专利名称：离心泵叶轮密封装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在用于流体介质的离心泵中用于叶轮密封的装置。所述装置用 于将离心泵由结构决定的存在于叶轮和泵壳体之间的间隙相对于从叶轮的压力侧至叶轮 入口上的叶轮吸入侧的物质运输密封。该装置可用于同类泵在生产过程中的首次装备， 但也可用于迄今没有安装相应的间隙密封装置的后续扩展或改进。
背景技术：
各种结构形式的离心泵用于运输非常大量的流体介质、特别是液体。泵包含一 个或多个设置在轴上的叶轮构成，该叶轮被马达驱动地在泵壳体相应的自由空间(也称 作壳体孔)中运动。相应的叶轮由于其旋转在其叶轮入口侧(在此处发生待输送的流体 介质的入流)上产生负压。由此介质被拖入到叶轮上或内并且被其在旋转运动的过程中 输送到在叶轮的压力侧的叶轮出口。为了叶轮能够在泵壳体内运动，在叶轮和泵壳体的 内壁之间的间隙是必要的。它根据壳体形状和叶轮形状构成为轴向间隙或径向间隙。经由该间隙然而必然有一部分被输送的流体从压力侧返回到叶轮的抽吸侧。由 此产生液压损失。泵制造者因此致力于将间隙尺寸保持尽可能小。在另外一方面特别是 由于构件的误差不能低于一定的最小间隙尺寸，因为否则存在这样的危险，即一个可能 稍微非圆形的运行的叶轮撞击到壳体的内壁上。这种危险此外在泵的运行时间的过程中 由此被提高，即在壳体上和在叶轮上产生沉积，由于该沉积可能耗尽过小设计的间隙， 从而泵最终“卡住”。结果叶轮卡死和导致机器损坏，直至泵的完全故障。这在个别情 况下导致昂贵的运行中断。所述的问题可能通过其它的因素附加地加强。从而在泵运行 过程中通过气穴(即由于在被输送的介质中短暂产生的气泡的内爆)在壳体和/或叶轮上 的材料损伤，其除了可能导致严重的损伤例如叶轮的部件的断裂之外，还可能不利地影 响间隙尺寸。特别的问题此外在用泵输送废水时出现。由于在废水中包含的固体和纤维 质的组成成分在叶轮上导致所谓的发团(Zopftildung)并且由此导致由于间隙的损耗而导 致堵塞，由此最后同样卡死叶轮。在此由于在抽吸侧和压力侧之间的压差，在泵壳体和 叶轮之间的间隙是一个特别关键的区域，相应的污物通常被拉入该区域内。因此在泵制造时致力于这样的结构措施，其使得间隙尺寸保持小的或优化的并 且此外在泵的长时间运行中保持为尽可能恒定的。从而例如在DE 199 60 160 Al中描述 一种装置用于优化在离心泵中的间隙宽度。根据所描述的方案在泵叶轮的自由端部的外 周上构成一个凸缘。该凸缘在叶轮被装入泵壳体内时被导入到密封凸台后面，该密封凸 台构成在一个设置在壳体中的间隙环上。由此达到非常小的间隙尺寸。因为然而根据该 方案的密封凸台是一个刚性的元件，所以存在这样的危险，即一旦在其上形成沉积，那 么该元件在构成在叶轮上的凸台的上方伸入叶轮中。此外由于保留的小的间隙不会阻止 从压力侧向抽吸侧的材料输送，从而亦不能消除形成发团和最终堵塞间隙的危险。在EP 1 808 603 Al中描述一种用于减小径向的密封间隙的宽度的方案，借助于 该方案此外应当尽可能阻止间隙随着泵的运行时间的增大而以不期望的方式扩宽。为此在位于泵壳体和叶轮的外轮廓之间的径向间隙中安装一个刚性的磨损环和一个弹性环。 在磨损环(其例如由硬化的钢铸件或陶瓷材料制成)在保留小的剩余间隙的情况下包围叶 轮，而弹性环围绕磨损环布置并且固定在泵壳体的内轮廓上。由此构成一种用于用作间 隙环的磨损环的弹性悬挂。借助于这种弹性悬挂特别是吸收叶轮的振动(如其在泵起动 时出现)并且阻止间隙环或叶轮的外轮廓的损伤。此外由此间隙环和泵壳体的内轮廓彼 此热脱耦。通过这个方案给出了间隙优化，其使得可以将间隙尺寸即使在泵的较长的运 行时间内在补偿泵构件的尺寸误差和补偿在泵运行时出现的振动的情况下保持恒定。然 而在这种方案中在每种情况下都保留剩余间隙，在其上特别是在应用泵用于输送废水时 此外存在形成发团或堵塞的危险。就这点而言，相应构成的泵仅仅有条件地适合于用作 废水泵。通过US 2,109,679A描述一种方案，其中借助于多个通过螺钉和弹簧被压紧在叶 轮的轮廓部段上的弹性元件达到间隙的近乎完全密封。这种布置然而相对复杂且就此而 言是非自密封的，因为通过在泵运行中在弹性元件上出现的磨损无论任何总是保留的最 小剩余间隙会非常快速地加大。此外，区域(在其中设置弹簧)自身是不密封的。由 此特别是在废水中使用泵时可能在弹簧上形成沉积并且将其堵住，从而弹簧不再能够施 加尽可能进行间隙密封所需要的压力至压向叶轮的元件。此外存在这样的危险，即，部 分以较大的表面区域贴靠在叶轮上的弹性元件伸入相应的支承面中，由此同时在泵的相 对较少的工作时间之后密封可能逐渐失效。最后，通过这种密封系统不能补偿叶轮的径 向和轴向振动，如其在泵的运行中总是出现。由此可能导致间隙通常快速被封闭，然而 总是特别是在叶轮的轴向振动时偶尔进一步被打开。在间隙的重复的短时的开启的情况 下，然而特别是在使用泵用于输送废水的情况下，不可避免地在间隙区域内形成沉积， 这在运行时间内导致业已提及的形成发团和最后导致泵的堵塞，甚至损坏。—个特别是由于其简单构造而较有利的方案通过DE 196 13 486C2描述。根据该 方案，在泵运行中在其间隙区域内一个在泵壳体的凹部中被保持的弹性密封环沿着叶轮 的一个前部的覆盖盘滑动。这个装置然而，如也在该文献中所述，不导致间隙的密封， 而是导致特别小的间隙尺寸，该间隙尺寸由于磨损和由此发生的密封环的磨损在相对较 短的时间内会加大。考虑到叶轮的径向和轴向振动由于密封环在泵壳体上的支承方式即 使在这种方案中也未被补偿，所描述的装置同样不适合于应用在废水泵中。就此而言， 在此也存在这样的危险，即固体或纤维状的污物在密封环的区域和其棱边在叶轮上的贴 靠区域中快速淤积，因此必然导致在间隙区域内的形成发团危险。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种在离心泵中用于叶轮密封的装置，通过该装置 在该装置极其简单的结构下持续可靠地阻止了离心泵叶轮的压力侧和其叶轮入口之间的 物质运输，但叶轮却可在泵壳体中不受阻碍地旋转。通过所述待制造的装置，尤其是在 应用于废水泵中时应阻止这种物质运输并且由此阻止间隙区域中形成发团。此外，该装 置应既可在工厂方面安装到泵上也可在扩展时安装到泵上。该任务通过具有独立权利要求1的特征的装置解决。有利的结构或者说进一步 扩展通过从属权利要求给出。
