專利名稱：用于旋轉(zhuǎn)動(dòng)力泵的密封室調(diào)節(jié)閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于處理或解決泥漿的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力泵。更具體地， 本發(fā)明涉及用于控制圍繞機(jī)械密封裝置的室的狀況和容納物的結(jié)構(gòu)和 方法，該機(jī)械密封裝置用于諸如旋轉(zhuǎn)動(dòng)力泵等的裝置。
背景技術(shù)：
旋轉(zhuǎn)動(dòng)力泵大致包括連接至驅(qū)動(dòng)軸的葉輪和葉輪在其中旋轉(zhuǎn)的泵 殼體。通過泵處理的流體可圍繞驅(qū)動(dòng)軸移動(dòng)至葉輪和殼體的驅(qū)動(dòng)側(cè)之 間的區(qū)域。因此，提供了機(jī)械密封裝置以密封驅(qū)動(dòng)軸防止流體圍繞驅(qū) 動(dòng)軸滲漏。驅(qū)動(dòng)軸的機(jī)械密封裝置通常由在密封裝置附近流動(dòng)的液體 冷卻和/或潤滑。有時(shí)候，用于沖洗系統(tǒng)的液體是泵在處理的流體。因 此，用于清水及化學(xué)處理泵中的機(jī)械密封裝置的沖洗系統(tǒng)是已知的。
在美國專利授予Pedersen的第5,605,436號(hào)專利和授予Rockwood 的第5,772,396號(hào)專利中公開了沖洗系統(tǒng)的示例。第5,772,396號(hào)專利 示出了一種密封結(jié)構(gòu)，其中采用了軟密封表面且在密封旋轉(zhuǎn)表面和固 定填料箱之間形成環(huán)面。該第5,772,396號(hào)專利產(chǎn)生的一個(gè)結(jié)果是如果 沒有一直保持密封裝置的沖洗，則有很大可能在密封表面干運(yùn)行。
在處理諸如泥漿等帶有固體物質(zhì)的流體的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力泵中，機(jī)械密 封裝置還受到與該密封裝置接觸的固體物質(zhì)的磨損。在一些用于處理 泥漿的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力泵中，可在機(jī)械密封裝置周圍提供擴(kuò)張區(qū)域或密封室。 通常形成在葉輪和泵殼體的后方的該擴(kuò)大的密封室提供了高壓、少量 氣體和少紊流的鎮(zhèn)靜室和密封環(huán)境。該密封室還提供了泵處理后的流 體以低速高壓循環(huán)通過的區(qū)域，從而冷卻和/或清潔密封裝置。
在一些系統(tǒng)中，冷卻流體被泵送至增壓的密封室，以保證沖洗流 體移出密封室流向泵殼體。在其他系統(tǒng)中，使流體以掃動(dòng)的方式在密 封室中循環(huán)，以冷卻密封表面，如授予Stirling的美國專利第5,195,867 號(hào)所公開的。在該第5,195,867號(hào)專利中，由于氣體通常從高壓區(qū)域流 向低壓區(qū)域，所以泵送的流體以低速和較高壓力循環(huán)通過密封室，從而增加密封室在正壓下運(yùn)行的可能性且減小氣體聚積的可能性。
然而對于一些類型的泥漿，具體地對于帶有高濃度的氣體、固體 物質(zhì)或懸浮的氣體和固體物質(zhì)的泥漿，氣穴會(huì)聚積在密封表面的區(qū)域 并引起干運(yùn)行情況。此外，在密封表面聚積的固體物質(zhì)會(huì)引起機(jī)械密 封的磨損，或者如果固體物質(zhì)積聚至足夠大的尺寸，該積聚的大尺寸 的固體物質(zhì)可破壞密封室中的表面并損壞密封表面。因此，干運(yùn)行情 況，暴露至密封室中積聚的固體物質(zhì)引起的磨損，或與大的固體物質(zhì) 結(jié)塊的沖撞引起的損壞，會(huì)使得機(jī)械密封裝置失效。
