專利名稱：泵的改進的制作方法
技術領域：
本發明涉及泵的改進，尤其但不排他地涉及性能和可靠性得以改進的可應用于葉輪泵中的軸的流體密封件。
在單個葉輪設置于伸出的軸上的葉輪泵領域內，軸密封件通常圍繞軸設置有合適形狀的環形空間，該環形空間被稱為密封腔或平衡腔。設置密封腔的目的在于將軸密封件產生的熱量傳導出去。密封腔必須具有足夠的容量和合適的形狀，以產生充分的渦旋，從而在被泵送的介質從耐磨環流向葉輪的平衡孔的過程中將軸密封件產生的所需比例的熱量傳遞給被泵送的流體。
密封腔內的渦旋動作有時是通過一個導管或多個導管協助完成的，其中的導管可將一部分流出的泵送介質導入密封腔內，以冷卻軸密封件。一般情況下，導管可以是多個鉆孔或成對的鉆孔，每個鉆孔都可能被塞住，或者一個或多個與管接頭相連接的外管需要鉆孔和堵孔，而且還可能塞住。通過導管泵送的介質一般通過傳統的葉輪平衡孔循環回到總的泵送流量。
但是，許多葉輪泵都希望軸向尺寸盡量緊湊。這樣，就可能沒有足夠的空間用于按照一定比例有效地分配密封腔。而且，也沒有足夠的空間用于耐磨環，或者為降低成本，根本不設置耐磨環。
在這種裝置內，由于葉輪和泵蓋之間的所有流體可能作為一個整體與液體的環形密封件一起旋轉，因此就不能實現流體的循環流動。穿過每個葉輪平衡孔所產生的壓力差不足以產生充分冷卻軸密封件所需的流速。
因此，本發明旨在避免或至少緩解現有技術中存在的一些問題，這些問題包括軸密封件在軸向尺寸減小的泵內不能得到充分的冷卻。本發明的一個目的在于增加流回泵主流通道的流體量，從而在軸密封件的區域內使流體冷卻和/或使流體產生循環流動。
本發明的一個方面在于提供一種流體泵，包括一殼體，該殼體內容納著流體泵送腔，該流體泵送腔內設置有一可轉動的泵送部件；一驅動軸，該軸穿過殼體上的孔延伸到泵送腔內，從而在使用過程中使泵送部件轉動；一密封件，設置于泵殼與轉軸之間，以防止流體沿驅動軸流出泵送腔；其特征在于一隔板可操縱地設置于密封件與可轉動的泵送部件之間，以在密封件與可轉動的泵送部件之間分隔密封腔室。在使用過程中，該隔板最好固定不動。
已經發現，隔板能夠有利地增加泵送流體尤其是圍繞密封件的泵送流體的循環。
最好設置一通向被隔開的密封腔第一部分的流體入口，其中第一部分鄰近密封件。有利的是，在整個流體入口上存在一壓力梯度，而且實際上在隔開的密封腔整個第一部分上也存在壓力梯度，從而使流體流入密封腔的第一部分內。
隔板最好包括一在使用過程中可操縱地圍繞轉軸的中心孔。該中心孔的半徑最好略大于軸的半徑，從而在密封腔的第一和第二被隔開的部分之間形成一流體通道。中心孔的圓形邊緣最好包括一凸緣。該凸緣可沿轉軸軸向延伸。該凸緣最好遠離密封件延伸。
最好設置一用于將隔板連接到泵殼上的裝置。例如，隔板可包括一個或多個孔，以使相互配合的鎖緊裝置例如泵殼內帶螺紋的螺栓和帶螺紋的套管能夠被用來將隔板連接到泵殼上。當然，帶螺紋的螺栓也可從泵殼內伸出，也可用螺母以相反的構造將隔板固定到泵殼上。
隔板可包括一個用來與泵殼的一部分相互配合的連接或固定裝置。例如，隔板可包括一環形的彈性箍圈，該箍圈可與泵殼上的凸緣相接合，從而形成一機械/摩擦連接。
通向第一部分的流體入口可包括在泵殼內圍繞隔板的一系列流體通道。例如，可在泵殼內的一系列凸臺、堡狀結構或鋸齒形結構之間設置一系列通道。
本發明的另一方面提供了一種用于泵的密封腔的隔板。還一方面一流動或循環增強裝置，用于增加流體或泵送介質通過泵內的軸密封返回到位于泵入口和出口之間的主流通道的循環流量。另一方面，提供了一壓力增強裝置，用于增加密封件附件的流體壓力，該流體壓力最好接近泵的流體出口的壓力。