如开头所述，本发明的装置根据其元件的几何形状和这些元件在泵中的结构布 置既可用于具有轴向间隙的离心泵也可用于具有径向间隙的离心泵。此外，单级离心泵 和多级离心泵(即具有多于一个叶轮的离心泵)都可在工厂方面或者在后续扩展过程中安 装根据本发明的装置。根据本发明，为了解决所述任务在安装有或扩展有所述装置的离心泵的泵壳体 中在所述至少一个叶轮的压力侧和吸入侧之间设置密封环，该密封环由刚性的压环和与 压环连接的环形的弹性的密封唇构成。密封唇在其内直径的区域中与压环连接。在从压 环上突起的或/和相对于压环的直径突出于压环的区域中，密封唇相对于构成在叶轮上 的叶轮入口区域中的周廓上的滑动面倾斜。根据本发明，被保持在泵壳体上的调节件作 用到如上所述地构造的密封环上。通过该调节件，密封环相对于滑动面定位，同时将密 封环的密封唇在从压环突起的或/和突出于压环的区域中相对于叶轮的滑动面预紧。在 此，这样地定位密封环以及预紧其密封唇，以致在泵运行时密封唇以上述被预紧区域的 径向外端部贴靠在滑动面上。待 在调节件上进行的调节可以是这样的，即在泵的静止状 态中，密封唇仅轻轻地(极小的预紧)贴靠在叶轮相对应的滑动面上，并且在泵运行期间 通过存在于泵的压力侧和吸入侧之间的压力差更加可靠确保了密封唇的径向外端部贴靠 在滑动面上。在此，这样地构造该密封装置，使得由于以此为目的的密封唇的以足够长 度从压环上突起的或/和相对于压环的直径以足够程度突出于压环的区域的可变形性和 借助调节件在密封唇中制造的预紧，来达到间隙的持久以及自动调节的完全密封。通过 突出于密封环或/和从密封环上突起的弹性区域的大的变形以有利的方式补偿了在泵运 行时产生的径向和轴向振动，使得径向和轴向振动本身不引起间隙的哪怕是仅仅短暂的 打开。在配备相应的间隙密封装置的新泵或刚刚用相应的间隙密封装置扩展的泵的情况 下借助调节件在此这样地调节密封环的位置和其密封唇的预紧，使得密封唇的径向外端 部刚好以尽可能小的预紧可靠地碰到耐磨环。根据本发明的一种可能的实施方式，滑动面是在叶轮入口区域中固定在叶轮周 廓上的刚性的耐磨环的一部分。上述耐磨环在此可以在工厂方面就已经设置在装有本发 明装置的泵的叶轮上或者在改进过程中对叶轮进行相应的修整时固定。耐磨环由特别耐 磨的材料构成，如不锈钢冷硬铸铁件、陶瓷或特殊复合材料，或至少设有特殊的磨损保 护镀层。当然，还可想到的是，至少将叶轮的滑动面通过适合的表面处理或材料镀层构 造得特别耐磨，或者用适合的耐磨材料来构造整个叶轮，但这可能会提高成本。不过， 尤其是在后续扩展的情况下，在实践中耐磨的滑动面优选通过将耐磨环安装到叶轮上且 安装在叶轮入口的区域中来实现。如前所述，密封环通过刚性的压环和与刚性的压环连接的弹性密封唇实现，其 中，压环也由耐磨材料、优选金属制成。在金属压环的情况下，根据本发明的一种优选 的实施方式密封唇由弹性体制成并且通过硫化与压环连接。在此，本发明可以以有利的 方式进一步被扩展，即为了机械稳定性在弹性体中埋入增强材料、优选是金属织物。此 夕卜，为了稳定还可在弹性体中硫化入金属弹簧垫片。弹性的、优选由弹性体或者说橡胶制成的密封唇的几何形状以有利的方式被构 造，使得密封唇的厚度向着径向外部减小。根据本发明的基本构思，密封唇几何形状的 这种构型以及之前提到的用于其金属稳定性的措施使得密封唇仅以其径向上最外部的区域滑动地贴靠在耐磨环或滑动面上，即使是在压力侧和叶轮入口侧之间的压力差大的情 况下。可以看到，如果没有适当的措施，由于作用到密封唇的大的压力而产生这样的危 险，即密封唇完全弯曲或折断并且由此以大的面积区域贴靠到耐磨环上，这样就会加大 密封唇随着时间的推移而越来越进入滑动面中或进入耐磨环中的危险。但是，压力侧和 吸入侧上的叶轮入口之间存在的压力差在此却保证了密封唇至少在离心泵运行时滑动地 以及完全密封间隙地贴靠在所属叶轮的滑动面上。如前所述，由于弹性密封唇相对于滑动面的预紧，间隙密封装置可自动调节 的，使得即使密封唇随着运行逐渐磨损，密封唇也会由于在运行中产生的压力侧和吸入 侧之间的压力差而直至规定的磨损程度为止一直在泵的运行期间密封地贴靠在滑动面 上。如果在泵关闭时密封唇由于出现的材料磨损已不再贴靠到滑动面上，那么在此在泵 运行时也可实现间隙的完全密封，通过这种密封可有效阻止固体和/或包含在所输送的 介质中的纤维成分堆积在间隙区域中并且即使在废水中应用时也阻止由于形成发团而造 成的堵塞。根据所述的基本方案构思，密封环的弹性密封唇中的预紧是通过适当地将密封 环定位在泵壳体中或相对于滑动面定位来实现的，其中，密封环支承在位于泵壳体内部 的支座上，以致一定的压力被施加到密封环的密封唇上。就此而言，在必要时本发明的 解决方案也可这样地实现，即在根据本发明的相应的扩展工作之后将已经存在的并且固 定在起支座作用的泵壳体中的间隙环通过机械固定或硫化与相对于叶轮的同样后续配备 的耐磨环或耐磨环的滑动面倾斜的密封唇连接，而间隙环在现有技术的泵中通常用于调 节至预先确定的间隙宽度。根据本发明的一种符合实践的、优选为具有轴向间隙的单级离心泵规定的实施 方式，作用到密封环上的调节件被构造为可调节其轴向方向的位置的调节环，该调节环 直接作用到密封环上。在该实施方式中，密封唇至少在离心泵运行时滑动地贴靠在耐磨 环的优选相对于轴向方向或泵轴线正交设置的外表面上，其中，轴向方向由驱动一个叶 轮或必要时多个叶轮的马达轴的纵向延伸给定。根据该结构方式的一种构型，调节环的 位置借助两个或多个关于调节环的圆周接近相同地分布的调节螺钉可调节，这些调节螺 钉分别与在泵壳体上在轴向方向上延伸的螺纹嵌接。用于调节螺钉的螺纹在此优选被构 造在这样的螺纹孔中，这些螺纹孔在轴向方向上穿过泵壳体。尤其是在用本发明的间隙密封装置来后续扩展泵的时候，可能需要在泵壳体中 附加地置入贴靠在调节环的背朝密封环的一侧上的壳体环。尤其是当泵在叶轮入口侧上 具有相对大的壳体孔或者说壳体腔时要这样做。对这些泵而言，如果没有额外置入壳体 环就不可能如此定位调节螺钉，使得调节环在相应位置上(尤其是在密封唇的突出于密 封环的刚性的压环或/和从压环突起的区域中)作用到密封环上。为了实现这点需要置 入所述壳体环，该壳体环在其圆周上具有多个圆弓形的凹部。