已知的用于機(jī)械密封的沖洗或冷卻系統(tǒng)不能解決上述問題。例如， 已知的系統(tǒng)可包括一個(gè)或多個(gè)靠近密封表面的沖洗孔以冷卻或潤滑密 封表面，但是該孔不能控制輸送至密封表面的沖洗流體的量，且如果 例如冷卻流體沖擊在干燥情況下運(yùn)行的高溫的密封裝置，會(huì)對密封表 面造成損壞。目前也沒有被設(shè)置成可除去或調(diào)節(jié)積聚在密封室中的固 體物質(zhì)的沖洗系統(tǒng)。此外，已知的沖洗系統(tǒng)中，當(dāng)靠近密封表面以帶 有固體物質(zhì)的流體沖洗時(shí)，會(huì)引起磨損或損壞。這些已知的沖洗系統(tǒng) 需要持續(xù)運(yùn)行以讓密封裝置起作用。沖洗系統(tǒng)失效或間斷會(huì)立即引起 密封失效。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種具有泵殼體、固定至泵軸的 葉輪、用于密封泵軸的機(jī)械密封裝置和與機(jī)械密封裝置相鄰的密封室 的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力泵，其還包括密封室調(diào)節(jié)裝置，該密封室調(diào)節(jié)裝置具有被 設(shè)置成穿過泵殼體且位于密封室內(nèi)的閥機(jī)構(gòu)，以通過間歇地和選擇性 地啟動(dòng)該至少一個(gè)閥機(jī)構(gòu)而改變密封室的狀況和容納物。
在本說明中，在使用術(shù)語"泵殼體"時(shí)，應(yīng)該明白其表示在正常 運(yùn)轉(zhuǎn)中圍繞葉輪的泵的所有部件。該部件可包括前和后殼體部分、前 和后襯墊以及連接至后殼體的框架板適配器。還應(yīng)該明白，本發(fā)明的 密封室調(diào)節(jié)裝置可被設(shè)置成穿過后殼體、后襯墊和框架板適配器中的 任何一個(gè)或多個(gè)或與之接觸。
該閥機(jī)構(gòu)可確保機(jī)械密封裝置在任何時(shí)間的正常運(yùn)行狀況，從而 延長泵的密封壽侖。盡管本發(fā)明的密封室調(diào)節(jié)閥機(jī)構(gòu)被描述成用于泥
8漿式的離心泵，然而該閥機(jī)構(gòu)可被設(shè)置成用于使用機(jī)械密封裝置的其 他形式的設(shè)備，包括例如清液泵和渦輪。
在一種實(shí)施方式中，泵還包括監(jiān)控裝置，監(jiān)控裝置用于監(jiān)控密封 室的狀況，并發(fā)送信號(hào)至與至少一個(gè)閥機(jī)構(gòu)通信的控制裝置，從而根 據(jù)從密封室中得到的狀況而選擇性地以及間歇地啟動(dòng)至少一個(gè)閥機(jī) 構(gòu)。在一種形式中，監(jiān)控裝置包括熱電偶，其被設(shè)置成監(jiān)控密封室中 靠近機(jī)械密封裝置處的溫度狀況，從而檢測引起密封裝置磨損的例如 過量固體物質(zhì)的出現(xiàn)。
在一種實(shí)施方式中，至少一個(gè)閥機(jī)構(gòu)可被選擇性地以及間歇地啟 動(dòng)，以可選地將流體引入密封室中或?qū)⒚芊馐业闹辽僖徊糠秩菁{物排 出泵外。
在一種實(shí)施方式中，閥機(jī)構(gòu)包括具有閥座的閥殼體和閥，閥與閥 座對準(zhǔn)。在一種實(shí)施方式中，殼體被設(shè)置成至少部分地位于旋轉(zhuǎn)動(dòng)力 泵的密封室中，以有效地將流體輸送至密封室，其包括密封表面和機(jī) 械密封裝置。在一種形式中，閥機(jī)構(gòu)包括第一端，在該第一端閥和閥 座可選擇性地移動(dòng)且該第一端朝向密封室內(nèi)部。