本發明的又一方面在于提供一種流體泵，這種泵包括一殼體，殼體內設置有流體泵送腔，泵送腔內包括一可轉動的泵送部件；一驅動軸，該驅動軸穿過殼體上的孔延伸到泵送腔內，以在使用過程中使泵送部件旋轉；以及一密封件，設置于泵殼和轉軸之間，以防止流體沿轉軸流出泵送腔，其特征在于該流體泵送腔包括一密封腔，該密封腔至少部分由密封件和可轉動的泵送部件限定而成，而且所述的泵還包括定位于密封腔內用于使流體在運作過程中沿整個密封件循環并返回主流體泵送腔的裝置。
下面參照附圖。僅以示例性方式對本發明的實施例進行說明，其中附圖
圖1為根據本發明泵的第一實施例的一部分的剖視圖；圖2為根據本發明泵的第二實施例的一部分的剖視圖；圖3為圖2所示的部分泵的右視立體圖；圖4為根據本發明泵的第三實施例的一部分的剖視圖；圖5為第四實施例的側視圖；而圖6為根據本發明的第五實施例的側視圖。
參照圖1，圖中示出了本發明泵10的一部分，泵10包括一可轉動的軸12、一泵殼14和一葉輪16。葉輪16包括一系列葉片，用于使流體沿箭頭I所示的軸向流向箭頭0所示的徑向出口方向。
泵10包括一密封件18，密封件18包括一環形的階梯狀卡圈20，用于接合鄰近軸12的中心孔的泵殼14的一部分。卡圈20支承一具有支承部分24的環22，用于與一第二支承部分26接合并相互配合，該第二支承部分26又被連接到套管28上，套管28用于在軸12上的旋轉固定位置上在支承部分24和26之間形成連接。
泵10還包括一基本為盤形的隔板32，該隔板包括一徑向向外的杯形部分34和一中心孔，杯形部分34用于卡在部分泵殼14內，軸12穿過該中心孔延伸，中心孔由一凸緣38限定而成，凸緣38沿軸12的軸向遠離密封件18延伸。隔板32還包括一系列位于徑向的外部位置上的孔36。
隔板32將密封腔30隔開，并在泵10內形成泵送腔的一部分，其中密封腔30由密封件18、泵殼14的一部分及葉輪16的表面限定而成。隔板32用于將密封腔30分隔成一鄰近密封件18的第一部分31a和在本實施例中位于隔板32與葉輪16之間的第二部分31b。
使用時，軸12產生旋轉，以使葉輪16轉動，從而使流體流沿箭頭I的方向流入泵10中并沿箭頭0的方向流出。軸12還使套管28及環形的旋轉支承件26產生轉動。支承件24和26之間的摩擦接觸使密封件發熱。在葉輪16與靜止的臺階狀環形圓盤或隔板32之間被泵送的介質一般以約葉輪轉速的一半旋轉，從而在葉輪邊緣和軸密封之間形成徑向的壓力失衡。而在固定的泵殼14和隔板32之間就不會產生這種壓力失衡。流體的循環包括在固定的泵殼14與隔板32之間基本徑向向里的流動和在隔板32與旋轉葉輪16之間徑向向外的螺旋狀流動，這樣就可通過葉輪產生流體的循環，從而增強對軸密封件18的冷卻。
因此，根據本發明，葉輪16增加了沿穿過隔板32上的孔36經隔板32與密封件18之間的腔室30的一部分31a向下流向軸12的路徑通過密封件18的流體流量，從而在一定程度上使密封件18得以冷卻。流體繼續循環并通過隔板32上的凸緣38與軸12之間的環形空間流回隔板32與葉輪16之間的密封腔的第二部分內。接下來，流體朝向出口箭頭0在隔板32與葉輪16之間被向上抽出，或通過葉輪16上的軸向孔或平衡孔17被抽出。因此，隔板32起到分隔腔室30并防止流體在腔室30內作其它自由流動的作用，而且還使流體圍繞密封件18流動，從而使密封件得到更好地冷卻。
此外，在葉輪泵內，如果泵的入口處的壓力接近泵送介質的蒸汽壓力，那么密封腔內的壓力最好保持在遠低于蒸汽壓力的水平上，以防止泵送介質沸騰，而且在內燃機領域的冷卻劑泵的情況下可以防止軸密封表面上成膜現象的發生，軸密封表面上的成膜現象將會導致冷卻劑的泄漏。
