阅读说明：本技术 一种水平中开泵的密封结构及其安装方法 (Sealing structure of horizontal split pump and mounting method thereof ) 是由 王金法 马文瑛 张世存 胡钟兵 王亮亮 程建强 张鲁 李永乐 刘慧娟 于 2019-10-09 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种水平中开泵的密封结构及其安装方法,解决了现有水平中开泵采用硬碰硬金属密封的工艺要求高,平垫密封的成本高,涂胶密封的可靠性差,且缺乏级间密封的问题。该密封结构包括立体密封沟槽以及与立体密封沟槽相适配的一体式密封元件；立体密封沟槽由分别位于N个壳体密封环外周的密封环密封沟槽以及上下泵体上的密封沟槽形成；上下泵体上的密封沟槽包括下泵体的中开面上两个泵体密封沟槽以及两个泵轴端密封沟槽；两个泵体密封沟槽的两端均分别与两个泵轴端密封沟槽相接,且每个密封环密封沟槽均与两个泵体密封沟槽相接；N由水平中开泵的级数、叶轮形式及叶轮布置位置确定。(The invention provides a sealing structure of a horizontal split pump and an installation method thereof, and solves the problems that the process requirement of the existing horizontal split pump adopting hard-to-hard metal sealing is high, the flat gasket sealing cost is high, the gluing sealing reliability is poor, and interstage sealing is lacked. The sealing structure comprises a three-dimensional sealing groove and an integrated sealing element matched with the three-dimensional sealing groove; the three-dimensional sealing groove is formed by sealing ring sealing grooves which are respectively positioned on the peripheries of the N shell sealing rings and sealing grooves on the upper pump body and the lower pump body; the sealing grooves on the upper pump body and the lower pump body comprise two pump body sealing grooves on the middle opening surface of the lower pump body and two pump shaft end sealing grooves; two ends of the two pump body sealing grooves are respectively connected with the two pump shaft end sealing grooves, and each sealing ring sealing groove is connected with the two pump body sealing grooves; n is determined by the stage number of the horizontal split pump, the impeller form and the impeller arrangement position.)

一种水平中开泵的密封结构及其安装方法

技术领域

本发明属于中开泵的密封技术，具体涉及一种水平中开泵的密封结构及其安装方法。

背景技术

水平中开泵具有快速更换转子部件、易损件的结构特点，可以缩短泵的检修维护时间，而中开面密封技术及密封能力是限制水平中开泵应用的一个主要方面。

目前中开面密封的主要方式为硬对硬金属密封、平垫密封、涂胶密封等，这三种方式的密封对中开面密封有一定的效果，但缺乏级间密封。并且硬对硬金属密封对工艺和加工能力要求极高，一般工艺很难实现；其次，平垫密封除了要求加工工艺，成本也非常之高；涂胶密封在三者中较为经济但可靠性差，行业内较少使用。

发明内容

本发明的目的在于解决现有水平中开泵采用硬碰硬金属密封的工艺要求高，平垫密封的成本高，涂胶密封的可靠性差，且缺乏级间密封的问题，提出了一种水平中开泵的密封结构及其安装方法。

本发明的构思是：

应用一体式密封元件和开设在泵体及充液腔周围的立体密封沟槽配合，起到水平中开泵中开面及叶轮级间的密封作用，以达到水平轴面与径向的全包围密封效果。

为实现上述目的，本发明所提供的技术解决方案是：

一种水平中开泵的密封结构，其特殊之处在于，包括立体密封沟槽以及与立体密封沟槽相适配的一体式密封元件；

所述立体密封沟槽由分别位于N个壳体密封环外周的密封环密封沟槽以及上下泵体上的密封沟槽形成；密封环密封沟槽是指各个壳体密封环外周的密封沟槽，即对各个充液腔进行密封，使之成为独立的密封腔体，以实现泵腔级间密封；

所述上下泵体上的密封沟槽包括两个泵体密封沟槽以及两个泵轴端密封沟槽；

所述两个泵体密封沟槽分别位于泵轴两侧下泵体的中开面的泵体螺栓孔与涡室流道之间，用以实现泵液腔与大气侧、泵腔与泵腔之间的密封；

所述两个泵轴端密封沟槽分别位于上泵体和下泵体两端形成的泵轴密封端面上，用以实现机械密封腔与机械密封压盖间的密封；

两个泵体密封沟槽的两端均分别与两个泵轴端密封沟槽连通，且每个密封环密封沟槽均与两个泵体密封沟槽连通，共同构成立体密封沟槽，将一体式密封元件安装在密封沟槽内，实现水平中开泵的全包围立体式密封；

