[发明专利]多级泵用螺旋槽口环密封的设计方法

说明书

本发明公开了多级泵用螺旋槽口环密封的设计方法。它给出了螺旋槽口环最佳密封能力Δp、螺旋槽的相对槽深k₂、螺旋槽的槽深h、口环密封的间隙s、螺旋槽的螺旋角α、螺旋槽的相对槽宽k₁、螺旋槽的头数i、螺旋槽的槽宽a、螺旋槽的齿宽b、口环上螺旋槽长度l、口环的长度L等螺旋槽口环密封的几何参数的设计方法。采用本发明设计能提高螺旋槽口环密封的密封能力，减少容积损失，提高泵的效率。

技术领域

本发明专利属于泵技术领域,具体涉及一种多级泵用螺旋槽口环密封的设计方法。

背景技术

高压多级离心泵机组作为流体输送的关键设备，广泛应用于石油、化工、电力和钢铁等行业，如用于高压锅炉给水，大型化肥工业用液氨泵及甲氨泵等。这类多级离心泵中，由于实现密封的需要，大量存在密封口环。该类环形密封结构一方面影响泵内的级间泄漏量从而直接影响离心泵的效率，另一方面在密封间隙流道内的高压流体在高速转子的作用下，产生了较大的间隙流体力，对机组的动力学性能及动力学行为具有明显影响。

CN201982359U的实用新型中公开了“一种多级离心泵口环密封结构”。该方案包括壳体口环和叶轮口环,其中壳体口环与叶轮口环之间的配合面为锥形台阶面,壳体口环具有位于不同台阶锥面的壳体口环直密封段和壳体口环迷宫密封段,叶轮口环具有位于不同台阶锥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。与现有技术相比,该专利的口环密封效果好,离心泵容积效率高。CN204663958U的实用新型中公开了“多级泵叶轮口环密封结构”。该方案包括呈圆环状的密封本体,密封本体的密封部的横截面呈型,密封部包括平面状的底壁,分别与底壁工艺圆弧过渡的外密封环壁和内密封环壁。该实用新型通过径向密封和端面密封,形成多面密封,比现有的泵体密封环内径与叶轮密封环外径相配的一个面的密封结构相比,能够降低容积损失,提高泵效率、机械效率，并且该口环结构简单,设计巧妙。但上述口环密封结构难以适用于高温高压多级泵中，由于在高温高压多级泵中密封液体的粘度低，口环前后的压差高，一般的口环密封结构泄漏量大。并且上述两个实用新型并没有给出口环密封的几何结构参数的具体设计方法，这对于以后的推广使用存在障碍。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种多级泵用螺旋槽口环密封的设计方法，给出了螺旋槽口环密封几何结构参数的具体设计方法。本发明采用螺旋槽密封，能够有效解决高温高压多级泵的泄漏问题，并且给出口环密封几何结构参数的具体设计方法，有效提高口环密封运行的可靠性和稳定性，同时能够降低容积损失,提高多级泵的效率。

实现上述目的所采用的技术方案是：

多级泵用螺旋槽口环密封的设计方法，提供螺旋槽口环的主要几何参数，包括口环的长度L、口环上螺旋槽长度l、、螺旋槽的相对槽宽k₁、螺旋槽的头数i、螺旋槽的槽宽a、螺旋槽的齿宽b、口环密封的间隙s、螺旋槽的螺旋角α、螺旋槽的相对槽深k₂、螺旋槽的槽深h、口环最佳密封能力Δp等。

1.口环的长度L的设计公式：

式中：

L—口环的长度，m；

D—螺旋槽口环所在处的叶轮的直径，m；

ΔP—口环的前后压差，MPa。

2.口环上螺旋槽开槽部分的长度l的设计公式：

l＝[0.7881-0.08688cos(0.3791ΔP)+0.07916sin(0.3791ΔP)]L

式中：

l—口环上螺旋槽开槽部分的长度，m；

L—口环的长度，m；