一种水泵口环密封装置及用于该装置的口环的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种水泵口环密封装置及用于该装置的口环，包括泵壳及设于泵壳内的叶轮，泵壳内设有吸水室及压水室，叶轮位于压水室，还包括设于泵壳内壁面上的口环，口环位于吸水室与压水室之间，口环朝向压水室的一侧在周向上开设有回流槽;叶轮的进水口外缘伸入回流槽内，并与回流槽之间形成回流间隙。本实用新型通过在叶轮的进水口外缘与口环的回流槽之间形成回流间隙，不仅避免了位于压水室内的高压流体泄漏至吸水室，还将原本经泵壳与叶轮之间的间隙泄漏至吸水室的流体经回流间隙回流至叶轮的进水口进行循环利用，既避免了高压流体的大量泄漏，又合理利用了高压流体的速度头，从而提高了水泵的容积效率及水力效率。
【专利说明】—种水泵口环密封装置及用于该装置的口环【技术领域】
[0001]本实用新型涉及机械密封、流体力学【技术领域】，特别地，涉及一种水泵口环密封装置及用于该装置的口环。
【背景技术】
[0002]口环的作用是在叶轮与泵壳间形成狭窄、曲折的通道，来增加介质的流动阻力，达到减少介质泄漏的目的。离心泵口环的位置还起到保护泵上主要零件不受磨损的作用，在口环磨损后，可以修复或更换新环、恢复正常装配间隙，这样既经济又便于检修。
[0003]现有的离心泵叶轮与口环密封所采用的方法是将叶轮与口环加工成0.3~0.5mm的间隙配合，由于叶轮与口环之间存在间隙，经叶轮喷出的高压水流会从该间隙回流至水泵的吸水室内，从而造成流体的回流泄漏。经研究，叶轮与泵壳之间的泄漏量与水泵损失的效率成正比，即泄漏量越大，水泵损失的效率越高。
[0004]参照图1，现有的水泵包括泵壳I及叶轮2，泵壳I内设有吸水室3及压水室4，叶轮2位于压水室4内，叶轮2将经吸水室3进入的流体在离心力的作用下带入压水室4形成高压流体。由于压水室4内的流体压力高于吸水室3内的压力，部分高压流体会经叶轮2与口环5之间的间隙6泄漏至吸水室3内，从而导致高压流体损失及水泵运行性能和效率的降低。
[0005]中国专利申请号为200720185027.8的专利文献公开了一种离心泵叶轮与口环密封装置，其特殊之处在于:在叶轮的进水口外缘设有机械密封动环，在口环内设有机械密封静环，所述的机械密封动环插入到口环内并与机械密封静环接触。中国专利申请号为201020225527.1的专利文献公开了一种离心泵叶轮口环密封装置，包括壳体口环和叶轮口环，壳体口环包括位于不同台阶面的壳体口环直密封段和壳体口环迷宫密封段；叶轮口环包括位于不同台阶面的叶轮口环直密封段和叶轮口环迷宫密封段，壳体口环直密封段和叶轮口环迷宫密封段配合形成·迷宫密封，壳体口环迷宫密封段和叶轮口环直密封段配合形成迷宫密封。虽然上述口环密封结构可以有效减小了叶轮与泵壳之间介质的泄露量，但是泄漏量仍比较大，造成水泵水力性能下降。且现有的口环密封的考虑角度均为从考虑减小泵壳与叶轮之间的泄漏量出发，应用泵体、叶轮分别安装口环，采用单迷宫密封、双迷宫密封、或者螺旋槽口环等形式减小泵壳与叶轮之间间隙的泄漏量，由于叶轮与泵壳之间的间隙客观存在，不可避免的导致流体回流及介质能量损失，进而导致水泵的水力性能下降。
实用新型内容
[0006]本实用新型目的在于提供一种水泵口环密封装置及用于该装置的口环，以解决现有的水泵泵壳与叶轮之间流体泄漏回流导致的水泵运行性能下降的技术问题。
[0007]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下
