互磨擦为滚动摩擦，与传统密封滑动摩擦相比大大减小了其产生摩擦力，达到减少泵体密封环和叶轮口环磨损，延长泵体密封环和叶轮口环使用寿命，提高水泵容积效率的目的。

具体的，圆环1上开设由贯穿凹槽7、且与圆环1轴向相平行的第二通孔9，所述套杆6贯穿第二通孔9，且两端由固定螺母2固定。当出现严重磨损的滚球3时，可以直接更换滚球3也省去经常更换密封圈的繁琐。如图7，固定螺母2的高度为1.5～2mm，安装在圆环上下两侧，其内螺纹12与套杆6的外螺纹11配合螺纹连接，这种连接配合可自由拆卸。外螺纹11与内螺纹12连接处的加紧方向与叶轮5相对于滚球3的运动方向相同，确保套杆处于紧固状态。

参见图4和图5，圆环1的内壁半径r为叶轮5进口直径的0.55～0.6倍，圆环1的径向厚度e为半径r的0.06～0.12倍。圆环1在轴向上的高度b为半径r的0.30～0.4倍。所述滚珠3的数量与圆环1内侧壁凹槽7数量相同。滚球3为20钢所制的球体，20钢相对叶轮5常用铸铁、45钢、不锈钢等材料耐磨性差，确保了叶轮5的完整性，并且可以根据各处滚球3磨损程度判断偏心方向。所述滚球3的半径r为圆环1在轴向上的宽度b的0.15～0.2倍，第一通孔8的半径为滚球3半径r的0.30～0.50倍。

参见图6和图7，所述套杆6上下两顶端设外螺纹11，可与固定螺母2连接拆卸，所述固定螺母2下端设内螺纹12与套杆上下两端外螺纹11配合，使得套杆和滚球可以自由拆卸，且螺纹连接处的加紧方向与叶轮5相对于滚球3的运动方向相同，确保套杆处于紧固状态。套杆6上端和下端分别固定在圆环1外侧壁上方和下方。

如图6所示，所述套杆6与两个凹槽7之间的第二通孔9相对应的中间段处的半径r2大于其两侧部分的半径r1，套杆6中间段与两个凹槽7之间的第二通孔9之间的径向间隙为0.1～0.3mm，套杆6中间段两侧的部分与第一通孔8和第二通孔9之间的径向间隙为0.5～0.8mm，使得滚球3可以在套杆6方向固定在两侧，并且可以在垂直于套杆6方向上自由滚动。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。