在一種實(shí)施方式中，彈簧壓在閥殼體和連接至閥的閥桿之間，以 可選地啟動(dòng)至少一個(gè)閥機(jī)構(gòu)。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，閥由彈簧按壓 以對準(zhǔn)閥座。還可安裝其他的用于將閥相對于閥座選擇性移動(dòng)的裝置。
在一種實(shí)施方式中，閥殼體具有設(shè)置在泵殼體以外的一端，該端 被配置成接收流體導(dǎo)管以向至少一個(gè)閥機(jī)構(gòu)提供沖洗流體，從而引入 至密封室中。在該機(jī)械啟動(dòng)的一種形式中，殼體的第二端(與閥座相 反的一端)被設(shè)置成位于密封室以外，且優(yōu)選地可從泵的泵殼體外側(cè) 接觸。在第二端的開口也可提供對被按壓的閥的接觸，從而可手動(dòng)地 操作閥。
在殼體的第二端的開口優(yōu)選具有螺紋，以容納類似的帶螺紋的管， 諸如將流體輸送至閥殼體的軟管或?qū)Ч芘渲谩９茌斔偷牧黧w被充分地 加壓以將閥從閥座脫離開，從而向密封室提供流體。除泵以外，流體 可由諸如加壓水箱或其他來源提供?？蛇x地，導(dǎo)管的另一端可連接至 泵的出口，從而將泵處理過的流體輸送至閥以輸送至密封室。如這里 所使用的，"流體"可包括液體、氣體或其混合物。閥機(jī)構(gòu)可包括壓力說明書第4/12頁
和流動(dòng)限制裝置，其改變流體流經(jīng)閥的流動(dòng)。
在一種實(shí)施方式中，閥的形狀被設(shè)置為朝向密封室和機(jī)械密封機(jī) 構(gòu)中進(jìn)行錐形的噴射。在一種形式中，閥大致是錐形，從而產(chǎn)生進(jìn)入 密封室的錐形流體噴射。因此，閥機(jī)構(gòu)在密封室中的設(shè)置和閥產(chǎn)生的 錐形的噴射方式使得流體圍繞密封室的表面而輸送，從而從密封室的 表面沖下并除去積聚的固體物質(zhì)。閥機(jī)構(gòu)還被設(shè)置成沿機(jī)械密封裝置 的密封表面的方向噴射，以向密封表面提供冷卻和潤滑。閥機(jī)構(gòu)還被 設(shè)置在密封室中以使得閥的錐狀噴射使大的氣泡破裂，并分散在空氣 濃度高的地方圍繞泵軸形成的環(huán)形氣泡群。將氣泡從該區(qū)域驅(qū)散改變 了密封室狀況，實(shí)現(xiàn)更加均勻的流體和固體物質(zhì)混合，改善了密封室 環(huán)境。
如上，閥機(jī)構(gòu)可選擇性地被手動(dòng)操作或通過將加壓流體引入閥機(jī) 構(gòu)的第二端而操作。因此，閥機(jī)構(gòu)可被手動(dòng)操作以打開閥，從而根據(jù) 要求產(chǎn)生從密封室的排出，改變密封室中固體物質(zhì)或氣體(如，空氣)
當(dāng)經(jīng)由流體導(dǎo)管提供流體的外部來源至閥機(jī)構(gòu)時(shí)，閥的配置確保 閥可適當(dāng)?shù)匚挥陂y座中央且適當(dāng)?shù)亻]合。將加壓流體輸送至殼體提供 了對閥殼體的沖洗以消除在閥殼體中固體物質(zhì)的聚積。
在本發(fā)明的示例性實(shí)施方式中，彈簧加載的閥結(jié)構(gòu)使得當(dāng)產(chǎn)生閥 的過大壓力時(shí)使得闊閉合。即，當(dāng)超過錐形彈簧的選定負(fù)載的壓力施 加在閥上時(shí)，位于閥上的錐形彈簧會(huì)自己閉合。閥機(jī)構(gòu)的自動(dòng)閉合防 止加壓流體的過量流動(dòng)，且防止過高壓力的沖洗流體到達(dá)密封室和密 封表面而將不必要的紊流引入密封室。圍繞閥的錐形彈簧具有另一個(gè) 優(yōu)點(diǎn)是作為限制孔，即隨著閥殼體中的壓力升高且閥打開，彈簧的線 圈閉合在一起限制流體流經(jīng)閥機(jī)構(gòu)。因此，錐形彈簧提供了壓力和流 動(dòng)限制裝置。由于彈簧的彎曲，固體物質(zhì)不能聚積在彈簧周圍，所以 螺旋彈簧還可自行清潔。
