专利名称：泵用螺旋密封装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于泵类密封领域，涉及一种离心泵用螺旋密封装置。
背景技术：
参阅附图1所示，图中表示现有离心泵内一个叶轮及泵体的组合结构，离心泵在工作时，被泵加压的流体通过叶片槽道从入口i截面流到出口u截面，在入口处液体压力为Pi，在出口处液体压力为Pu，ΔP＝Pu-Pi表示了流体压力的增加值，是泵对流体作功的体现。由于Pu＞Pi，所以自然会有流体自叶轮盖板的外侧返流到入口，现有技术是在这里设置密封环，装于叶轮1上的称为动环4，装于泵体2上的称为静环5，两个圆筒形的环之间形成很小的间隙，达到尽量减少返流流量的目的。
这种间隙是不可能取消的，因为装于泵轴3上的叶轮1旋转的切向速度很高，此处若用无间隙的密封，两环则会因摩擦生热而很快损坏，甚至两环彼此“抱死”，而使泵损坏。现有技术只能是从加工、装配方面尽量提高精度，减小此间隙，一般此间隙约在0.3mm～1.3mm之间。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种密封效果好，无泄漏，使用寿命长的泵用螺旋密封装置。
本实用新型采用的技术方案一种泵用螺旋密封装置，其叶轮上装有动环，泵体上装有静环，动环与静环的相对表面上设置有相反旋向的多线螺旋槽口，其动环的端面上设置有n个径向沟槽。叶轮为反时针转向时，动环的φ1外圆柱面上设置有螺旋角为x的n个线右旋螺旋槽口，静环的φ2内圆柱面上设置有螺旋角为x的n个线左旋螺旋槽口。叶轮为顺时针转向时，动环的φ1外圆柱面上设置有螺旋角为x的n个线左旋螺旋槽口，静环的φ2内圆柱面上设置有螺旋角为x的n个线右旋螺旋槽口。沟槽之间的槽口端面为尖齿形状。槽口端面的尖齿形部分材质为锡青铜或石墨树脂，固联在动环上。螺旋槽口、螺旋槽口的螺旋角x为20～40°。
本实用新型所具有的积极有益效果1.动环、静环的相对表面上设置有反旋向的多线螺旋槽口，构成一系列的直排式增压叶片，顺螺旋槽口形成和泵入口至出口一致的附加流，优化设计达到此附加流与两环间隙的返流流量相等，则相当于实际泄漏量为零；2.动环端面为n个尖齿形状，即使与静环在运转时有所接触，也可磨掉尖齿的尖部，形成间隙，保证不会因两环接触彼此抱死而造成损坏；3.动环、静环本体选用硬质材料，动环尖齿形部位选用软质材料单独制作并固定在动环上，磨损后易于更换，提高两环运行的耐磨性、可靠性；4.本实用新型设计合理，密封效果好，无泄漏，使用寿命长，泵的容积效率也会因密封性好而提高，可广泛用于输送原油及其它液体介质的泵用密封。
图1为现有技术结构示意图；图2为本实用新型结构示意图；图3为图2中A-A剖视图；图4为本实用新型的动环、静环螺旋槽口结构示意图；图5为本实用新型的静环结构示意图；图6为图5中B-B展开剖视图。
具体实施方式
以下结合附图及较佳实施例对本实用新型作进一步说明参阅图2、图3、图4所示，一种泵用螺旋密封装置，包括现有离心泵的叶轮1、泵体2、泵轴3、动环4、静环5，其动环4装于叶轮1上，静环5装于泵体2上，动环4与静环5的相对表面上设置有相反旋向的多线螺旋槽口，这一系列螺旋槽口构成一系列的直排式增压叶片，顺螺旋槽口形成与泵入口i至出口u一致的附加流，此附加流与两环间隙的返流流量相等。
当叶轮1从入口i方向看为反时针转向时，在动环4的φ1外圆柱面上设置有螺旋角为x的n个线右旋螺旋槽口401，在静环5的φ2内圆柱面上设置有螺旋角为x的n个线左旋螺旋槽口501。
当叶轮1转向为顺时针转向时，在动环4的φ1外圆柱面上设置有螺旋角为x的n个线左旋螺旋槽口401，在静环5的φ2内圆柱面上设置有螺旋角为x的n个线右旋螺旋槽口501。
以上旋向不得颠倒；螺旋角x为20～40°，以30°为常用；每个螺旋槽口的断面为s，s的大小要兼顾动环4、静环5的壁厚。
参阅图5、图6所示，为进一步提高螺旋密封的效果，在动环4的端面上加工出n个径向沟槽402，沟槽402之间的槽口端面403为尖齿形状，且要求与静环5的端面距离，即轴向间隙δ为1-1.2mm，这些尖齿构成径向的增压叶片，从原理上看如同一个半开式部分流泵叶轮，可以进一步阻止从间隙返流的流体流向泵入口i。