所述一体式密封元件由与泵体密封沟槽相适配的两个密封圈A、与密封环密封沟槽相适配的N个密封圈B、以及与泵轴端密封沟槽相适配的两个密封圈C构成；

所述N由水平中开泵的级数、叶轮形式以及叶轮布置位置确定。

进一步地，所述泵体密封沟槽通过位于下泵体中开面的腔体密封沟槽与每个密封环密封沟槽连通，此种情况适用于密封压力较低时；

或者，泵体密封沟槽随型设计，通过自身与每个密封环密封沟槽直接连通，避免一体式密封元件出现薄弱点，可适用于密封压力较高时。

进一步地，为了减小中开面主螺栓的密封预紧力，延长一体式密封元件的使用寿命，所述泵体密封沟槽靠近涡室流道设置，并位于涡室流道与泵体螺栓孔的1/3处，距泵体螺栓孔最小距离为螺栓直径的1/2；所述泵轴端密封沟槽位于机械密封装置的连接螺栓与轴端密封腔外径之间；所述密封环密封沟槽避开密封环上的止动装置设置。

进一步地，所述立体密封沟槽为矩形槽，加工简便，其宽度为

深度为

当然，也可采用其他形状的槽，比如：V形槽、三角形槽。

进一步地，由于上述立体密封沟槽与一体式密封元件之间的配合密封存在圆柱静密封和平面静密封，所述一体式密封元件的压缩率W％为15％；

W％＝(d₀-h)/d₀

其中，d₀为一体式密封元件中胶圈的外径，h为沟槽深度。

进一步地，所述一体式密封元件为一体成型或者粘接成型。

进一步地，所述一体式密封元件为一次成型的模注橡胶圈或一次成型的快速粘接胶体。

本发明还提供了一种上述水平中开泵的密封结构的安装方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

1)将一体式密封元件安装在位于下泵体上的密封沟槽中；

2)将与泵轴端密封沟槽和密封环密封沟槽适配安装的密封圈C和密封圈B均切断，形成切口；

3)将转子组件随壳体密封环通过所述切口安装于下泵体上，所述转子组件包括已组装完成轴、叶轮、轴承箱以及转子；

4)使用粘接剂将所述切口对正粘接恢复一体式密封元件，使密封圈B、密圈C分别位于与其相适配的密封环密封沟槽和泵轴端密封沟槽中；

5)将上泵体与下泵体合盖安装。

进一步地，所述步骤2)中，将与泵轴端密封沟槽和密封环密封沟槽适配安装的密封圈C和密封圈B均沿泵体入口侧轴心线偏中开面角度20°±5°的位置切断，形成切口，便于安装转子组件，减少上下泵体合盖安装时对密封元件的胶圈产生影响；在实际安装过程中，对于大泵体取负偏差，对于小泵体可取正偏差。

本发明的优点是：

1.本发明通过在泵体及充液腔周围开密封沟槽，使用立体式全包围的密封元件对各个充液腔进行密封，使之成为独立的密封腔体，以实现对泵腔与大气侧中开面泄漏、泵腔的级间泄漏、机械密封腔与机械密封压盖间泄漏的密封，从而实现水平中开泵的全包围立体式密封。本发明在达到以上密封要求的同时，降低机械加工难度及对机加设备的要求，提高加工效率，并降低加工制造成本；在满足密封效果的前提下，使用该方法可以使泵壳体减重至少5％，降低材料成本，对于高材质产品降本增效明显；同时，可以可以适当降低对水平中开泵中开面的加工要求，适当减少主螺栓数量，减少螺栓孔、主螺栓螺母的加工和使用，从整体上进一步降低成本。

2.本发明中泵体密封沟槽仅选择在下泵体上设置，是为了便于密封元件的安装，如若在上泵体开槽，则不利于安装和对齐，且上、下泵体在合盖安装时容易发生错位，进而导致密封圈损坏失效。

3.本发明在高压应用领域相比于硬对硬金属密封和平垫密封可以降低密封元件成本。

4.本发明密封结构的安装方法可确保一体式密封元件恰好安装在壳体密封环外周的密封环密封沟槽和上下泵体的密封沟槽中，并且由于密封元件是一体式的，因此，可达到精准密封，实现水平轴面与径向的全包围密封效果。

附图说明

图1为本发明密封结构一的平面示意图；

图2为本发明密封结构一中密封沟槽的立体示意图；

图3为本发明密封结构一中一体式密封元件的立体示意图；

图4为水平中开泵采用本发明密封结构一的立体示意图；

图5为水平中开泵采用本发明密封结构二的立体示意图；

附图标号如下：

1-泵体密封沟槽；11-腔体密封沟槽；2-泵轴端密封沟槽；3-密封环密封沟槽；4-泵体螺栓孔。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步的详细描述：

