專利名稱：水泵的葉輪浮動密封的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種離心水泵主要零件的設計方法，尤其是在葉輪進口密封容易磨損的水泵
中，減緩n"'輪進口密封環的磨損，減少葉輪進口泄漏損失的葉輪密封設計方法。
背景技術：
目前，公知的離心水泵減少葉輪進口泄漏損失的主要方法是在葉輪前蓋板的進口位置設 置葉輪密封環，如圖l和圖2所示。圖l所示的葉輪密封環是徑向密封，是離心水泵最常用的方
法；圖2所小的葉輪密封環是端面密封，也是離心水泵常用的一種方法。由于葉輪是一個高速 旋轉的零4，所以葉輪密封環與不旋轉的零件如泵體或導流殼之間必須有一個適當的間隙， 因此徑向密封的泄漏仍有4%左右，端面密封還會更多一些，如果水中含沙，則在使用中，間 隙會迅速加大，使泄漏不可控制。為此，我國的專利"離心水泵，風機無軸向推力浮動密封 環"(專利號92209846. 8)試圖改善葉輪進口的密封，但這種浮動密封環實際是一種有彈簧、 有磨塊的機械密封，其制造成本遠遠人于先有的葉輪密封環，所以很難推廣使用。
發明內容
為了克服現有的水泵葉輪密封環的不足，本發明提供一種葉輪浮動密封，該浮動密封不 僅能減少葉輪進口的泄漏損失，還能夠在含沙水中長期使用，保持較少的葉輪進口泄漏損失， 而且生產成本很低。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是在離心水泵的具有葉輪前蓋板的葉輪進口 密封環外側裝一個浮動密封環，葉輪進口密封環的形式可以是徑向密封，也可以是端面密封， 還可以是端面迷宮密封。浮動密封環的形狀是圓環柱，其內徑與葉輪密封環外徑之間有很小 的徑向間隙， 一般在O. lmm左右，其一個端面與不旋轉的泵體或導流殼表面接觸，其外徑和另 一個端面處于葉輪前蓋板外的高壓液體中，如果浮動密封環放在葉輪端面迷宮密封環的迷宮 槽內，其外徑和另一個端面與迷宮槽的間隙大于其內徑與葉輪密封環外徑的間隙。
當離心水泵工作時，葉輪前蓋板外的高壓液體要泄漏到葉輪進口低壓區，不僅要通過葉 輪密封環與不旋轉的泵體或導流殼的間隙，而且必須先通過浮動密封環與不旋轉的泵體或導
流殼的端面間隙和浮動密封環與葉輪密封環外徑的徑向間隙，由于其端面間隙幾乎等于零， 而其徑向間隙也小于葉輪密封環與不旋轉的泵體或導流殼的間隙，因此葉輪進口的泄漏損失 就減少了。
當葉輪高速旋轉時，浮動密封環也會隨著旋轉，但浮動密封環與葉輪密封環外徑有O. lmm 左右的間隙，所以浮動密封環與葉輪只會同向旋轉不會同步旋轉，其旋轉速度低于葉輪的旋 轉速度。由于浮動密封環與不旋轉的泵體或導流殼的相對速度以及浮動密封環與高速旋轉的 葉輪密封環之間的相對速度都大大低于葉輪密封環與不旋轉的泵體或導流殼的相對速度，所 以浮動密封環的磨損也大大降低。而且浮動密封環的端面間隙還有自動補償的能力，因為浮 動密封環的端面密封那一面更接近葉輪進口的低壓區，所以壓力低于另一端面，因此不用彈 簧，也能在壓力差的作用下，使密封端面自動補償，保持端面間隙始終很小。
由于浮動密封環的端面間隙和徑向間隙都小于葉輪密封環與不旋轉的泵體或導流殼的間 隙，因此還能阻礙大粒沙子到葉輪密封環處，因而也延長了葉輪密封環的壽命。
本發明的有益效果是，能夠減少離心水泵的葉輪進口泄漏損失，提高水泵效率，還能夠 使水泵在含沙水中長期使用，維持較少的葉輪進口泄漏損失和較高的水泵效率，而且結構簡 單、生產成本低。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖l是現有的徑向密封的葉輪密封環縱剖面結構圖。
