CN111550433A - 一种离心泵内具有导流叶片的密封环 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种离心泵内具有导流叶片的密封环，所述离心泵包括蜗壳、叶轮和密封环，所述密封环位于所述蜗壳与叶轮之间，且所述密封环安装在叶轮上；所述密封环外圈均布若干导流叶片。所述密封环的横截面为梯形，且所述密封环面积大的端面朝向叶轮。所述导流叶片为翼型导流叶片，所述密封环的斜面上均布若干导流叶片，翼型所述导流叶片的尾部与密封环面积小的端面平齐。本发明采用机翼型导流叶片诱导流体产生与泄露方向相反的流动来阻止流体从蜗壳与叶轮间隙处流出，从而降低容积损失，提高离心泵的容积效率。

Description

一种离心泵内具有导流叶片的密封环

技术领域

本发明涉及离心泵领域，特别涉及一种离心泵内具有导流叶片的密封环。

背景技术

离心泵是一种叶片式的流体机械，其工作原理是通过原动机驱动叶轮旋转进而对流体做功，将原动机的机械能转化为流体的动能和压能，从而实现流体的输送。这种叶片式泵中运转过程中造成的流量泄露是不可避免的，流体泄露将会造成离心泵的能量损失。一般情况，离心泵的能量损失主要分为三种类型:流动损失、容积损失和圆盘摩擦损失。其中，容积损

失是指通过叶轮转动与壳体之间的流体泄露引起的流量损失，泄漏量与作用在间隙两端的压力差和间隙结构有关。这种能量损失将会严降低响泵的效率，因此要在位置设置密封装置来防止流量的泄露发生。目前，用在蜗壳与叶轮之间的密封方式有两种:一是通过设置较小的范围泄露间隙；二是通过设置复杂的密封结构，如迷宫式的密封加大密封面。但是较小的间隙会引起磨损严重，稳定性的下降，而过于复杂的密封结构也不利于生产和装配。

目前，为了解决离心泵在叶轮与蜗壳处的流量泄露问题和因小间隙、结构复杂带来的加工和装配困难问题，提出了在较大间隙下保证良好的密封性能的非接触式密封结构和在密封面上设置纹理阻止流体泄露。但是设置纹理在长时间颗粒的冲刷作用下被破坏，失去原有的作用，一旦纹理被破坏，就需要更换新的口环，同时颗粒进入间隙容易导致上下口环间隙缩小，甚至导致叶轮和泵体的咬死，损坏离心泵，这就会加大维修难度和成本。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种离心泵内具有导流叶片的密封环，采用机翼型导流叶片诱导流体产生与泄露方向相反的流动来阻止流体从蜗壳与叶轮间隙处流出，从而降低容积损失，提高离心泵的容积效率。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种离心泵内具有导流叶片的密封环，所述离心泵包括蜗壳和叶轮，还包括密封环，所述密封环位于所述蜗壳与叶轮之间，且所述密封环安装在叶轮上；所述密封环外圈均布若干导流叶片。

进一步，所述密封环的横截面为梯形，且所述密封环面积大的端面朝向叶轮。

进一步，所述导流叶片为翼型导流叶片，所述密封环的斜面上均布若干导流叶片，翼型所述导流叶片的尾部与密封环面积小的端面平齐。

进一步，所述导流叶片的弦与导流叶片的圆周方向的夹角α＝10°-20°。

进一步，所述密封环的内孔半径R为叶轮的进口半径与叶轮前盖板厚度之和。

进一步，所述密封环面积小的端面厚度e₁为密封环的内孔半径R的0.06倍；所述密封环面积大的端面厚度e₂为e₁的3-5倍。

进一步，所述密封环的梯形横截面厚度b为密封环的内孔半径R的0.25-0.35倍。

进一步，所述导流叶片的厚度h为密封环的内孔半径R的0.05-0.08倍。

进一步，所述翼型导流叶片为NACA翼型导流叶片，所述翼型导流叶片数量为8-15个。

本发明的有益效果在于：

1.本发明离心泵内具有导流叶片的密封环是带斜面的圆环与翼型导流叶片的密封环，当离心泵叶轮旋转时，带动了密封环的旋转。当流体沿斜面进入蜗壳和密封环的间隙时，首先在斜面离心力的作用下降低入流速度和泄露压力，然后在翼型导流叶片的诱导下产生定向流动，诱导方向沿着斜面指向间隙进口且诱导方向在径向上与进入间隙的流体方向相反。能够产生较大的且与泄露方向相反的沿斜面方向输送压力，使得诱导后的流体和泄露流体相撞，在间隙进口处形成沿圆环外径的较大压力的环形流域，阻止流体泄露，保证在较大的间隙下良好的密封性能。

2.本发明离心泵内具有导流叶片的密封环，与传统密封采用复杂结构和减小泄露间隙的方式相比，本发明采用NACA翼型导流叶片，其诱导泄露流体进行反向运动排出间隙并在间隙进口处与后来流体相撞，形成高压环形流域，能够在较大的间隙下保证离心泵良好的密封性能，同时还具有实施方便，更换简单等优点，从而降低了离心泵的维修成本。

3.本发明离心泵内具有导流叶片的密封环，采用导流叶片与径向成一定角度布置方式，相当于将密封面既设置在了径向，又设置在了轴向，这种密封方式不仅增大了密封面，还通过翼型导流叶片使得密封的性能得到提升。与传统的密封方式相比，这种带导流叶片的密封装置在较大间隙的情况下保证良好的密封性能，同时，密封环不易损坏，延长了密封环的使用寿命。