一种水平中开泵的密封结构，包括立体密封沟槽以及与立体密封沟槽相适配的一体式密封元件。

其中，立体密封沟槽由分别位于N个壳体密封环外周的密封环密封沟槽3以及上下泵体上的密封沟槽形成；

立体密封沟槽由分别位于N个壳体密封环外周的密封环密封沟槽3以及上下泵体上的密封沟槽形成；密封环密封沟槽3应避开密封环上的止动装置设置；上下泵体上的密封沟槽包括两个泵体密封沟槽1以及两个泵轴端密封沟槽2；两个泵体密封沟槽1分别位于泵轴两侧下泵体的中开面的泵体螺栓孔与涡室流道之间，用以实现泵液腔与大气侧、泵腔与泵腔之间的密封，为了减小中开面主螺栓的密封预紧力，延长一体式密封元件的使用寿命，所述泵体密封沟槽靠近涡室流道设置，并位于涡室流道与泵体螺栓孔的1/3处，距泵体螺栓孔最小距离为螺栓直径的1/2；两个泵轴端密封沟槽2分别位于上泵体和下泵体两端形成的泵轴密封端面上，具***于机械密封装置的连接螺栓与轴端密封腔外径之间，用以实现机械密封腔与机械密封压盖间的密封；两个泵体密封沟槽1的两端均分别与两个泵轴端密封沟槽2相接，且每个密封环密封沟槽3均与两个泵体密封沟槽1相接，共同构成立体密封沟槽，将一体式密封元件安装在密封沟槽内，实现水平中开泵的全包围立体式密封；N由水平中开泵的级数、叶轮形式及叶轮布置位置确定。

本实施例中，如图1-图5所示，该水平中开泵为单级双吸泵，因此，密封环密封沟槽3共有两个，分别位于每个壳体密封环的外侧；上下泵体的密封沟槽中，两个泵体密封沟槽1的两端均与两个泵轴端密封沟槽2相接，两个密封环密封沟槽3均与两个泵体密封沟槽1相接，共同构成立体密封沟槽；密封压力较低的情况下，泵体密封沟槽1通过位于下泵体中开面的腔体密封沟槽11与每个密封环密封沟槽连通，具体如图2所示；而密封压力较高的情况下，为了避免一体式密封元件出现薄弱点，被高压力冲破，泵体密封沟槽则随型设计，通过自身与每个密封环密封沟槽直接连通，具体如图5所示；一体式密封元件由与泵体密封沟槽1相适配的两个密封圈A、与密封环密封沟槽3相适配的两个密封圈B、以及与泵轴端密封沟槽2相适配的两个密封圈C构成。

立体密封沟槽为矩形槽，加工简便，其宽度为

深度为

当然，也可采用其他形状的槽，比如：V形槽、三角形槽。

上泵壳和下泵壳对接后，形成封闭的立体密封沟槽，将一体式密封元件安装在密封沟槽内，实现水平中开泵的全包围立体式密封。具体安装方法如下：

1)将一体式密封元件安装在位于下泵体上的密封沟槽中，此时，两个密封圈A恰好适配安装在两个泵体密封沟槽1(当然，还包括腔体密封沟槽内)内，两个密封圈C的下部分恰好分别适配安装在两个泵轴端密封沟槽2内；

2)将与泵轴密封沟槽和密封环密封沟槽3适配安装的密封圈C和密封圈B(即密封圈C和密封圈B的上部分)沿泵体入口侧轴心线偏中开面角度20°±5°(对于大泵体取负偏差，对于小泵体可取正偏差)的位置切断，形成切口；

3)将转子组件随壳体密封环通过所述切口安装于下泵体上，所述转子组件包括已组装完成的轴、叶轮、轴承箱以及转子；

4)使用粘接剂将所述切口对正粘接恢复一体式密封元件，使密封圈B、密圈C分别位于与其相适配的密封环密封沟槽3和泵轴端密封沟槽2中；

5)将上泵体与下泵体合盖安装，此时可实现一体式密封元件与立体式密封沟槽的配合密封。

通常对于密封元件的压缩率，圆柱静密封为10％～15％；平面静密封为15％～30％；往复运动密封为10％～15％；旋转动密封为内径比轴大3％～5％，外径压缩率为3％～8％；低摩擦用密封一般为5％～8％；由于本发明中立体密封沟槽与一体式密封元件之间的配合密封存在圆柱静密封和平面静密封，因此，所述一体式密封元件的压缩率W％为15％；

W％＝(d₀-h)/d₀

其中，d₀为一体式密封元件中胶圈的外径，h为沟槽深度；可根据相应的密封参数进行壳体开槽。

本发明应用一体式密封元件和立体式密封沟槽配合起到水平中开泵密封作用，通过在壳体密封环外周以及泵体密封面上开设密封沟槽，并将一体式密封元件安装于组合成的立体密封沟槽内，使泵内各个充液腔体形成独立的密封单元(即被密封液体的每个腔室相互独立)，从而达到防止充液腔之间以及充液腔与大气侧泄漏现象的发生。且使用的一体式密封元件不限于一次成型的模注橡胶圈及类似快速密封胶体；一体式密封元件可为一体式或粘接式或填充胶体，以达到水平轴面与径向的全包围密封效果。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。