[0008]一种水泵口环密封装置，包括泵壳及设于泵壳内的叶轮，泵壳内设有用于进水的吸水室及用于出水的压水室，叶轮位于压水室，还包括设于泵壳内壁面上的口环，口环位于吸水室与压水室之间，口环朝向压水室的一侧在周向上开设有回流槽；叶轮的进水口外缘伸入回流槽内，并与回流槽之间形成回流间隙。
[0009]进一步地，回流槽内部还设有朝向压水室凸起的凸部，叶轮的进水口外缘设有与凸部对应配合的凹槽。
[0010]进一步地，凸部的横截面为矩形或者锥形。
[0011]进一步地，凸部在口环的周向上连续分布或者间隔分布。
[0012]进一步地，口环在朝向吸水室一侧自外径向内径方向上设有弧形过渡边。
[0013]进一步地，水泵为离心泵。
[0014]根据本实用新型的另一方面，还提供一种口环，用于水泵上叶轮的进水口处，口环的一侧开设有用于与叶轮的进水口外缘形成回流间隙的回流槽。
[0015]进一步地，回流槽内部还设有凸部。
[0016]进一步地，凸部的横截面为矩形或者锥形。
[0017]进一步地，凸部在口环的周向上连续分布或者间隔分布。
[0018]进一步地，口环的另一侧自外径向内径方向上设有弧形过渡边。
[0019]本实用新型具有以下有益效果:
[0020]本实用新型水泵口环密封装置及用于该装置的口环，通过在口环朝向压水室的一侧的周向上开设回流槽，位于压水室的叶轮的进水口外缘伸入回流槽内，且进水口外缘与回流槽之间形成回流间隙，不仅避免了位于压水室内的高压流体泄漏至吸水室，还将原本经泵壳与叶轮之间的间隙泄漏至吸水室的流体经回流间隙回流至叶轮的进水口进行循环利用，既避免了高压流体的大量泄漏，又合理利用了高压流体的速度头，从而提高了水泵的容积效率及水力效率。
[0021]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0023]图1是现有技术中水泵口环密封装置的结构示意图；
[0024]图2是本实用新型水泵口环密封装置优选实施例一的结构示意图；
[0025]图3是本实用新型水泵口环密封装置优选实施例二的结构示意图；
[0026]图4是本实用新型水泵口环密封装置优选实施例三的结构示意图；
[0027]图5是本实用新型口环实施例一的侧面结构示意图；
[0028]图6是本实用新型口环实施例二的侧面结构示意图；以及
[0029]图7是本实用新型口环实施例三的侧面结构示意图。
[0030]附图标记说明
[0031]10、泵壳；20、叶轮；21、进水口外缘；22、凹槽；
[0032]30、吸水室；40、压水室；50、口环；51、回流槽；
[0033]52、凸部；53、弧形过渡边；60、回流间隙。【具体实施方式】
[0034]以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0035]参照图2，本实用新型的优选实施例一提供了一种水泵口环密封装置，包括泵壳10及设于泵壳10内的叶轮20。泵壳10内设有用于进水的吸水室30及用于出水的压水室40，叶轮20位于压水室40，还包括设于泵壳10内壁面上的口环50，口环50位于吸水室30与压水室40之间，口环50朝向压水室40的一侧在周向上开设有回流槽51;叶轮20的进水口外缘21伸入回流槽51内，并与回流槽51之间形成回流间隙60。水泵工作时，叶轮20在驱动轴的带动下在泵壳10内作旋转运动，位于吸水室30内的流体在叶轮20高速旋转产生的离心力的作用下转换为高压力的介质流进入压水室40，进而将低水位的液体扬程至高处的位置输出。本实用新型实施例中，由于叶轮20的进水口外缘21伸入回流槽51内，且进水口外缘21与回流槽51之间形成回流间隙60，使得进入压水室40内的高压介质经回流间隙60的回流路径回流至叶轮20的进水口通道内。这样，不仅避免了位于压水室40内的高压流体大量泄漏至吸水室30，还将原本经泵壳10与叶轮20之间的间隙泄漏至吸水室30的流体经回流间隙60回流至叶轮20的进水口进行循环利用，既避免了高压流体的大量泄漏，又合理利用了高压流体的速度头，从而提高了水泵的容积效率及水力效率，且对高压流体的循环利用，避免了原本泄漏的高压流体对吸水室30的流体流入叶轮20的干扰影响，降低了吸水室30内流体的紊流、涡流，减少了工作噪音，并提高了水泵的流量和扬程。