在此，用于调节件的调节 螺钉的螺纹的分别有一部分构造在设置于壳体环的外周上的圆弓形的凹部中，另一部分 构造在泵壳体的对应于壳体环的凹部设置的且分别与这些凹部优选一起构成全圆的圆环 形的凹部中。同时，所述壳体环通过与螺纹嵌接的调节螺钉被固定在泵壳体中。在本发明一种特别有利的实施 方式中，调节环具有外螺纹并且与泵壳体的与此 相对应设置的内螺纹嵌接。因此，调节环的轴向位置在离心泵中通过调节环在泵壳体的内螺纹中的旋转可调节。与调节环和/或用于调节环的定位或用于确定作用到密封环 上的压力的机构根据哪一种前述实施方式进行构成无关，根据一种有利的进一步构造， 本发明装置具有固定螺钉，借助这些固定螺钉调节环可被固定在为其调节到的轴向位置 中。正如已经多次所 指出地，本发明装置既适用于离心泵的首次装备也适用于其后 续扩展。因此，根据一种用于改进或后续扩展的实施方式构造该装置，使得所述装置的 各个元件是一个构件组的组件，该构件组此外补充用于位置正确地布置待构成的用于调 节螺钉和必要时用于固定螺钉的螺纹孔的钻头样板或钻模。下面将借助实施例进一步解释本发明。在此，实施例涉及各种变型方案，这些 变型方案尤其适用于迄今没有安装相应装置的泵的改装。
所属附图中示出了图1离心泵，其扩展有根据本发明装置的一种可能的实施方式相对应；图2根据图1的、具有用于叶轮密封的装置的泵的放大的局部剖视图；图3a，3b根据图1和图2的实施方式附加地置入泵壳体内的壳体环；图4本发明另一种基本的实施方式，具有特别构造的调节环。
具体实施例方式图1举例示出了后续配备或扩展有本发明装置的离心泵，其中，为清晰起见以 泵壳体1中的部分剖面图来表示泵。所示的例子涉及离心泵的改装或扩展，其中，叶轮2 被构造成通道轮(Kanalrad)的形式。这种实施方式和另一种与附图相关联地阐述的实施 方式涉及这样的构造，即与压环7连接的且与该压环共同构成密封环的环形弹性密封唇8 借助作用到密封环上的调节环9被预紧，并且滑动面6'被构造在固定在叶轮2上的耐磨 环6上。所述泵包含泵壳体1，在该泵壳体中设置在在此未示出的马达轴上的叶轮2或者 说通道轮在泵运行时在圆周方向u上运动。同样在此未示出的马达在视图中的泵的右侧 被法兰连接在泵壳体1上，使得马达轴在轴向方向a上延伸。在泵壳体1和叶轮2之间 是待密封的间隙，该间隙基于例子中所示泵的结构形式是轴向间隙。借助根据图2的放 大剖面图中更加清晰可见的本发明的装置使该间隙相对于在泵的压力侧3和泵的吸入侧4 上的叶轮入口 5之间的物质运输完全被密封。图2示出了根据图1的、利用本发明的用于叶轮密封的装置扩展或改装的离心泵 的剖面图的局部放大。为了进行改装，通过在叶轮2的外轮廓上车削构造出凸肩。在该 凸肩上放置设有互补台阶的高度耐磨的耐磨环6，并且借助多个螺钉将耐磨环固定到叶轮 2上。为此，在这以前，在叶轮2中构造出相应的分布于圆周上的、与耐磨环6的盲孔对 应的螺纹孔。在例子中示出的泵的泵壳体1中附加地置入一个优选是金属的壳体环11， 该壳体环的构造在图3a和3b中可见，以便减小壳体孔的在此泵中在叶轮入口 5的一侧上 的相对大的直径。壳体环11具有多个圆环形的凹部12，这些凹部分别设有一个螺纹的第 一部分，并且与对应的加工在泵壳体1中的并且设有螺纹的所属第二部分的凹部一起分别构成全圆或圆柱体。调节螺钉10分别与部分构造在壳体环11的凹部12中和部分构造 在泵壳体1的凹部中的内螺纹嵌接。调节环9通过借助内六角扳手可调节的调节螺钉10 在轴向方向a上可运动。在此，调节螺钉10同时用于将壳体环11固定在泵壳体1中。 设有凸肩的调节环9压向设置在调节环9和耐磨环6之间的密封唇8的柔性区域8'，其 中，将密封唇8压向耐磨环6的压力与调节环9的借助调节螺钉10可调节到的位置有关。 调节环9的相应被调节到的且按需要可被再调节的位置借助穿过调节螺钉10的内孔被导 向的且分别与调节环9中的螺纹孔嵌接的固定螺钉15被固定，该固定螺钉在此被构造为 拉紧螺钉。在此，不可丢失地设置的固定螺钉15的螺钉头贴靠在相应的调节螺钉10的 内孔的凸肩上。
密封环由刚性的金属压环7构成，由橡胶构成的环形密封唇8在所示的例子中被 拧接到该压环上。但更加有利的是，将刚性的压环7与密封唇8通过硫化连接起来。密 封唇8通过调节环9被预紧，使得，如图所示，在泵被关闭时密封唇仅以其突出于压环7 的柔性区域8'的相对于圆周的外端部8"贴靠在耐磨环6上。在泵运行时，密封唇8在 轴向间隙完全被密封的情况下由于存在于泵的压力侧3和吸入侧4的叶轮入口 5之间的压 力差而被更加强烈地压到耐磨环6上。但密封唇8由于其弹性仅仅以区域8'的外端部 8"滑动地贴靠在耐磨环6上，使得泵的叶轮2可继续进行旋转运动。在此，由于施加在 密封唇8上的预紧，所以即使叶轮2产生与运行相关的轴向和/或径向震动时密封唇始终 保持与滑动面6的滑动接触。因此，尽管存在可能的振动，也实现了泵壳体1和叶轮2 的吸入侧4或者说叶轮入口 5之间的间隙的可靠的但也持久的、可自动调节的完全密封。 由此，在将安装了本发明装置的离心泵当作废水泵使用时阻止了在间隙区域形成发团以 及由此随后泵的阻塞。
与前述实施例不同地，只要泵壳体1的内直径不是太大，无需附加的壳体环11 就可将调节环9直接置入泵壳体1中。在此，调节螺钉11通过在泵壳体1中的轴向延伸 的螺纹孔被导向。当然，在工厂中给离心泵装配本发明的装置的情况下，优选无需附加 的壳体环11的结构形式。但附图1至3a或3b中所示的结构形式的视图应用于说明已经 在使用中的泵也可很好地后续配备本发明的装置。
根据本发明的另一种实施方式在图4中以可与图2比较的视图显示。在该实施 方式中，借助设置在调节环9的端侧上的外螺纹13来定位调节环9和密封环以及确定作 用到具有压环7和密封唇8的密封环上的压力。该外螺纹嵌接到一个相应的在泵壳体1 中(在必要时，即在后续配备或扩展的情况下，通过对泵壳体1的相应的再加工)构成的 内螺纹14中。调节环9的轴向位置可根据需求(也就是说，在预紧尽可能小时，密封唇 8从压环7突起的区域8'的径向外端部8"贴靠在耐磨环6上)通过在内螺纹14中旋转 被调节。在相应的调节位置中，调节环9的借助固定螺钉15(在调节环的外部区域中设 置一个或多个固定螺钉1 可固定，该固定螺钉用作止动螺钉并且将调节环9和泵壳体1 的螺纹13、14的螺纹面相互压紧。在泵壳体1和调节环9之间设置由橡胶构成的O形环 16来进行密封。
