[发明专利]一种具有轴向导流叶片的离心泵密封环

说明书

本发明公开一种安装在蜗壳与叶轮之间的具有轴向导流叶片的离心泵密封环，由圆环和轴向导流叶片组成，在圆环的内侧壁上沿圆周方向均匀固定布置8～10个轴向导流叶片，轴向导流叶片沿径向向内突出，轴向导流叶片的外形是NACA机翼型，轴向导流叶片的弦长L等于半径R，安放角为10°～20°，轴向导流叶片在径向上的高度h为半径R的0.05～0.1倍；本发明是基于轴向导流机制的非接触式密封环，当离心泵叶轮旋转时，带动了叶轮和蜗壳之间的液体旋转，旋转液体在固定的轴向的导流叶片的诱导下产生定向流动，诱导方向与叶轮和蜗壳之间泄露流体的运动方向相反，从而达到阻止流体从叶轮与蜗壳间隙处泄露的目的。

技术领域

本发明涉及流体机械领域中的离心泵结构，具体是离心泵的密封装置，安装在蜗壳与叶轮之间的间隙处，用于防止蜗壳与叶轮之间的流体泄漏。

背景技术

离心泵是一种典型的叶片式流体机械，其工作原理是通过原动机驱动叶轮旋转对流体做功，将机械能转化为流体的动能和压能，从而实现流体的输送。一般将比转速在30～80之间的离心泵称为低比转速离心泵，低比转速离心泵叶轮做功过程中不可避免地伴随着能量损失，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，因此要在发生泄露的位置设置密封装置。目前在蜗壳与叶轮之间常用的密封方式有两种：一是通过将口环与叶轮之间的泄露间隙设置在一个较小的范围；二是通过设置复杂的密封结构即采用迷宫密封，但是当间隙设置很小时磨损严重，稳定性就会变差，而过于复杂的密封结构也不利于加工和装配。

目前，为了解决减小间隙带来的磨损严重、装配困难等一系列问题，提出了可以在较大间隙下保证良好的密封性能的非接触式密封结构。例如中国专利申请号为201420065364.3的文献中提出了一种叶轮带有非接触密封功能的高效离心泵，在叶轮两侧延伸的环状叶轮密封环及泵体内置的与叶轮密封环相配的泵体耐磨环内表面加工螺纹，达到减少或阻止叶轮密封环径向间隙处产生的泄露，但是叶轮本身的加工工艺就比较复杂，在其密封环外表面加工螺纹除了会增加加工难度外，还会影响叶轮的水力性能；螺纹密封在使用过程中会产生磨损，一旦磨损过度就需要更换整个叶轮，这会增加维护成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有轴向导流叶片的离心泵密封环，该密封环利用轴向导流叶片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，提高低比转速离心泵的容积效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：本发明装配在离心泵的蜗壳和叶轮之间，由圆环和轴向导流叶片组成，在圆环的内侧壁上沿圆周方向均匀固定布置8～10个轴向导流叶片，轴向导流叶片沿径向向内突出。

圆环的中心轴与叶轮的中心轴共线，圆环固定连接蜗壳，轴向导流叶片的内侧壁与叶轮的前盖板外侧壁之间具有0.6～1.2mm的径向间隙。

圆环的内壁半径R为叶轮进口直径的五分之三，圆环的径向厚虎e为半径R的0.05～0.1倍，圆环在轴向上的高度b为半径R的0.35～0.4倍。

轴向导流叶片的外形是NACA机翼型，轴向导流叶片的弦长L等于半径R，安放角为10°～20°，轴向导流叶片在径向上的高度h为半径R的0.05～0.1倍。

本发明的有益效果是：

1、本发明是基于轴向导流机制的密封环，当离心泵叶轮旋转时，带动了叶轮和蜗壳之间的液体旋转，旋转液体在固定的轴向的导流叶片的诱导下产生定向流动，诱导方向与叶轮和蜗壳之间泄露流体的运动方向相反，从而达到阻止流体从叶轮与蜗壳间隙处泄露的目的。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翼型导流叶片的导流环诱导泄露流体进行反向运动，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。