[0036]而面对本实用新型要解决的技术问题，本领域技术人员惯常采用的设计思路是:从考虑减小泵壳10与叶轮20之间的泄漏量出发，在泵壳10、叶轮20上分别安装口环，采用单迷宫密封、双迷宫密封、或者螺旋槽口环等形式减小泵壳10与叶轮20之间间隙导致的泄漏量。由于叶轮20相对于泵壳10要作旋转运动，叶轮20与泵壳10之间的间隙客观存在，不可避免的导致流体回流及介质能量损失，进而导致水泵的水力性能下降，因此，本实用新型水泵口环密封装置，采用将高压泄漏流体经回流间隙60回流至叶轮20的进水口通道内的方案，解决了本领域如何避免泵壳10与叶轮20之间的间隙导致的高压流体泄漏的技术难题，且将原本经间隙泄漏至吸水室30的高压流体的速度头的能量很好地利用起来，既避免了流体泄漏损失，又提高了水泵的水力效率。经试验比对验证，采用本实用新型实施例水泵口环密封装置的水泵的效率平均提高在2%以上，对于低比转速泵的效率可以提高至6%以上。且本实用新型实施例水泵口环密封装置的结构简单，改造成本低廉，适于大批量生产及广泛应用，节能减排效果显著，在工农业生产领域会带来显著的经济效益。
[0037]优选地,在实施例一中，口环50上相对于开设有回流槽51的另一侧自外径向内径方向上设有弧形过渡边53，该弧形过渡边53起到了将吸水室30内的流体导入叶轮20的进水道内的作用，降低了流体的紊流冲击及水力损失。
[0038]图3示出了本实用新型水泵口环密封装置实施例二的结构示意图。参照图3，实施例二与实施例一的区别在于:回流槽51内部还设有凸向压水室40的凸部52，相应地，叶轮20的进水口外缘21设有与凸部52相配合的凹槽22。这样，叶轮20的进水口外缘21伸入回流槽51内，并与回流槽51之间形成回流间隙60的回流路径得到进一步延长，从而降低了压水室40内高压流体的泄漏量，且泄漏的高压流体亦能经回流间隙60回流至叶轮20的进水口通道内，从而得到循环利用，以提高水泵的容积效率及水力效率。在本实施例中，凸部52的横截面为矩形，优选地，横截面为矩形的凸部52在口环50的周向上连续分布或者间隔分布。
[0039]图4示出了本实用新型水泵口环密封装置实施例三的结构示意图。参照图4，实施例三与实施例二的区别在于:回流槽51内部设置的凸部52的横截面为锥形，凸部52与叶轮20的进水口外缘21处设置的凹槽22之间亦形成配合间隙，从而使得叶轮20的进水口外缘21与口环50的回流槽51之间的回流间隙60的回流路径得到延长，降低了压水室40内高压流体的泄漏量，且泄漏的高压流体亦能经回流间隙60回流至叶轮20的进水口通道内，从而得到循环利用，以提高水泵的容积效率及水力效率。优选地，横截面为锥形的凸部52在口环50的周向上连续分布或者间隔分布。当然，本领域技术人员可以理解，设置于回流槽51内部的凸部52的横截面还可以为三角形或者其他类似形状，只要使得叶轮20的进水口外缘21与口环50的回流槽51之间的回流间隙60的回流路径得到延长即可，因此，将回流间隙60设计为其他形状亦属于本实用新型的保护范畴。
[0040]本实用新型实施例中的水泵为离心泵，优选地，本实用新型实施例中的离心泵为双吸离心泵，叶轮20的两面进水口处均设有口环50。当然，本领域技术人员可以理解，水泵还可以选用多级离心泵。