借助本发明的装置通过完全避免回流(即从叶轮2上的压力侧3回流到吸入侧4) 以及避免横向流动损失，显著地提高了相应配备本发明装置的离心泵的效率。尤其在具 有单路或多路叶轮的废水泵的情况下有效地防止了吸入侧的堵塞。由此，大大减少了使用离心泵时的运行、能量及维修费用。此外，该装置的特点是结构简单以及在已经使 用的泵的情况下的良好的可扩展性。另外，通过对在结构技术上和/或由于磨损产生的 部件公差的自动补偿使所提出的解决方案以有利的方式自动调节并且由此持久地自动密 封。
附图标记清单
1泵壳体
2 叶轮
3压力侧
4吸入侧
5叶轮入口
6耐磨环
7 压环
8密封唇
8'密封唇的区域
8"端部(密封唇的径向外端部)
9调节件，例如调节环
10调节螺钉
11壳体环
12 凹部
13外螺纹
14内螺纹
15固定螺钉
160 形环
a轴向方向
u圆周方向
权利要求
1.在用于流体介质的离心泵中用于叶轮密封的装置，借助该装置使得构成在泵壳体(1)和离心泵的至少一个通过马达轴驱动的叶轮(2)之间的、使叶轮(2)在泵壳体(1)中 的旋转运动成为可能的轴向间隙或径向间隙相对于从所述至少一个叶轮(2)的压力侧(3) 到其在叶轮入口(5)上的吸入侧(4)的物质运输密封，其特征在于，在泵壳体(1)中在所 涉及的叶轮(2)的压力侧(3)和吸入侧(4)之间设置密封环，该密封环由刚性的压环(7) 和与压环(7)连接的环形的弹性的密封唇(8)构成，该密封唇在其内直径的区域里与压环 (7)连接并且在从压环(7)突起的或/和凸出于压环直径的区域(8')相对于构成在叶轮(2)上的叶轮入口(5)区域中的周廓上的滑动面(6')倾斜，并且被保持在泵壳体(1)上 的调整件(9)作用到密封环上，通过该调整件密封环相对于滑动面(6‘)定位并且将密封 环的密封唇(8)在区域(8')内这样预紧，使得在离心泵运行时由于压力侧(3)和吸入 侧(4)之间存在的压力差密封唇(8)以其区域(8')的径向外端部(8")贴靠在滑动面 (6')上并且将所述轴向间隙或径向间隙完全密封，其中，由于密封唇(8)的区域(8') 的可变形性以及借助调节件(9)在密封唇(8)中形成的预紧而产生一种持久的、能自动调 节的且补偿在泵运行时出现的径向及轴向振动的密封。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述滑动面(6')是在叶轮入口(5)的 区域中固定在叶轮(2)的周廓上的刚性的耐磨环(6)的一部分。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述密封唇(8)由弹性体构成并且 与压环(7)通过硫化连接，压环(7)由金属构成。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，增强材料被埋入密封唇(8)的弹性体中。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，金属织物被埋入密封唇(8)的弹性体中。
6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，金属弹簧垫片被硫化入密封唇(8‘)中。
7.根据权利要求1至6之一所述的装置，其特征在于，所述环形的密封唇(8)的厚度 在朝向其外周的方向上减小。
8.根据权利要求1至7之一所述的装置，其特征在于，所述调节件被构成为直接作用 到密封环上的调节环(9)，该调节环在泵壳体(1)中的位置在轴向方向(a)上能够借助两 个或多个关于调节环(9)的圆周近乎相同地分布的调节螺钉(10)调节，这些调节螺钉分 别与在泵壳体(1)的螺纹嵌接并且压到调整环(9)上。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，用于调节螺钉(10)的螺纹构成在螺纹 孔中，所述螺纹孔在轴向方向(a)上穿过泵壳体(1)引导。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，在泵壳体(1)中置入附加的、贴靠在 调节环(9)的背对密封环的一侧上的壳体环(11)，并且各个用于调节螺钉(10)的螺纹分 别有一部分构造在设置于壳体环(11)的外周上的圆弓形的凹部(12)中并且有一部分构造 在泵壳体(1)的与壳体环(11)的凹部(12)相对应设置的且分别与这些凹部一起构成全圆 的圆环形的凹部中，其中，所述壳体环(11)通过与螺纹嵌接的调节螺钉(10)被固定在泵 壳体(1)中。
11.根据权利要求1至7之一所述的装置，其特征在于，调节件构成为直接作用到密封环(7，8)上的具有外螺纹(13)的调节环(9)，该调节环在泵壳体(1)中的位置在轴向 方向(a)上能通过调节环(9)在构成在泵壳体(1)内面上的内螺纹(14)中的旋转被调节。
12.根据权利要求8至11之一所述的装置，其特征在于，借助固定螺钉(15)能将所 述调节环(9)固定在为其设定的轴向位置中。
13.根据权利要求8至10之一所述的装置，其特征在于，所述装置的各个元件是用于 扩展迄今未配备间隙密封装置的离心泵的构件组的组件，该构件组此外被添加钻头样板 或钻模，以用于位置正确地布置待构成的螺纹孔。
全文摘要
本发明涉及一种在用于流体介质的离心泵中用于叶轮密封的装置，借助该装置使得构成在泵壳体(1)和至少一个叶轮(2)之间的间隙完全相对于从叶轮(2)的压力侧(3)到其吸入侧(4)的物质运输密封。根据本发明，在泵壳体(1)中在压力侧(3)和吸入侧(4)之间设置密封环，该密封环由刚性的压环(7)和与压环(7)连接的环形的弹性的密封唇(8)构成，该密封唇(8)在离心泵的运行中在叶轮入口(5)区域中在叶轮(2)的整个周边上滑动地贴靠在一个构成在叶轮(2)上的滑动面(6′)上。为此，密封环借助于调整件(9)被定位在泵壳体中并且将其相对于所述滑动面(6′)倾斜的密封唇(8)预紧。
文档编号F04D29/16GK102027241SQ200980117465
公开日2011年4月20日 申请日期2009年5月15日 优先权日2008年5月15日
发明者乌韦·维迪希 申请人:乌韦·维迪希