設(shè)置在密封室中的閥機(jī)構(gòu)的數(shù)量是可選的。在一個(gè)實(shí)施例中，多 個(gè)閥機(jī)構(gòu)穿過泵殼體并徑向地圍繞泵軸分布，各閥機(jī)構(gòu)可選擇性地和 間歇地啟動(dòng)。在其中的一種形式中，至少有三個(gè)閥機(jī)構(gòu)圍繞驅(qū)動(dòng)軸沿 周向均勻隔開布置?？捎辛鶄€(gè)或更多個(gè)閥機(jī)構(gòu)圍繞驅(qū)動(dòng)軸均勻地間隔開。
在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)閥機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)被設(shè)置成同步啟動(dòng)以從密封 室排出容納物或?qū)_洗流體引入至密封室。在另一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè) 閥機(jī)構(gòu)被設(shè)置成可變地啟動(dòng)，例如按照使圍繞驅(qū)動(dòng)軸的閥交替工作的 方式，使多個(gè)閥機(jī)構(gòu)中的一部分閥機(jī)構(gòu)被設(shè)置成從密封室排出容納物， 而另一部分閥機(jī)構(gòu)被設(shè)置成將沖洗流體引入至密封室。還可以使另外 一些閥機(jī)構(gòu)監(jiān)控密封室中的狀況，如壓力、溫度和諸如空氣和過量固 體物質(zhì)等的出現(xiàn)。
此外，可以選擇性地啟動(dòng)密封室調(diào)節(jié)閥機(jī)構(gòu)以根據(jù)密封室或密封 表面的具體狀況的測定而從密封室排出容納物或?qū)_洗流體引入至密 封室中。即，根據(jù)測定，例如密封室中出現(xiàn)過多氣體，從而很可能引 起氣泡的形成以及機(jī)械密封裝置的干運(yùn)行，可手動(dòng)地啟動(dòng)一些或所有 的閥機(jī)構(gòu)以從密封室釋放氣體，同時(shí)可啟動(dòng)其他閥機(jī)構(gòu)以將沖洗流體 引入至密封室，從而驅(qū)散大的氣穴并潤滑或冷卻密封室?？赏ㄟ^任何 適合的裝置(如熱電偶)的監(jiān)控而確定密封室中環(huán)境的條件或狀況。 可將監(jiān)控元件設(shè)置在密封室中，優(yōu)選位于密封表面或靠近密封表面處。
本發(fā)明的一個(gè)特征在于能夠選擇性地啟動(dòng)密封室調(diào)節(jié)閥機(jī)構(gòu)以改 變密封室中的環(huán)境情況或改變其中的容納物，從而實(shí)現(xiàn)對旋轉(zhuǎn)動(dòng)力泵 中的機(jī)械密封裝置的保養(yǎng)和維護(hù)的改進(jìn)。即，確定由于密封室中的不 利情況引起的密封裝置上的壓力或其即將失效，以及改變密封室中的 狀況以挽救密封裝置的能力，是本發(fā)明的最顯著優(yōu)點(diǎn)。參考下文中的 說明，這些和其他優(yōu)點(diǎn)都將更加明顯。
根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供了用于離心泵的密封室的調(diào)節(jié)閥，該 調(diào)節(jié)閥包括
閥殼體，其具有用于設(shè)置在泵的密封室中的第一端和用于設(shè)置在 泵的密封室以外的第二端；
設(shè)置在閥殼體的第一端的閥座和闊，并且被設(shè)置成朝向泵的密封 室的內(nèi)部；
