回转泵用新型密封环及其制作方法

摘要

本发明公开了一种回转泵用新型密封环及其制作方法，其由一组轴向厚度比径向宽度尺寸小得多的薄片（2）组成；所述密封环（1）至少含有2个及以上薄片（2）。本发明具有本发明具有使泵密封间隙减小、且加入了迷宫密封结构，内部泄漏流量大幅减小，工作效率提高，具有显著节能效果；薄片式形状使操作简单，安装维修方便；加工方便，可采用板料冲压和套冲，充分利用材料，成本低等优点。

权利要求

1.回转泵用新型密封环，其特征在于，所述密封环（1）全部由一组轴向厚度比径向宽度尺寸小的薄片（2）叠合而成，所述薄片（2）分为定片（201）和动片（202），所述定片（201）外径紧密连接泵体的安装部位（301）但内孔与叶轮密封环（302）之间有空隙，所述定片（201）内孔与叶轮密封环（302）之间有1.5mm-4mm间隙；所述动片（202）外径与泵体的安装部位（301）之间有空隙，所述动片（202）外径与泵体的安装部位（301）之间有0.5-3mm的间隙；所述定片（201）和动片（202）之间交替叠合形成完整的泵用密封环，动片在组装后能沿径向滑移。

2.根据权利要求1所述的回转泵用新型密封环，其特征在于，所述密封环（1）至少含有2个薄片（2）。

3.根据权利要求1所述的回转泵用新型密封环的制作方法，其特征在于，所述制作方法用材料包括金属板材、工程复合材料；所金属板材采用金属板冲压式加工制造成环形；所述工程复合材料采用注塑、模压式制造。

说明书

回转泵用新型密封环及其制作方法

技术领域

[0001] 本发明公开了回转泵用新型密封环及其制作方法，尤其涉及一种间隙式迷宫密封的新型密封环。属于物理机械技术领域。

背景技术

[0002] 传统回转泵如叶片式离心泵、混流泵等，依靠旋转动能将叶轮入口的低压液体变为高压液体。叶轮的入口与出口之间为防止输送介质回流，都会设置一个径向环形小间隙的密封环，使回流阻力增大，减少回流量，以达到一定的泵送效率。间隙越小，回流阻力越大，泄漏量越小，泵的容积效率越高，也就使泵的效率越高。因此，密封环的间隙大小直接影响到泵的效率。常规节流密封环的结构如图1和局部放大图2所示，常规泵体中的密封环特征是整体式。密封环的制造材料一般为金属材料，通过筒形毛坯进行车削或进一步磨削加工而成。由于泵轴相对刚度的有限而产生一定程度的绕度、加工和装配误差使叶轮密封环处产生跳动、叶轮密封环和泵体密封环之间的同轴度误差、转子动平衡和水力不平衡造成的额外径向力引起的挠度、以及因温升引起泵体的不均匀变形、因内部增压和残余应力引起的变形，都会导致叶轮密封环和泵体密封环之间的碰擦。一旦碰擦，轻则容易引起密封环磨损过大，致使间隙过大，引起泄流量增大而使效率变低；重则引起转子过载而发生驱动机跳闸停车，甚至密封环被咬死而无法开机运转，影响整个装置的安全可靠运行。因此，泵在设计时，考虑了各种可能的因素，将密封环间隙人为放大到不易碰擦的程度。如美国API610标准，就规定了最小间隙和特殊情况下的放大间隙。这些所规定的间隙值以及在装配过程中进行修整而放大的间隙值，使得泵的容积效率较低，特别是低比转速泵，因其本身流量较小，而叶轮进出口压差较大，使得回流损失较大，该类泵的容积效率较低一般为90 95%。即~使按以上间隙值进行设计制造，在制造误差较大或者温升较大时，密封环还是容易被擦住。
在密封环的制造上，由于每个泵的大小不一样，因此密封环的尺寸规格很多，所用毛坯为适应一定的密封环直径范围，毛坯余量较大，材料费用较高；常规密封环为了保证间隙尺寸和内外圆的同轴度，几乎都采用车或磨加工，加工工效低，费用高。整体密封环一般与安装部位采用过盈配合，并用紧定螺钉或点焊固定，使得在检修需要拆卸更换时，需要把整个泵体从管道上拆下来，并用专用强力工具或破坏性方法才能拆卸下来，不利于现场抢修，可维修性低。