[0041]根据本实用新型的另一方面，还提供一种口环，用于水泵上叶轮的进水口处，以防止叶轮与泵壳之间的间隙导致的高压流体泄漏导致的水泵性能损失。参照图5，口环50的一侧开设有用于与叶轮20的进水口外缘21形成回流间隙60的回流槽51。这样，叶轮20的进水口外缘21与口环50的回流槽51之间形成回流间隙60，以将叶轮20与泵壳10之间间隙导致的原本泄漏的流体回流至叶轮20的进水口通道内。优选地，口环50的另一侧自外径向内径方向上设有弧形过渡边53。
[0042]参照图6，优选地，为了使得叶轮20的进水口外缘21与口环50的回流槽51之间的回流间隙60的回流路径得到延长，以降低了压水室40内高压流体的泄漏量，在回流槽51内部还设有凸部52。该凸部52的横截面为矩形、锥形、三角形或者其他类似形状，只要使得叶轮20的进水口外缘21与口环50的回流槽51之间的回流间隙60的回流路径得到延长即可。
[0043]参照图7，优选地，凸部52在口环50的周向上连续分布或者间隔分布。
[0044]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种水泵口环密封装置，包括泵壳(10)及设于所述泵壳(10)内的叶轮(20)，所述泵壳(10)内设有用于进水的吸水室(30)及用于出水的压水室(40)，所述叶轮(20)位于所述压水室(40)，其特征在于， 还包括设于所述泵壳(10)内壁面上的口环(50)，所述口环(50)位于所述吸水室(30)与所述压水室(40)之间，所述口环(50)朝向所述压水室(40)的一侧在周向上开设有回流槽(51);所述叶轮(20)的进水口外缘(21)伸入所述回流槽(51)内，并与所述回流槽(51)之间形成回流间隙(60)。
2.根据权利要求1所述的水泵口环密封装置，其特征在于， 所述回流槽(51)内部还设有朝向所述压水室(40)凸起的凸部(52)，所述叶轮(20)的进水口外缘(21)设有与所述凸部(52)对应配合的凹槽(22)。
3.根据权利要求2所述的水泵口环密封装置，其特征在于， 所述凸部(52)的横截面为矩形或者锥形。
4.根据权利要求3所述的水泵口环密封装置，其特征在于， 所述凸部(52)在所述口环(50)的周向上连续分布或者间隔分布。
5.根据权利要求1所述的水泵口环密封装置，其特征在于， 所述口环(50)在朝向所述吸水室(30) —侧自外径向内径方向上设有弧形过渡边(53)。
6.根据权利要求1至5任一项所述的水泵口环密封装置，其特征在于， 所述水泵为离心泵。
7.一种口环，用于水泵上叶轮的进水口处，其特征在于， 所述口环(50)的一侧开设有用于与所述叶轮(20)的进水口外缘(21)形成回流间隙(60)的回流槽(51)。
8.根据权利要求7所述的口环，其特征在于， 所述回流槽(51)内部还设有凸部(52)。
9.根据权利要求8所述的口环，其特征在于， 所述凸部(52)的横截面为矩形或者锥形。
10.根据权利要求9所述的口环，其特征在于， 所述凸部(52)在所述口环(50)的周向上连续分布或者间隔分布。
11.根据权利要求7至10任一项所述的口环，其特征在于， 所述口环(50)的另一侧自外径向内径方向上设有弧形过渡边(53)。
【文档编号】F04D29/16GK203404122SQ201320499236
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年8月15日 优先权日:2013年8月15日
【发明者】余学军, 刘洪福, 张智勇, 杨浩, 聂涛 申请人:长沙山水节能研究院有限公司