設(shè)置在閥殼體的第二端出的開口，從而接觸設(shè)置在閥殼體的第一 端處的閥，開口與閥座流體連通且定向成可從泵的密封室的外側(cè)進(jìn)入； 禾口設(shè)置在閥殼體上位于第一端和第二端之間的結(jié)構(gòu)，以將閥殼體固 定至泵殼體。
在一種實(shí)施方式中，閥座和閥根據(jù)所接收到的密封室的狀況而選 擇性地以及間歇地啟動(dòng)。
在一種實(shí)施方式中，根據(jù)所接收到的密封室的狀況的啟動(dòng)是經(jīng)由 第二端可選地將流體引入至密封室中或?qū)⒚芊馐业娜菁{物的至少一部 分排出。
在一種實(shí)施方式中，閥的形狀被設(shè)置為朝向密封室和機(jī)械密封機(jī)
構(gòu)中提供錐形的噴射。 :
在一種實(shí)施方式中，第二端被配置成接收連接流體導(dǎo)管以向至少 一個(gè)閥機(jī)構(gòu)提供沖洗流體，從而引入至密封室中。
根據(jù)第三方面，本發(fā)明提供了一種用于將調(diào)節(jié)閥安裝在離心泵中
的方法，包括以下步驟
提供具有泵殼體、延伸進(jìn)入泵殼體的驅(qū)動(dòng)軸、連接至驅(qū)動(dòng)軸的一 端并設(shè)置在泵殼體中的葉輪和與圍繞驅(qū)動(dòng)軸設(shè)置的機(jī)械密封裝置相鄰 的密封室，密封室具有從密封室的內(nèi)部延伸至泵殼體的外側(cè)的開口；
提供具有閥殼體的調(diào)節(jié)閥，閥殼體包括位于閥殼體的第一端的閥 和閥座以及位于閥殼體的第二端的開口 ，閥殼體中的開口與閥和閥座 流體連通；
將閥殼體穿過密封室的開口而設(shè)置，并將閥殼體的第一端定位成 朝向密封室的內(nèi)部；及
將閥殼體固定至泵殼體，其中調(diào)節(jié)閥的第二端被設(shè)置成位于密封 室以外，調(diào)節(jié)閥的第二端的開口可被觸及以可被選擇性地啟動(dòng)。
根據(jù)第四方面，本發(fā)明提供了一種用于在離心泵中新裝配調(diào)節(jié)閥 的方法，包括以下歩驟
提供具有泵殼體、延伸進(jìn)入泵殼體的驅(qū)動(dòng)軸、連接至驅(qū)動(dòng)軸的一 端并設(shè)置在泵殼體中的葉輪和與圍繞驅(qū)動(dòng)軸設(shè)置的機(jī)械密封裝置相鄰 的密封室；
形成從密封室的內(nèi)部延伸至泵殼體的外側(cè)的密封室開口； 提供具有閥殼體的調(diào)節(jié)閥，閥殼體包括位于閥殼體的第一端的閥 和閥座以及位于閥殼體的第二端的開口 ，閥殼體中的開口與閥和閥座流體連通；
將閥殼體穿過密封室開口而設(shè)置，并將閥殼體的第一端定位成朝 向密封室的內(nèi)部；及
將閥殼體固定至泵殼體，其中調(diào)節(jié)閥的第二端被設(shè)置成位于密封 室以外，調(diào)節(jié)閥的第二端的開口可被觸及以可被選擇性地啟動(dòng)。
在一種實(shí)施方式中，形成密封室開口的步驟可通過在泵殼體上形 成孔而實(shí)現(xiàn)。


任何其它形式可落入發(fā)明內(nèi)容部分所公開的裝置的范圍內(nèi)，參考 附圖以示例的形式對該裝置的具體實(shí)施方式
進(jìn)行說明，其中
圖1是示出了泵的主要部件和本發(fā)明的調(diào)節(jié)閥的位置的離心泵的
縱向橫剖視圖，其中所述主要部件包括密封室；
圖2是進(jìn)一步示出調(diào)節(jié)閥的細(xì)節(jié)的泵的密封室的縱向橫剖放大視
圖3是本發(fā)明的密封室調(diào)節(jié)閥的橫剖放大視圖； 圖4示意性地示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該實(shí)施例采用了一種 系統(tǒng)以監(jiān)控密封室中的狀況。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了用于處理泥漿的離心泵10的局部剖視圖。泵10大體 包括泵殼體12，其又包括螺旋室14，該螺旋室14與吸入室16連接。 如所示，螺旋室14可優(yōu)選地包括前殼體18和后殼體20。在所示泵10 的具體實(shí)施方式