圖2是現有的端面密封的葉輪密封環縱剖面結構圖。
圖3是浮動密封環與葉輪徑向密封環配合的實施例縱剖面結構圖。
圖4是浮動密封環與葉輪端面密封環配合的實施例縱剖面結構圖。
圖5是浮動密封環與葉輪端面迷宮密封環配合的實施例縱剖面結構圖。
圖中l.葉輪，2.導流殼，3.葉輪徑向密封環的徑向間隙，4.葉輪端面密封環的端面 間隙，5.葉輪的浮動密封環，6.浮動密封環與葉輪密封環的徑向間隙，7.浮動密封環與導 流殼的端面間隙，8.葉輪端面迷宮密封環的迷宮槽，9.浮動密封環外徑與迷宮槽的間隙， 10.葉輪前蓋板外的高壓液體腔。
具體實施例方式
在圖3所示的實施例中，浮動密封環(5)是一個圓環柱，它的內徑與葉輪(1)的進口密 封環外徑有0.1mm的徑向間隙(6)，浮動密封環(5)的下端面與不旋轉的導流殼(2)的表面 接觸，其端面間隙(7)幾乎等于零，葉輪(1)的進口密封環外徑與不旋轉的導流殼(2)有 0. 15mm以上的徑向間隙(3)，浮動密封環(5)的外徑和上端面處于葉輪前蓋板外的高壓液體 腔(10)的高壓液體內。在水泵工作時，高壓液體通過浮動密封環(5)的徑向間隙(6)和 端面間隙(7)流向葉輪(1)的進口密封環外徑與不旋轉的導流殼(2)的徑向間隙(3)，再 流向葉輪進口的低壓區。由于浮動密封環(5)的徑向間隙(6)和端面間隙(7)比葉輪(1) 的進口密封環外徑與不旋轉的導流殼(2)的徑向間隙(3)要小許多，所以大大減少了泄漏。 又因為浮動密封環(5)與葉輪(1)的進口密封環外徑有O. lmm間隙，所以浮動密封環(5) 與葉輪只會同向旋轉不會同步旋轉，而且浮動密封環(5)與不旋轉的導流殼(2)的相對速 度以及浮動密封環(5)與高速旋轉的葉輪(1)的相對速度都大大低于葉輪(1)的進口密封 環外徑與不旋轉的導流殼(2)的相對速度，所以浮動密封環(5)的磨損也大大降低。又因 為葉輪(1)的進口密封環外徑，下邊比上邊更接近葉輪進口，所以下邊的壓力一定比上邊更 低，當浮動密封環(5)的下端面被磨損時，也能在壓力差的作用下，使密封端面自動補償， 保持端面間隙(7)始終很小。
在圖4所示的另一個實施例中，浮動密封環(5)還是一個圓環柱，它的內徑與葉輪〔1) 的進口密封環外徑有O. lmra的徑向間隙(6),浮動密封環(5)的下端面與不旋轉的導流殼(2) 的表面接觸，其端面間隙(7)幾乎等于零，葉輪(1)的進口密封環端面與不旋轉的導流殼 (2)有0.2mm左右的端面間隙(4)，浮動密封環(5)的外徑和上端面處于葉輪前蓋板外的高 壓液體腔(10)的高壓液體內。在水泵工作時，高壓液體通過浮動密封環(5)的徑向間隙(6) 和端面間隙(7)流向葉輪(1)的進口密封環端面與不旋轉的導流殼(2)的端面間隙(4)， 再流向葉輪進口的低壓區。由于浮動密封環(5)的徑向間隙(6)和端面間隙(7)比葉輪(1) 的進口密封環外徑與不旋轉的導流殼(2)的端面間隙(4)要小許多，所以大大減少了泄漏。 又因為浮動密封環(5)與葉輪(1)的進口密封環外徑有O. lmm間隙，所以浮動密封環(5) 與葉輪只會同向旋轉不會同步旋轉，而且浮動密封環(5)與不旋轉的導流殼(2)的相對速 度以及浮動密封環(5)與高速旋轉的葉輪(1)的相對速度都大大低于葉輪(1)的進口密封 環外徑與不旋轉的導流殼(2)的相對速度，所以浮動密封環(5)的磨損也大大降低。又因 為葉輪(1)的進口密封環外徑，下邊比上邊更接近葉輪進口，所以下邊的壓力一定比上邊更 低，當浮動密封環(5)的下端面被磨損時，也能在壓力差的作用下，使密封端面自動補償， 保持端面間隙(7)始終很小。