发明内容

[0003] 发明为了解决现有泵中所用密封环存在的间隙较大、泵容积效率较低、制造成本较大、检维修不便等问题，特公开了一种回转泵用新型密封环及其制作方法，技术特征如下：

[0004] 回转泵用新型密封环及其制作方法，所述密封环（1）由一组轴向厚度比径向宽度尺寸小得多的薄片（2）组成。

[0005] 所述密封环（1）至少含有2个及以上薄片（2）。

[0006] 所述薄片（2）的轴向厚度约0.5~3mm。

[0007] 所述薄片（2）由定片（201）和动片（202）组成；

[0008] 所述定片（201）外径紧密连接泵体的安装部位（301）；

[0009] 所述定片（201）内孔与叶轮密封环（302）之间有远超过正常密封环间隙较大的间隙，一般为1.5~4mm。正常密封环标准间隙根据密封环直径大小，一般为0.15~1mm；

[0010] 所述动片（202）外径与泵体的安装部位（301）有0.5~3mm的径向间隙；

[0011] 所述动片（202）内孔与叶轮密封环（302）之间有比正常密封环间隙更小的间隙，一般为正常间隙值50~100%；

[0012] 所述动片（202）在相邻两片定片间可径向移动。

[0013] 所述密封环（1）由多个相同的定片（201）和多个相同的动片（202）交替布置构成一道迷宫密封。

[0014] 所述制作方法用材料包括金属板材、工程复合材料；

[0015] 所述金属板材采用金属板冲压式加工制造成环型；

[0016] 所述工程复合材料采用注塑、模压式制造。

[0017] 所述板材金属材料为：不锈钢、耐腐蚀合金、合金钢、有色金属及其合金；工程复合材料为：碳纤维或玻纤增强聚醚醚酮。

[0018] 所述薄片（2）装配时定片（201）对动片（202）进行初始压靠，所述定片（201）可以在间隙值范围内径向滑动。

[0019] 所述薄片（2）在泵运转时，依靠叶轮进出口压差，形成对薄片（2）两端的压力差，将薄片（2）向叶轮进口方向进一步压紧。

[0020] 本发明具有使泵密封间隙减小、且加入了迷宫密封结构，内部泄漏流量大幅减小，工作效率提高，具有显著节能效果；薄片式形状使操作简单，安装维修方便；加工方便，可采用板料冲压和套冲，充分利用材料，成本低等优点。

附图说明

[0021] 图1 常规密封环的结构示意图。

[0022] 图2 常规密封环的结构局部放大示意图。

[0023] 图3 本发明效果图。

[0024] 图4 本发明结构示意图。

[0025] 图5 本发明的制作方法。

[0026] 图6 本发明不同规格密封环的分布。

具体实施方式

[0027] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明：

[0028] 实施例1

[0029] 所述密封环（1）由一组轴向厚度比径向宽度尺寸小得多的薄片（2）组成。

[0030] 所述密封环（1）至少含有2个及以上薄片（2）。

[0031] 所述薄片（2）的轴向厚度约0.5~3mm。

[0032] 所述薄片（2）由定片（201）和动片（202）组成；

[0033] 所述定片（201）外径紧密连接泵体的安装部位（301）；

[0034] 所述定片（201）内孔与叶轮密封环（302）之间有远超过正常密封环间隙较大的间隙；

[0035] 所述动片（202）外径与泵体的安装部位（301）有0.5~3mm的径向间隙；

[0036] 所述动片（202）内孔与叶轮密封环（302）之间有比正常密封环间隙更小的间隙；

[0037] 所述动片（202）在相邻两片定片间可径向移动。

[0038] 所述密封环（1）由多个相同的定片（201）和多个相同的动片（202）交替布置构成一道迷宫密封。

[0039] 所述制作方法用材料包括金属板材、工程复合材料；

[0040] 所述金属板材采用金属板冲压式加工制造成环型；

[0041] 所述工程复合材料采用注塑、模压式制造。

[0042] 所述金属板材为：不锈钢、合金钢、耐腐蚀合金、有色金属及其合金；工程复合材料为：碳纤维或玻纤增强聚醚醚酮。

[0043] 所述薄片（2）装配时定片（201）对动片（202）进行初始压靠，所述动片（202）可以在相邻两片定片间径向滑动，可滑动距离为与泵体安装部位（301）之间的间隙。