中，殼體襯墊22、 24安裝在前殼體18和后殼體20的 內(nèi)表面上。泵10還包括連接至后殼體20的框架板適配器28。框架板 襯墊插件30與框架板適配器28相鄰布置。
葉輪32被設(shè)置在泵殼體12中且被固定至延伸穿過框架板適配器 28的泵軸34上。泵軸34還延伸穿過軸承箱36，其中設(shè)置有一組軸承 (未示出)，所述軸承支撐泵軸34。泵軸34上開有鍵槽，用于連接電 動(dòng)機(jī)或傳動(dòng)帶機(jī)構(gòu)(未示出)。泵軸承箱36和電動(dòng)機(jī)的特征是本領(lǐng)域 公知的，且在此不再詳述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解。
13機(jī)械密封裝置40圍繞泵軸套58設(shè)置，并位于泵軸34延伸穿過框 架板適配器28的位置處。該機(jī)械密封裝置40阻止了液體從泵10中經(jīng) 由泵軸34周圍滲出。在泥漿泵10的該具體實(shí)施方式
中，泵10被設(shè)置 成包括密封室42，該密封室42包括圍繞機(jī)械密封裝置40的擴(kuò)大區(qū)域。 在圖1中示出了本發(fā)明的密封室調(diào)節(jié)閥機(jī)構(gòu)44的相對位置。
從圖1中的泵10的視圖應(yīng)該理解，通過殼體12中葉輪34的旋轉(zhuǎn) 所產(chǎn)生的抽吸使得流體進(jìn)入泵10的入口 48。葉輪32引導(dǎo)流體進(jìn)入螺 腔14，在該螺腔14中流體被從與該螺腔相切的出口 (未示出)排出。 處理后流體的壓力使得流體流經(jīng)形成在葉輪的后蓋52和泵10的框架 板襯墊插件30之間的間隙50，并進(jìn)入密封室^2。通常有固體物質(zhì)和 氣體混合在液體中。接著固體物質(zhì)聚積在密封室中，且甚至聚積在框 架板襯墊插件30和葉輪34的后蓋52上。該情況使得密封裝置40的 表面溫度升高。所以需要移除所述固體物質(zhì)和氣體以保證密封裝置40 不會(huì)因?yàn)閾p壞或干運(yùn)行而失效。因此密封室閥機(jī)構(gòu)44用于快速地改變 密封室42的狀況和容納物，以允許密封裝置40連續(xù)地運(yùn)轉(zhuǎn)而不會(huì)滲 漏，直到問題癥結(jié)得到糾正。
圖2示出了泵軸34和密封室42的一半的放大視圖，更好地示出 了機(jī)械密封裝置40和閥機(jī)構(gòu)44的元件。如上所述，泵軸34通過適當(dāng) 的裝置連接至葉輪32，這里示出了螺紋連接56。泵軸套58圍繞泵軸 34，且軸向地設(shè)置在葉輪32的輪軸部分59和釋放環(huán)60之間。泵軸套 58和釋放環(huán)60都隨泵軸34旋轉(zhuǎn)。
機(jī)械密封裝置40包括機(jī)械密封軸套62，其圍繞泵軸套58而設(shè)置， 且隨泵軸套58而旋轉(zhuǎn)。如圖2所示，旋轉(zhuǎn)密封蓋支架64固定至機(jī)械 密封軸套62上，并隨機(jī)械密封軸套62而旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)密封蓋支架64提 供了對隨著旋轉(zhuǎn)密封蓋支架64而旋轉(zhuǎn)的機(jī)械密封旋轉(zhuǎn)蓋(seal rotating face) 66的支撐。固定機(jī)械密封蓋68與機(jī)械密封旋轉(zhuǎn)蓋66鄰接，并 從而在其間形成密封表面70。通過多個(gè)帶動(dòng)銷76將固定機(jī)械密封蓋 68固定至機(jī)械密封板74。盡管未示出，多個(gè)偏動(dòng)彈簧設(shè)置在機(jī)械密封 板74和固定機(jī)械密封蓋68之間，以保持固定密封蓋68和旋轉(zhuǎn)蓋66 在密封表面70處的密封配合。還將O形環(huán)78設(shè)置在機(jī)械密封板74與 固定機(jī)械密封蓋68之間，以防止該機(jī)械密封板74與固定機(jī)械密封蓋68之間的滲漏。