在圖5所示的另一個實施例中，浮動密封環(5)還是一個圓環柱，但處于葉輪端面迷宮 密封環的迷宮槽(8)內，浮動密封環(5)的內徑與葉輪(1)的進口密封環外徑有O. lmm的
徑向間隙(6)，浮動密封環(5)的下端面與不旋轉的導流殼(2)的表面接觸，其端面間隙 (7)幾乎等于零，浮動密封環(5)的外徑和上端面與葉輪端面迷宮密封環的迷宮槽(8)的 間隙(9)大于lmm，葉輪(1)的進口密封環端面與不旋轉的導流殼(2)有O. 2腿左右的端面 間隙(4)。在水泵工作時，向葉輪進口泄漏的高壓液體先流進迷宮槽(8)，再通過浮動密封 環(5)的徑向間隙(6)和端面間隙(7)流向葉輪(1)的進口密封環端面與不旋轉的導流 殼(2)的端面間隙(4)，再流向葉輪進口的低壓區。由于浮動密封環(5)的徑向間隙(6) 和端面間隙(7)比葉輪(1)的進口密封環外徑與不旋轉的導流殼(2)的端面間隙(4)要 小許多，所以大大減少了泄漏。又因為迷宮槽(8)內的壓力低于葉輪前蓋板外的高壓液體腔 (10)內的壓力，所以泄漏比前兩個實施例還會更少一些。浮動密封環(5)與葉輪(1)的 進口密封環外徑有O. lmm間隙，所以浮動密封環(5)與葉輪只會同向旋轉不會同歩旋轉，而 且浮動密封環(5)與不旋轉的導流殼(2)的相對速度以及浮動密封環(5)與高速旋轉的葉 輪(1)的相對速度都大大低于葉輪(1)的進口密封環外徑與不旋轉的導流殼(2)的相對速 度，所以浮動密封環(5)的磨損也大大降低。又因為葉輪(1)的進口密封環外徑，下邊比 上邊更接近葉輪進口，所以下邊的壓力一定比上邊更低，當浮動密封環(5)的下端面被磨損 時，也能在壓力差的作用下，使密封端面自動補償，保持端面間隙(7)始終很小。
權利要求
1.一種水泵的葉輪浮動密封，水泵是離心水泵，葉輪具有葉輪前蓋板和葉輪進口密封環，葉輪進口密封環的形式可以是徑向密封，也可以是端面密封，還可以是端面迷宮密封，其特征是在葉輪進口密封環的外側裝一個浮動密封環，浮動密封環的形狀是圓環柱，其內徑與葉輪密封環外徑之間有很小的徑向間隙，一般在0.1mm左右，其一個端面與不旋轉的泵體或導流殼表面接觸，其外徑和另一個端面處于葉輪前蓋板外的高壓液體中，如果浮動密封環放在葉輪端面迷宮密封環的迷宮槽內，其外徑和另一個端面與迷宮槽的間隙大于其內徑與葉輪密封壞外徑的間隙。
全文摘要
一種能夠減少泄漏損失的水泵的葉輪浮動密封。它是在離心水泵的具有葉輪前蓋板的葉輪進口密封環外側裝一個浮動密封環，進口密封環的形式可以是徑向密封，也可以是端面密封，還可以是端面迷宮密封，浮動密封環的形狀是圓環柱，其內徑與葉輪密封環外徑之間有很小的徑向間隙，其一個端面與不旋轉的泵體或導流殼表面接觸，其外徑和另一個端面處于葉輪前蓋板外的高壓液體中，如果浮動密封環放在葉輪端面迷宮密封環的迷宮槽內，其外徑和另一個端面與迷宮槽的間隙大于其內徑與葉輪密封環外徑的間隙。其有益效果是能夠減少葉輪進口泄漏損失，提高水泵效率，還能夠在含沙水中長期使用，維持較高的水泵效率，而且結構簡單、生產成本低。
文檔編號F04D29/08GK101178076SQ200710190068
公開日2008年5月14日 申請日期2007年11月16日 優先權日2007年11月16日
發明者陸偉剛 申請人:江蘇大學