附图说明

图1为本发明所述的离心泵内具有导流叶片的密封环立体结构示意图。

图2为图1的主视图。

图3为图2的导流叶片沿斜面展开图。

图4为图1中圆环1上的径向剖视图。

图5为本发明所述的离心泵内具有导流叶片的密封环安装示意图。

图6为图5中局部A的放大图。

图中：

1-密封环；2-导流叶片；3-蜗壳；4-叶轮。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1和图5所示，本发明所述的离心泵内具有导流叶片的密封环，所述离心泵包括蜗壳3、叶轮4和密封环1，所述密封环1位于所述蜗壳3与叶轮4之间，且所述密封环1安装在叶轮4上；所述密封环1外圈均布若干导流叶片2。安装时密封环1的中心轴与叶轮4的中心轴共线。所述密封环1的横截面为梯形，即密封环1的一个端面的面积大于密封环1的另一个端面的面积。如图6所示，左侧的端面面积小于右侧的端面面积。所述密封环1右侧端面朝向叶轮4。密封环1与叶轮4成过盈配合固定在叶轮4上。翼型导流叶片2的外侧壁面与蜗壳3的壁面之间保持△＝0.6-1.0mm的安装间隙，采用非接触式安装。

如图1和图2所示，所述密封环1的横截面为梯形，梯形的斜面与轴向成一定角度的，在斜面上沿圆周方向均匀固定布置8-15个翼型导流叶片2，翼型导流叶片2沿斜面垂直方向向外突出，翼型导流叶片2的尾部与密封环1的端面外圆平齐。

如图图1、图2、图3和图6所示，根据离心泵的叶轮4尺寸确定密封环1的内孔半径R，密封环1的内孔半径R为叶轮4的进口半径与叶轮前盖板厚度之和。密封环1左端面厚度e₁为密封环1的内孔半径R的0.06倍，密封环1的右端面厚度e₂为e₁的3-5倍，密封环1在轴向上的厚度b为密封环1的内孔半径R的0.25-0.35倍。当离心泵叶轮旋转时，带动了密封环的旋转，泄露流体沿斜面进入蜗壳和密封环的间隙时，在斜面离心力的作用下降低入流速度和泄露压力，阻碍流体泄露。

参见图3，翼型导流叶片2的外形是机翼型，为NACA翼型，沿斜面导流叶片2的弦长L＝0.4R，叶片安放角为α即叶片的弦与叶片的圆周方向的夹角α＝10°-20°。

参见图3,翼型导流叶片沿斜面垂直方向的厚度h为密封环1的内孔半径R的0.05-0.10倍。本发明选用NACA4415翼型的导流叶片，因为NACA4415翼型导流叶片2有窄长，出口压力大即泄露压力大的特点。由于该翼型工作面长度与背面长度比值较大，所以能够产生较大的且与泄露方向相反的沿斜面方向输送压力，使得诱导后的流体和泄露流体相撞，在间隙进口处形成沿圆环外径的较大压力的环形流域，阻止流体泄露，保证在较大的间隙下离心泵有良好的密封性能。

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。

Claims (9)

1.一种离心泵内具有导流叶片的密封环，所述离心泵包括蜗壳(3)和叶轮(4)，其特征在于，还包括密封环(1)，所述密封环(1)位于所述蜗壳(3)与叶轮(4)之间，且所述密封环(1)安装在叶轮(4)上；所述密封环(1)外圈均布若干导流叶片(2)。

2.根据权利要求1所述的离心泵内具有导流叶片的密封环，其特征在于，所述密封环(1)的横截面为梯形，且所述密封环(1)面积大的端面朝向叶轮(4)。

3.根据权利要求1所述的离心泵内具有导流叶片的密封环，其特征在于，所述导流叶片(2)为翼型导流叶片，所述密封环(1)的斜面上均布若干导流叶片(2)，翼型所述导流叶片(2)的尾部与密封环(1)面积小的端面平齐。

4.根据权利要求1所述的离心泵内具有导流叶片的密封环，其特征在于，所述导流叶片(2)的弦与导流叶片的圆周方向的夹角α＝10°-20°。

5.根据权利要求1所述的离心泵内具有导流叶片的密封环，其特征在于，所述密封环(1)的内孔半径R为叶轮(4)的进口半径与叶轮前盖板厚度之和。

6.根据权利要求5所述的离心泵内具有导流叶片的密封环，其特征在于，所述密封环(1)面积小的端面厚度e₁为密封环(1)的内孔半径R的0.06倍；所述密封环(1)面积大的端面厚度e₂为e₁的3-5倍。

7.根据权利要求5所述的离心泵内具有导流叶片的密封环，其特征在于，所述密封环(1)的梯形横截面厚度b为密封环(1)的内孔半径R的0.25-0.35倍。

8.根据权利要求5所述的离心泵内具有导流叶片的密封环，其特征在于，所述导流叶片(2)的厚度h为密封环(1)的内孔半径R的0.05-0.08倍。

9.根据权利要求3所述的离心泵内具有导流叶片的密封环，其特征在于，所述翼型导流叶片为NACA翼型导流叶片，所述翼型导流叶片数量为8-15个。

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