[0044] 所述薄片（2）在泵运转时，依靠叶轮进出口压差，形成对薄片（2）两端的压力差，将薄片（2）向叶轮进口方向进一步压紧。

[0045] 实施例2

[0046] 将常规泵体中的密封环特征是整体式，改为分体组合式，更为具体的讲是由一组轴向厚度比径向宽度薄得多的薄片（0.5~3mm）组成的分片组合式，该新型密封环中的薄片由与泵体安装部位紧密配合的定片和与安装部位有一定径向间隙的动片组成。其中定片特征是内孔与叶轮密封环之间有远超过正常密封环间隙的较大的间隙，外径与泵体安装部位精密配合；动片特征是内孔与叶轮密封环之间有比正常密封环间隙更小的间隙，定片（201）外径紧密连接泵体的安装部位（301）外径与泵体密封环安装部位有较大的间隙。因动片与安装部位有较大的间隙，能在与泵体的安装部位（301）之间间隙范围内径向滑移。动片与定片交替布置，使径向小间隙与大间隙交替出现，形成一道迷宫密封间隙，使流经液体的阻力增大，泄漏减小。

[0047] 实施例3

[0048] 装配时依靠定片对动片进行初始压靠，但是可以径向滑动；在泵运转时，依靠叶轮进出口压差，形成对密封环两端的压力差，将密封片向叶轮进口方向进一步压紧，因此，实际泵运行时，动片是静止的。因动片可以径向方向滑移，在各种因素引起的壳体部件与转子部件同心度偏差较大的情况下，仍然可依靠转子在装配时或在运转中拨动动片，将动片径向滑移到新的位置，如图4所示，在新的位置上与叶轮密封环构成间隙，而不会使叶轮密封环与泵体密封环擦住卡死或咬死。真是由于其具有自适应浮动特性，新型密封环可以采用比规定值更小的间隙，减少流经密封环间隙的回流量，且自然形成迷宫密封，具有明显的减少回流的效果，可以显著提高泵的效率，具有很好的节能效果。

[0049] 实施例5

[0050] 动片和定片采用金属材料不锈钢时，采用冲压方法进行制造，加工工效高。利用冲模冲出的动片和定片，尺寸一致性好，密封间隙有保证。冲压部位自然形成一定的冷作硬化效果，有利于提高密封环间隙表面的硬度，增加耐磨性，提高使用寿命。根据泵密封环尺寸大小，采用套冲的方法，提高材料利用率，加工制造的成本更低（如图5）。动片和定片还可以采用复合材料碳纤维，通过注塑或模压批量制造。因此，新型密封环的制造方法完全改变了常规的采用锻件或铸件毛坯进行车或磨等切削加工的方法，制造成本低，质量一致性好，泵的性能有保证，泵的效率更高。

[0051] 新型密封环采用薄片叠压组合而成，单个薄片容易弯曲变形，且与壳体安装部位的配合长度短，用简易工具往外拉，薄片产生弯曲变形，径向尺寸变小，与安装部位分离，即可轻松取出。全部薄片可以采用分片取出的办法，逐个将薄片取下。装配时也同样，可以逐片安装。因此，可以现场拆卸和更换密封环，检维修方便快捷。

[0052] 因泵根据流量大小，设计有大小不同的规格，配套叶轮的进口直径有大有小，所需的密封环直径同样需大小不同规格。采用冲压方法制作密封片，可以采取套冲的方法（图6），一次性将不同规格的密封片从薄板坯上冲制下来，加工工效和材料利用率更高，成本更低。

[0053] 以上对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的结构、组合及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应该范围上有心迹之处，均属于侵权。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。