在現有的泵中，密封腔30內泵送介質的壓力可能接近泵之入口處的低壓，而且如果入口壓力接近泵送介質的蒸汽壓力，那么由軸密封18產生的多余熱量如上所述將使泵送介質在密封處產生沸騰，和/或使軸密封的配合表面上形成薄膜的速度加快。
在本發明的裝置中，密封腔30的部分31a內的流體壓力被升高到更加接近較高的出口壓力，這樣隔板32就可通過降低密封件18處沸騰和/或形成薄膜的可能性使現有技術中存在的問題得以緩解。隔板的這種作用可通過確保凸緣38與軸12的內徑之間存在一小的流動間隙，而且還通過在靠近泵出口處的隔板上設置一系列孔或槽36而得以增強。因此，密封腔的壓力可以自動調節到一個非常接近葉輪邊緣的壓力值，而不是接近泵的入口壓力，從而降低軸密封件形成薄膜和泄漏的可能性。
在本發明的另一實施例中，泵110如圖2和3所示。在該實施例中，與第一實施例具有相同或相似功能的部件以相同的兩位數字前加上一個數字1給出。這樣，泵110就包括一軸112，泵殼114和密封件118。隔板132包括一內部階梯狀的環形部件142，該部件向下延伸到邊緣138。隔板132還包括一系列用于安裝螺栓147的孔140。具體參照圖3，從圖中可以看到，本實施例中的泵殼114包括一通向密封腔130、具體而言是通向部分131a的流體聯通通道。在該實施例中，流體聯通通道在一系列凸臺、堡狀結構或鋸齒形部分144之間包括多個槽。每個堡狀結構144都包括一螺紋孔146，用于與螺栓配合，將隔板132固定到位。
應該注意到圖3所示的隔板132與圖2所示的隔板略有不同，其區別之處在于階梯狀的內部環形部分142未被示出。該階梯狀部分142增加了空腔130鄰近密封件118的第一部分的尺寸，從而在密封件附近形成更大的流體移動。
當然，在本實施例的槽148內，流體通道的大小和數量可以改變。類似地，堡狀結構144的數量也可以改變，可設置任意數量的堡狀結構，而在本實施例中僅示出了四個堡狀結構。
參照圖4，圖中示出了根據本發明第三實施例的泵210的一部分。在該實施例中，與前述實施例相同的部件以相同的兩位數前加上一個數字2表示。這樣，泵210包括一軸212、泵殼214、密封件218和密封腔230。設置一隔板232，該隔板在中間的徑向位置上與一系列堡狀結構相接合。在該實施例中，隔板232包括一徑向向外的彎曲部分250，用于將流體向下導向堡狀結構244。隔板232還包括一環形的階梯狀部分252，該部分卡在堡狀結構徑向的外表面上，從而使隔板232固定到位。當然，也可使用其它的機械連接裝置，例如如前一實施例所示的螺母和螺栓裝置。隔板232還包括一內部階梯狀部分244及一凸緣238。因此，階梯狀環形部分252起到將隔板固定到位的作用，而階梯狀部分244起到增加圍繞密封件218面積的作用。
本發明的另一實施例如圖5所示，其中隔板332包括一徑向的外部350，用于在隔板232和一泵殼314之間使流體向下朝隔板上的孔336導向。隔板332包括一階梯狀部分354，該部分與泵殼314的一部分相接合，從而將隔板固定到位。在該實施例中，隔板332還包括一環形部分320，該部分形成了密封件318(未示出)的一部分。因此，環形部分320支承著另一環形部分322和固定的圓形支承件324。隔板332通過其外部350起到增加流體通過孔336向下流向軸312的流量的作用。