技术领域：
本发明涉及一种在用于流体介质的离心泵中用于叶轮密封的装置。所述装置用 于将离心泵由结构决定的存在于叶轮和泵壳体之间的间隙相对于从叶轮的压力侧至叶轮 入口上的叶轮吸入侧的物质运输密封。该装置可用于同类泵在生产过程中的首次装备， 但也可用于迄今没有安装相应的间隙密封装置的后续扩展或改进。
背景技术：
各种结构形式的离心泵用于运输非常大量的流体介质、特别是液体。泵包含一 个或多个设置在轴上的叶轮构成，该叶轮被马达驱动地在泵壳体相应的自由空间(也称 作壳体孔)中运动。相应的叶轮由于其旋转在其叶轮入口侧(在此处发生待输送的流体 介质的入流)上产生负压。由此介质被拖入到叶轮上或内并且被其在旋转运动的过程中 输送到在叶轮的压力侧的叶轮出口。为了叶轮能够在泵壳体内运动，在叶轮和泵壳体的 内壁之间的间隙是必要的。它根据壳体形状和叶轮形状构成为轴向间隙或径向间隙。经由该间隙然而必然有一部分被输送的流体从压力侧返回到叶轮的抽吸侧。由 此产生液压损失。泵制造者因此致力于将间隙尺寸保持尽可能小。在另外一方面特别是 由于构件的误差不能低于一定的最小间隙尺寸，因为否则存在这样的危险，即一个可能 稍微非圆形的运行的叶轮撞击到壳体的内壁上。这种危险此外在泵的运行时间的过程中 由此被提高，即在壳体上和在叶轮上产生沉积，由于该沉积可能耗尽过小设计的间隙， 从而泵最终“卡住”。结果叶轮卡死和导致机器损坏，直至泵的完全故障。这在个别情 况下导致昂贵的运行中断。所述的问题可能通过其它的因素附加地加强。从而在泵运行 过程中通过气穴(即由于在被输送的介质中短暂产生的气泡的内爆)在壳体和/或叶轮上 的材料损伤，其除了可能导致严重的损伤例如叶轮的部件的断裂之外，还可能不利地影 响间隙尺寸。特别的问题此外在用泵输送废水时出现。由于在废水中包含的固体和纤维 质的组成成分在叶轮上导致所谓的发团(Zopftildung)并且由此导致由于间隙的损耗而导 致堵塞，由此最后同样卡死叶轮。在此由于在抽吸侧和压力侧之间的压差，在泵壳体和 叶轮之间的间隙是一个特别关键的区域，相应的污物通常被拉入该区域内。因此在泵制造时致力于这样的结构措施，其使得间隙尺寸保持小的或优化的并 且此外在泵的长时间运行中保持为尽可能恒定的。从而例如在DE 199 60 160 Al中描述 一种装置用于优化在离心泵中的间隙宽度。根据所描述的方案在泵叶轮的自由端部的外 周上构成一个凸缘。该凸缘在叶轮被装入泵壳体内时被导入到密封凸台后面，该密封凸 台构成在一个设置在壳体中的间隙环上。由此达到非常小的间隙尺寸。因为然而根据该 方案的密封凸台是一个刚性的元件，所以存在这样的危险，即一旦在其上形成沉积，那 么该元件在构成在叶轮上的凸台的上方伸入叶轮中。此外由于保留的小的间隙不会阻止 从压力侧向抽吸侧的材料输送，从而亦不能消除形成发团和最终堵塞间隙的危险。在EP 1 808 603 Al中描述一种用于减小径向的密封间隙的宽度的方案，借助于 该方案此外应当尽可能阻止间隙随着泵的运行时间的增大而以不期望的方式扩宽。为此在位于泵壳体和叶轮的外轮廓之间的径向间隙中安装一个刚性的磨损环和一个弹性环。 在磨损环(其例如由硬化的钢铸件或陶瓷材料制成)在保留小的剩余间隙的情况下包围叶 轮，而弹性环围绕磨损环布置并且固定在泵壳体的内轮廓上。由此构成一种用于用作间 隙环的磨损环的弹性悬挂。借助于这种弹性悬挂特别是吸收叶轮的振动(如其在泵起动 时出现)并且阻止间隙环或叶轮的外轮廓的损伤。此外由此间隙环和泵壳体的内轮廓彼 此热脱耦。通过这个方案给出了间隙优化，其使得可以将间隙尺寸即使在泵的较长的运 行时间内在补偿泵构件的尺寸误差和补偿在泵运行时出现的振动的情况下保持恒定。然 而在这种方案中在每种情况下都保留剩余间隙，在其上特别是在应用泵用于输送废水时 此外存在形成发团或堵塞的危险。就这点而言，相应构成的泵仅仅有条件地适合于用作 废水泵。通过US 2,109,679A描述一种方案，其中借助于多个通过螺钉和弹簧被压紧在叶 轮的轮廓部段上的弹性元件达到间隙的近乎完全密封。这种布置然而相对复杂且就此而 言是非自密封的，因为通过在泵运行中在弹性元件上出现的磨损无论任何总是保留的最 小剩余间隙会非常快速地加大。此外，区域(在其中设置弹簧)自身是不密封的。由 此特别是在废水中使用泵时可能在弹簧上形成沉积并且将其堵住，从而弹簧不再能够施 加尽可能进行间隙密封所需要的压力至压向叶轮的元件。此外存在这样的危险，即，部 分以较大的表面区域贴靠在叶轮上的弹性元件伸入相应的支承面中，由此同时在泵的相 对较少的工作时间之后密封可能逐渐失效。最后，通过这种密封系统不能补偿叶轮的径 向和轴向振动，如其在泵的运行中总是出现。由此可能导致间隙通常快速被封闭，然而 总是特别是在叶轮的轴向振动时偶尔进一步被打开。在间隙的重复的短时的开启的情况 下，然而特别是在使用泵用于输送废水的情况下，不可避免地在间隙区域内形成沉积， 这在运行时间内导致业已提及的形成发团和最后导致泵的堵塞，甚至损坏。—个特别是由于其简单构造而较有利的方案通过DE 196 13 486C2描述。根据该 方案，在泵运行中在其间隙区域内一个在泵壳体的凹部中被保持的弹性密封环沿着叶轮 的一个前部的覆盖盘滑动。这个装置然而，如也在该文献中所述，不导致间隙的密封， 而是导致特别小的间隙尺寸，该间隙尺寸由于磨损和由此发生的密封环的磨损在相对较 短的时间内会加大。考虑到叶轮的径向和轴向振动由于密封环在泵壳体上的支承方式即 使在这种方案中也未被补偿，所描述的装置同样不适合于应用在废水泵中。就此而言， 在此也存在这样的危险，即固体或纤维状的污物在密封环的区域和其棱边在叶轮上的贴 靠区域中快速淤积，因此必然导致在间隙区域内的形成发团危险。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种在离心泵中用于叶轮密封的装置，通过该装置 在该装置极其简单的结构下持续可靠地阻止了离心泵叶轮的压力侧和其叶轮入口之间的 物质运输，但叶轮却可在泵壳体中不受阻碍地旋转。通过所述待制造的装置，尤其是在 应用于废水泵中时应阻止这种物质运输并且由此阻止间隙区域中形成发团。此外，该装 置应既可在工厂方面安装到泵上也可在扩展时安装到泵上。该任务通过具有独立权利要求1的特征的装置解决。有利的结构或者说进一步 扩展通过从属权利要求给出。
