[发明专利]离心泵叶轮密封装置

说明书

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(Zopfbildung)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 A1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 A1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。