在圖6所示的本發明又一實施例中，隔板432包括一階梯狀徑向的外部460，用于與泵殼414上的堡狀結構相接合。隔板432的S形中心部分從階梯狀部分460延伸到孔436，孔436可以圍繞隔板432成圓形排列的方式被設置。因此，隔板436的中心部分就起到在槽和孔436之間為流體導向的作用，其中的槽設置于泵上的一系列凸臺或堡狀結構444之間。隔板432還包括一內部的環形凸緣420，用于與泵殼414的一部分接合。環形部分420形成了密封件418(未示出)的一部分，因此，支承著另一環形部分和用于與前述實施例所示的密封件可轉動部分相接合的支承件。
權利要求
1.一種流體泵，包括一殼體，該殼體內容納有一流體泵送腔，流體泵送腔內設置有一泵送部件；一驅動軸，該驅動軸穿過殼體上的孔延伸到泵送腔內，以使泵送部件在使用過程中產生轉動；以及一密封件，密封件設置于泵殼與驅動軸之間，防止流體沿所述的軸流出泵送腔，其特征在于一隔板設置于密封件與可轉動的泵送部件之間，在密封件與可轉動的泵送部件之間分隔流體泵送腔。
2.根據權利要求1所述的流體泵，其特征在于所述隔板在使用中是靜止不動的。
3.根據權利要求1或2所述的流體泵，其特征在于設置一流體入口，該流體入口通向被隔開的流體泵送腔的第一部分中，該第一部分鄰近密封件。
4.根據權利要求3所述的流體泵，其特征在于所述隔板在流體入口和隔開的流體泵送腔的第一部分之間形成一壓力梯度，以使流體流入第一部分內。
5.根據前面任一權利要求所述的流體泵，其特征在于所述隔板包括一在使用時可操縱地包圍所述驅動軸的孔。
6.根據權利要求5所述的流體泵，其特征在于所述孔的半徑略大于驅動軸的半徑，從而在泵送腔被隔開的部分之間形成一流體通道。
7.根據權利要求5或6所述的流體泵，其特征在于所述孔的邊緣為圓形。
8.根據權利要求5、6或7所述的流體泵，其特征在于所述的孔包括一突出的凸緣。
9.根據權利要求8所述的流體泵，其特征在于所述凸緣沿驅動軸同軸延伸。
10.根據權利要求6、7、8或9所述的流體泵，其特征在于所述凸緣遠離密封件延伸。
11.根據前述任一權利要求所述的流體泵，包括將隔板連接到泵殼上的裝置。
12.根據權利要求11所述的流體泵，其特征在于所述隔板包括一環形的彈性凸緣，該凸緣與泵殼上的一個凸緣相接合，從而形成機械/摩擦連接。
13.根據前述任一權利要求所述的流體泵，包括一通向第一部分的流體入口，該第一部分圍繞隔板在泵殼上設置有一系列流體通道。
14.根據權利要求13所述的流體泵，其特征在于所述的一系列流體通道包括泵殼上的一系列堡狀結構。
15.一種用于流體泵密封腔的隔板。
16.一種用于增加流體或泵送介質通過泵上的軸密封件返回泵的入口與出口之間的主流通道的循環量的流量增強裝置。
17.一種流體泵，包括一殼體，該殼體內容納有一流體泵送腔，流體泵送腔內設置有一泵送部件；一驅動軸，該驅動軸穿過殼體上的孔延伸到泵送腔內，使泵送部件在使用過程中產生轉動；以及一密封件，密封件設置于泵殼與驅動軸之間，防止流體沿所述的軸流出泵送腔，其特征在于所述流體泵送腔包括一密封腔，該密封腔至少部分由所述密封件和可轉動的泵送部件限定而成，所述的泵還包括可定位于所述密封腔內用于使流體沿密封件產生流動并在使用過程中返回主流泵送腔的裝置。
全文摘要
一種流體泵(10)包括一殼體(14)、一設置有一可轉動的泵送部件(16)的流體泵送腔,一驅動軸(12)和一密封件(18),驅動軸穿過殼體上的孔延伸到泵送腔內,在使用過程中使泵送部件旋轉,密封件設置于泵殼和轉軸之間,防止流體沿驅動軸流出泵送腔,其特征在于:一隔板(32)設置于密封件和可轉動的泵送部件之間,以分隔密封件與可轉動泵送部件之間的密封腔(30)。
文檔編號F16J15/34GK1269471SQ00104829
公開日2000年10月11日 申請日期2000年3月30日 優先權日1999年3月30日
發明者斯蒂芬·W·特貝 申請人:同軸泵有限公司