如开头所述，本发明的装置根据其元件的几何形状和这些元件在泵中的结构布 置既可用于具有轴向间隙的离心泵也可用于具有径向间隙的离心泵。此外，单级离心泵 和多级离心泵(即具有多于一个叶轮的离心泵)都可在工厂方面或者在后续扩展过程中安 装根据本发明的装置。根据本发明，为了解决所述任务在安装有或扩展有所述装置的离心泵的泵壳体 中在所述至少一个叶轮的压力侧和吸入侧之间设置密封环，该密封环由刚性的压环和与 压环连接的环形的弹性的密封唇构成。密封唇在其内直径的区域中与压环连接。在从压 环上突起的或/和相对于压环的直径突出于压环的区域中，密封唇相对于构成在叶轮上 的叶轮入口区域中的周廓上的滑动面倾斜。根据本发明，被保持在泵壳体上的调节件作 用到如上所述地构造的密封环上。通过该调节件，密封环相对于滑动面定位，同时将密 封环的密封唇在从压环突起的或/和突出于压环的区域中相对于叶轮的滑动面预紧。在 此，这样地定位密封环以及预紧其密封唇，以致在泵运行时密封唇以上述被预紧区域的 径向外端部贴靠在滑动面上。待 在调节件上进行的调节可以是这样的，即在泵的静止状 态中，密封唇仅轻轻地(极小的预紧)贴靠在叶轮相对应的滑动面上，并且在泵运行期间 通过存在于泵的压力侧和吸入侧之间的压力差更加可靠确保了密封唇的径向外端部贴靠 在滑动面上。在此，这样地构造该密封装置，使得由于以此为目的的密封唇的以足够长 度从压环上突起的或/和相对于压环的直径以足够程度突出于压环的区域的可变形性和 借助调节件在密封唇中制造的预紧，来达到间隙的持久以及自动调节的完全密封。通过 突出于密封环或/和从密封环上突起的弹性区域的大的变形以有利的方式补偿了在泵运 行时产生的径向和轴向振动，使得径向和轴向振动本身不引起间隙的哪怕是仅仅短暂的 打开。在配备相应的间隙密封装置的新泵或刚刚用相应的间隙密封装置扩展的泵的情况 下借助调节件在此这样地调节密封环的位置和其密封唇的预紧，使得密封唇的径向外端 部刚好以尽可能小的预紧可靠地碰到耐磨环。根据本发明的一种可能的实施方式，滑动面是在叶轮入口区域中固定在叶轮周 廓上的刚性的耐磨环的一部分。上述耐磨环在此可以在工厂方面就已经设置在装有本发 明装置的泵的叶轮上或者在改进过程中对叶轮进行相应的修整时固定。耐磨环由特别耐 磨的材料构成，如不锈钢冷硬铸铁件、陶瓷或特殊复合材料，或至少设有特殊的磨损保 护镀层。当然，还可想到的是，至少将叶轮的滑动面通过适合的表面处理或材料镀层构 造得特别耐磨，或者用适合的耐磨材料来构造整个叶轮，但这可能会提高成本。不过， 尤其是在后续扩展的情况下，在实践中耐磨的滑动面优选通过将耐磨环安装到叶轮上且 安装在叶轮入口的区域中来实现。如前所述，密封环通过刚性的压环和与刚性的压环连接的弹性密封唇实现，其 中，压环也由耐磨材料、优选金属制成。在金属压环的情况下，根据本发明的一种优选 的实施方式密封唇由弹性体制成并且通过硫化与压环连接。在此，本发明可以以有利的 方式进一步被扩展，即为了机械稳定性在弹性体中埋入增强材料、优选是金属织物。此 夕卜，为了稳定还可在弹性体中硫化入金属弹簧垫片。弹性的、优选由弹性体或者说橡胶制成的密封唇的几何形状以有利的方式被构 造，使得密封唇的厚度向着径向外部减小。根据本发明的基本构思，密封唇几何形状的 这种构型以及之前提到的用于其金属稳定性的措施使得密封唇仅以其径向上最外部的区域滑动地贴靠在耐磨环或滑动面上，即使是在压力侧和叶轮入口侧之间的压力差大的情 况下。可以看到，如果没有适当的措施，由于作用到密封唇的大的压力而产生这样的危 险，即密封唇完全弯曲或折断并且由此以大的面积区域贴靠到耐磨环上，这样就会加大 密封唇随着时间的推移而越来越进入滑动面中或进入耐磨环中的危险。但是，压力侧和 吸入侧上的叶轮入口之间存在的压力差在此却保证了密封唇至少在离心泵运行时滑动地 以及完全密封间隙地贴靠在所属叶轮的滑动面上。如前所述，由于弹性密封唇相对于滑动面的预紧，间隙密封装置可自动调节 的，使得即使密封唇随着运行逐渐磨损，密封唇也会由于在运行中产生的压力侧和吸入 侧之间的压力差而直至规定的磨损程度为止一直在泵的运行期间密封地贴靠在滑动面 上。如果在泵关闭时密封唇由于出现的材料磨损已不再贴靠到滑动面上，那么在此在泵 运行时也可实现间隙的完全密封，通过这种密封可有效阻止固体和/或包含在所输送的 介质中的纤维成分堆积在间隙区域中并且即使在废水中应用时也阻止由于形成发团而造 成的堵塞。根据所述的基本方案构思，密封环的弹性密封唇中的预紧是通过适当地将密封 环定位在泵壳体中或相对于滑动面定位来实现的，其中，密封环支承在位于泵壳体内部 的支座上，以致一定的压力被施加到密封环的密封唇上。就此而言，在必要时本发明的 解决方案也可这样地实现，即在根据本发明的相应的扩展工作之后将已经存在的并且固 定在起支座作用的泵壳体中的间隙环通过机械固定或硫化与相对于叶轮的同样后续配备 的耐磨环或耐磨环的滑动面倾斜的密封唇连接，而间隙环在现有技术的泵中通常用于调 节至预先确定的间隙宽度。根据本发明的一种符合实践的、优选为具有轴向间隙的单级离心泵规定的实施 方式，作用到密封环上的调节件被构造为可调节其轴向方向的位置的调节环，该调节环 直接作用到密封环上。在该实施方式中，密封唇至少在离心泵运行时滑动地贴靠在耐磨 环的优选相对于轴向方向或泵轴线正交设置的外表面上，其中，轴向方向由驱动一个叶 轮或必要时多个叶轮的马达轴的纵向延伸给定。根据该结构方式的一种构型，调节环的 位置借助两个或多个关于调节环的圆周接近相同地分布的调节螺钉可调节，这些调节螺 钉分别与在泵壳体上在轴向方向上延伸的螺纹嵌接。用于调节螺钉的螺纹在此优选被构 造在这样的螺纹孔中，这些螺纹孔在轴向方向上穿过泵壳体。尤其是在用本发明的间隙密封装置来后续扩展泵的时候，可能需要在泵壳体中 附加地置入贴靠在调节环的背朝密封环的一侧上的壳体环。尤其是当泵在叶轮入口侧上 具有相对大的壳体孔或者说壳体腔时要这样做。对这些泵而言，如果没有额外置入壳体 环就不可能如此定位调节螺钉，使得调节环在相应位置上(尤其是在密封唇的突出于密 封环的刚性的压环或/和从压环突起的区域中)作用到密封环上。为了实现这点需要置 入所述壳体环，该壳体环在其圆周上具有多个圆弓形的凹部。