由于动环4与静环5之间的轴向间隙δ越小，密封效果越好，但考虑到泵轮运行时的轴向摆动，必须保证不会因两环接触而造成损坏，而这种即控制轴向间隙δ为1-1.2mm，又将动环4端面403作成n个尖齿形的结构，可保证动环4即使与静环5在运转时有所接触，尖齿可磨掉其尖部，形成间隙，而不会彼此抱死。动环4端面403的尖齿形部分可选用较软的材质如锡青铜或石墨树脂等材料单独制造，用螺钉固定在动环4上，便于在磨损后加以更换，动环4、静环5本体应采用硬质材料，经表面处理，提高硬度，以提高运行的耐磨性。
推荐尺寸φ1-φ0应不小于20mm，才值得采用此种结构。
本实用新型的设计原理设动环4的外径为φ1，静环5的内径为φ2，两环的长度为L，两环间的径向总间隙为Δφ＝φ2-φ1，Δφ/φ1越小，则密封性越好。
线数n可以由以下公式估算泵流量为Q，从动环4、静环5间的环形间隙Δφ返流回入口i浅漏量为ΔQΔQ=π·φ22-φ214·μ1.3g·ΔP----(A)]]>式(A)中的μ=11+0.5η+λL2Δφ=0.5----(B)]]>(B)式中取μΔφ=100]]>其大小为最常用的结构尺寸，圆角系数η＝1，水力阻力系数λ＝0.05。顺动环4螺旋槽口的附加流量为ΔQ′=hπφ160tanx·N·S----(C)]]>式中h为水泵的转速(转/分)N·S=27(φ22-φ21)φ1tanx·ΔP----(D)]]>自(D)式当ΔP、φ1、φ2、x及s确定后可求出n(也可先定n，求出s)，n应圆整成整数。(D)式为给定泵压ΔP后，决定螺旋槽口尺寸间的关系式，上述的理论计算有一定的近似性，ΔQ′不会与ΔQ绝对相等。何况实际使用的泵，ΔQ值和泵的流量Q都是因工况改变而变化的，不是常数。
对于目前常用的离心泵，推荐结构参数如下1.φ1＝50-10mm时， φ2-φ1＝0.4mmN＝10-202.φ1＝100-200mm时，φ2-φ1＝0.6mmN＝15-303.φ1＝200-300mm时，φ2-φ1＝1.2mmN＝20-404.φ1＝300-400mm时，φ2-φ1＝1.4mmN＝30-50对上述各种φ1值，取L≥0.15φ1，L越大密封效果越好，但叶轮轴向尺寸还须兼顾重量、泵体轴向长度、轴承布置等因素，也不能一味增大。应取0.15φ1≤L≤0.3φ1。
权利要求1.一种泵用螺旋密封装置，其叶轮上装有动环，泵体上装有静环，动环与静环的相对表面上设置有相反旋向的多线螺旋槽口，其特征在于动环(4)的端面上设置有n个径向沟槽(402)。
2.根据权利要求1所述的泵用螺旋密封装置，其特征在于叶轮(1)为反时针转向时，动环(4)的φ1外圆柱面上设置有螺旋角为x的n个线右旋螺旋槽口(401)，静环(5)的φ2内圆柱面上设置有螺旋角为x的n个线左旋螺旋槽口(501)。
3.根据权利要求1所述的泵用螺旋密封装置，其特征在于叶轮(1)为顺时针转向时，动环(4)的φ1外圆柱面上设置有螺旋角为x的n个线左旋螺旋槽口(401)，静环(5)的φ2内圆柱面上设置有螺旋角为x的n个线右旋螺旋槽口(501)。
4.根据权利要求1所述的泵用螺旋密封装置，其特征在于沟槽(402)之间的槽口端面(403)为尖齿形状。
5.根据权利要求4所述的泵用螺旋密封装置，其特征在于槽口端面(403)的尖齿形部分材质为锡青铜或石墨树脂，固联在动环(4)上。
6.根据权利要求1所述的泵用螺旋密封装置，其特征在于螺旋槽口(401)、螺旋槽口(501)的螺旋角x为20～40°。
专利摘要本实用新型属于泵类密封领域，涉及一种离心泵用螺旋密封装置。其叶轮上装有动环，泵体上装有静环，动环与静环的相对表面上设置有相反旋向的多线螺旋槽口，其动环的端面上设置有n个径向沟槽；本实用新型设计合理，密封效果好，无泄漏，使用寿命长，泵的容积效率也会因密封性好而提高，可广泛用于输送原油及其它液体介质的泵用密封。
文档编号F04D29/08GK2632357SQ0326629
公开日2004年8月11日 申请日期2003年6月26日 优先权日2003年6月26日
发明者程晓春, 刘殿魁, 周鑫, 刘会军, 胡伟 申请人:北京市凌怡科技公司