在此，用于调节件的调节 螺钉的螺纹的分别有一部分构造在设置于壳体环的外周上的圆弓形的凹部中，另一部分 构造在泵壳体的对应于壳体环的凹部设置的且分别与这些凹部优选一起构成全圆的圆环 形的凹部中。同时，所述壳体环通过与螺纹嵌接的调节螺钉被固定在泵壳体中。在本发明一种特别有利的实施 方式中，调节环具有外螺纹并且与泵壳体的与此 相对应设置的内螺纹嵌接。因此，调节环的轴向位置在离心泵中通过调节环在泵壳体的内螺纹中的旋转可调节。与调节环和/或用于调节环的定位或用于确定作用到密封环 上的压力的机构根据哪一种前述实施方式进行构成无关，根据一种有利的进一步构造， 本发明装置具有固定螺钉，借助这些固定螺钉调节环可被固定在为其调节到的轴向位置 中。正如已经多次所 指出地，本发明装置既适用于离心泵的首次装备也适用于其后 续扩展。因此，根据一种用于改进或后续扩展的实施方式构造该装置，使得所述装置的 各个元件是一个构件组的组件，该构件组此外补充用于位置正确地布置待构成的用于调 节螺钉和必要时用于固定螺钉的螺纹孔的钻头样板或钻模。下面将借助实施例进一步解释本发明。在此，实施例涉及各种变型方案，这些 变型方案尤其适用于迄今没有安装相应装置的泵的改装。
所属附图中示出了图1离心泵，其扩展有根据本发明装置的一种可能的实施方式相对应；图2根据图1的、具有用于叶轮密封的装置的泵的放大的局部剖视图；图3a，3b根据图1和图2的实施方式附加地置入泵壳体内的壳体环；图4本发明另一种基本的实施方式，具有特别构造的调节环。
具体实施例方式图1举例示出了后续配备或扩展有本发明装置的离心泵，其中，为清晰起见以 泵壳体1中的部分剖面图来表示泵。所示的例子涉及离心泵的改装或扩展，其中，叶轮2 被构造成通道轮(Kanalrad)的形式。这种实施方式和另一种与附图相关联地阐述的实施 方式涉及这样的构造，即与压环7连接的且与该压环共同构成密封环的环形弹性密封唇8 借助作用到密封环上的调节环9被预紧，并且滑动面6'被构造在固定在叶轮2上的耐磨 环6上。所述泵包含泵壳体1，在该泵壳体中设置在在此未示出的马达轴上的叶轮2或者 说通道轮在泵运行时在圆周方向u上运动。同样在此未示出的马达在视图中的泵的右侧 被法兰连接在泵壳体1上，使得马达轴在轴向方向a上延伸。在泵壳体1和叶轮2之间 是待密封的间隙，该间隙基于例子中所示泵的结构形式是轴向间隙。借助根据图2的放 大剖面图中更加清晰可见的本发明的装置使该间隙相对于在泵的压力侧3和泵的吸入侧4 上的叶轮入口 5之间的物质运输完全被密封。图2示出了根据图1的、利用本发明的用于叶轮密封的装置扩展或改装的离心泵 的剖面图的局部放大。为了进行改装，通过在叶轮2的外轮廓上车削构造出凸肩。在该 凸肩上放置设有互补台阶的高度耐磨的耐磨环6，并且借助多个螺钉将耐磨环固定到叶轮 2上。为此，在这以前，在叶轮2中构造出相应的分布于圆周上的、与耐磨环6的盲孔对 应的螺纹孔。在例子中示出的泵的泵壳体1中附加地置入一个优选是金属的壳体环11， 该壳体环的构造在图3a和3b中可见，以便减小壳体孔的在此泵中在叶轮入口 5的一侧上 的相对大的直径。壳体环11具有多个圆环形的凹部12，这些凹部分别设有一个螺纹的第 一部分，并且与对应的加工在泵壳体1中的并且设有螺纹的所属第二部分的凹部一起分别构成全圆或圆柱体。调节螺钉10分别与部分构造在壳体环11的凹部12中和部分构造 在泵壳体1的凹部中的内螺纹嵌接。调节环9通过借助内六角扳手可调节的调节螺钉10 在轴向方向a上可运动。在此，调节螺钉10同时用于将壳体环11固定在泵壳体1中。 设有凸肩的调节环9压向设置在调节环9和耐磨环6之间的密封唇8的柔性区域8'，其 中，将密封唇8压向耐磨环6的压力与调节环9的借助调节螺钉10可调节到的位置有关。 调节环9的相应被调节到的且按需要可被再调节的位置借助穿过调节螺钉10的内孔被导 向的且分别与调节环9中的螺纹孔嵌接的固定螺钉15被固定，该固定螺钉在此被构造为 拉紧螺钉。在此，不可丢失地设置的固定螺钉15的螺钉头贴靠在相应的调节螺钉10的 内孔的凸肩上。
密封环由刚性的金属压环7构成，由橡胶构成的环形密封唇8在所示的例子中被 拧接到该压环上。但更加有利的是，将刚性的压环7与密封唇8通过硫化连接起来。密 封唇8通过调节环9被预紧，使得，如图所示，在泵被关闭时密封唇仅以其突出于压环7 的柔性区域8'的相对于圆周的外端部8"贴靠在耐磨环6上。在泵运行时，密封唇8在 轴向间隙完全被密封的情况下由于存在于泵的压力侧3和吸入侧4的叶轮入口 5之间的压 力差而被更加强烈地压到耐磨环6上。但密封唇8由于其弹性仅仅以区域8'的外端部 8"滑动地贴靠在耐磨环6上，使得泵的叶轮2可继续进行旋转运动。在此，由于施加在 密封唇8上的预紧，所以即使叶轮2产生与运行相关的轴向和/或径向震动时密封唇始终 保持与滑动面6的滑动接触。因此，尽管存在可能的振动，也实现了泵壳体1和叶轮2 的吸入侧4或者说叶轮入口 5之间的间隙的可靠的但也持久的、可自动调节的完全密封。 由此，在将安装了本发明装置的离心泵当作废水泵使用时阻止了在间隙区域形成发团以 及由此随后泵的阻塞。
与前述实施例不同地，只要泵壳体1的内直径不是太大，无需附加的壳体环11 就可将调节环9直接置入泵壳体1中。在此，调节螺钉11通过在泵壳体1中的轴向延伸 的螺纹孔被导向。当然，在工厂中给离心泵装配本发明的装置的情况下，优选无需附加 的壳体环11的结构形式。但附图1至3a或3b中所示的结构形式的视图应用于说明已经 在使用中的泵也可很好地后续配备本发明的装置。
根据本发明的另一种实施方式在图4中以可与图2比较的视图显示。在该实施 方式中，借助设置在调节环9的端侧上的外螺纹13来定位调节环9和密封环以及确定作 用到具有压环7和密封唇8的密封环上的压力。该外螺纹嵌接到一个相应的在泵壳体1 中(在必要时，即在后续配备或扩展的情况下，通过对泵壳体1的相应的再加工)构成的 内螺纹14中。调节环9的轴向位置可根据需求(也就是说，在预紧尽可能小时，密封唇 8从压环7突起的区域8'的径向外端部8"贴靠在耐磨环6上)通过在内螺纹14中旋转 被调节。在相应的调节位置中，调节环9的借助固定螺钉15(在调节环的外部区域中设 置一个或多个固定螺钉1 可固定，该固定螺钉用作止动螺钉并且将调节环9和泵壳体1 的螺纹13、14的螺纹面相互压紧。在泵壳体1和调节环9之间设置由橡胶构成的O形环 16来进行密封。
借助本发明的装置通过完全避免回流(即从叶轮2上的压力侧3回流到吸入侧4) 以及避免横向流动损失，显著地提高了相应配备本发明装置的离心泵的效率。尤其在具 有单路或多路叶轮的废水泵的情况下有效地防止了吸入侧的堵塞。由此，大大减少了使用离心泵时的运行、能量及维修费用。此外，该装置的特点是结构简单以及在已经使 用的泵的情况下的良好的可扩展性。另外，通过对在结构技术上和/或由于磨损产生的 部件公差的自动补偿使所提出的解决方案以有利的方式自动调节并且由此持久地自动密 封。
附图标记清单
1泵壳体
2 叶轮
3压力侧
4吸入侧
5叶轮入口
6耐磨环
7 压环
8密封唇
8'密封唇的区域
8"端部(密封唇的径向外端部)
9调节件，例如调节环
10调节螺钉
11壳体环
12 凹部
13外螺纹
14内螺纹
15固定螺钉
160 形环
a轴向方向
u圆周方向
权利要求
1.在用于流体介质的离心泵中用于叶轮密封的装置，借助该装置使得构成在泵壳体(1)和离心泵的至少一个通过马达轴驱动的叶轮(2)之间的、使叶轮(2)在泵壳体(1)中 的旋转运动成为可能的轴向间隙或径向间隙相对于从所述至少一个叶轮(2)的压力侧(3) 到其在叶轮入口(5)上的吸入侧(4)的物质运输密封，其特征在于，在泵壳体(1)中在所 涉及的叶轮(2)的压力侧(3)和吸入侧(4)之间设置密封环，该密封环由刚性的压环(7) 和与压环(7)连接的环形的弹性的密封唇(8)构成，该密封唇在其内直径的区域里与压环 (7)连接并且在从压环(7)突起的或/和凸出于压环直径的区域(8')相对于构成在叶轮(2)上的叶轮入口(5)区域中的周廓上的滑动面(6')倾斜，并且被保持在泵壳体(1)上 的调整件(9)作用到密封环上，通过该调整件密封环相对于滑动面(6‘)定位并且将密封 环的密封唇(8)在区域(8')内这样预紧，使得在离心泵运行时由于压力侧(3)和吸入 侧(4)之间存在的压力差密封唇(8)以其区域(8')的径向外端部(8")贴靠在滑动面 (6')上并且将所述轴向间隙或径向间隙完全密封，其中，由于密封唇(8)的区域(8') 的可变形性以及借助调节件(9)在密封唇(8)中形成的预紧而产生一种持久的、能自动调 节的且补偿在泵运行时出现的径向及轴向振动的密封。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述滑动面(6')是在叶轮入口(5)的 区域中固定在叶轮(2)的周廓上的刚性的耐磨环(6)的一部分。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述密封唇(8)由弹性体构成并且 与压环(7)通过硫化连接，压环(7)由金属构成。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，增强材料被埋入密封唇(8)的弹性体中。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，金属织物被埋入密封唇(8)的弹性体中。
6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，金属弹簧垫片被硫化入密封唇(8‘)中。
7.根据权利要求1至6之一所述的装置，其特征在于，所述环形的密封唇(8)的厚度 在朝向其外周的方向上减小。
8.根据权利要求1至7之一所述的装置，其特征在于，所述调节件被构成为直接作用 到密封环上的调节环(9)，该调节环在泵壳体(1)中的位置在轴向方向(a)上能够借助两 个或多个关于调节环(9)的圆周近乎相同地分布的调节螺钉(10)调节，这些调节螺钉分 别与在泵壳体(1)的螺纹嵌接并且压到调整环(9)上。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，用于调节螺钉(10)的螺纹构成在螺纹 孔中，所述螺纹孔在轴向方向(a)上穿过泵壳体(1)引导。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，在泵壳体(1)中置入附加的、贴靠在 调节环(9)的背对密封环的一侧上的壳体环(11)，并且各个用于调节螺钉(10)的螺纹分 别有一部分构造在设置于壳体环(11)的外周上的圆弓形的凹部(12)中并且有一部分构造 在泵壳体(1)的与壳体环(11)的凹部(12)相对应设置的且分别与这些凹部一起构成全圆 的圆环形的凹部中，其中，所述壳体环(11)通过与螺纹嵌接的调节螺钉(10)被固定在泵 壳体(1)中。
11.根据权利要求1至7之一所述的装置，其特征在于，调节件构成为直接作用到密封环(7，8)上的具有外螺纹(13)的调节环(9)，该调节环在泵壳体(1)中的位置在轴向 方向(a)上能通过调节环(9)在构成在泵壳体(1)内面上的内螺纹(14)中的旋转被调节。
12.根据权利要求8至11之一所述的装置，其特征在于，借助固定螺钉(15)能将所 述调节环(9)固定在为其设定的轴向位置中。
13.根据权利要求8至10之一所述的装置，其特征在于，所述装置的各个元件是用于 扩展迄今未配备间隙密封装置的离心泵的构件组的组件，该构件组此外被添加钻头样板 或钻模，以用于位置正确地布置待构成的螺纹孔。
全文摘要
本发明涉及一种在用于流体介质的离心泵中用于叶轮密封的装置，借助该装置使得构成在泵壳体(1)和至少一个叶轮(2)之间的间隙完全相对于从叶轮(2)的压力侧(3)到其吸入侧(4)的物质运输密封。根据本发明，在泵壳体(1)中在压力侧(3)和吸入侧(4)之间设置密封环，该密封环由刚性的压环(7)和与压环(7)连接的环形的弹性的密封唇(8)构成，该密封唇(8)在离心泵的运行中在叶轮入口(5)区域中在叶轮(2)的整个周边上滑动地贴靠在一个构成在叶轮(2)上的滑动面(6′)上。为此，密封环借助于调整件(9)被定位在泵壳体中并且将其相对于所述滑动面(6′)倾斜的密封唇(8)预紧。
文档编号F04D29/16GK102027241SQ200980117465
公开日2011年4月20日 申请日期2009年5月15日 优先权日2008年5月15日
发明者乌韦·维迪希 申请人:乌韦·维迪希
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