示出密封室調(diào)節(jié)閥機(jī)構(gòu)44被設(shè)置成穿過機(jī)械密封板74中的開口 80。盡管僅示出了一個(gè)閥機(jī)構(gòu)44，然而應(yīng)該明白優(yōu)選地將多個(gè)這樣的 閥機(jī)構(gòu)44設(shè)置成沿周向圍繞泵軸34，且如所示穿過密封板74。在所 示實(shí)施例中，閥機(jī)構(gòu)44可優(yōu)選地螺紋連接至密封板74的開口 80中， 也可使用其他干涉配合或固定連接。在閥機(jī)構(gòu)44與螺紋開口 80之間 設(shè)置有0形環(huán)82。閥機(jī)構(gòu)44包括殼體90，該殼體90具有第一端92 和第二端94，其中所述第一端92朝向密封室42的內(nèi)部，而所述第二 端94被設(shè)置成位于泵殼體12的外部，從而提供對閥機(jī)構(gòu)44的驅(qū)動(dòng)。
圖3中示出了密封室調(diào)節(jié)閥機(jī)構(gòu)44的更具體細(xì)節(jié)，其中，很明顯， 殼體90設(shè)置有帶螺紋的頸部96，其容納在密封板74的相應(yīng)的帶螺紋 的開口80 (圖2)中。還示出，殼體90形成有內(nèi)部孔98，其從閥機(jī)構(gòu) 44的第一端92延伸至第二端94。在閥機(jī)構(gòu)44的第一端92，內(nèi)部孔 98形成了閥座100，當(dāng)閥機(jī)構(gòu)44處于閉合位置時(shí)閥102對準(zhǔn)該閥座 100，如所示。
閥102連接至同心地位于殼體卯的孔98中的閥桿106上。在所 示的具體實(shí)施方式
中，闊桿106是六角凸緣螺栓，其在第一端110處 具有六角凸緣頭部108，閥102壓靠在該六角凸緣頭部108上。平坦墊 圈112和鎖緊螺帽114旋至閥桿106的相反第二端116上。錐形彈簧 120被設(shè)置成圍繞閥桿106并被推壓在平坦墊圈112和孔98的向內(nèi)延 伸的肩部122之間。
閥機(jī)構(gòu)44的殼體90的第二端126被配置成帶螺紋的凹進(jìn)連接部 126，其可連接至液體導(dǎo)管，如軟管或其他管裝置(未示出)，以將液 體引入至閥機(jī)構(gòu)44。連接部126還提供了開口，通過該開口可接觸閥 桿106的第二端116以手動(dòng)地啟動(dòng)閥102，如下文中將詳細(xì)說明。
閥102是錐形，且該閥102所對準(zhǔn)的閥座100被設(shè)置成互補(bǔ)的錐 形。因此，當(dāng)液體經(jīng)由連接部126被引入閥殼體90的孔98時(shí)，液體 的壓力使得閥102脫離與閥座100的對準(zhǔn)狀態(tài)，并產(chǎn)生錐形的噴射。
參考圖2，示出了閥機(jī)構(gòu)44的殼體90的第一端92與密封板74 的向內(nèi)朝向密封室42的表面130齊平。所以，閥機(jī)構(gòu)44被設(shè)置成向 密封板74和密封表面70提供錐形噴射以洗去固體物質(zhì)，且具體地洗去積聚在所述表面和結(jié)構(gòu)上的固體物質(zhì)。將多個(gè)所述閥機(jī)構(gòu)44周向地
圍繞泵軸34而設(shè)置可保證基本沖掉密封室42中的固體物質(zhì)，至少在 使用中避免對機(jī)械密封裝置40的損壞。閥機(jī)構(gòu)44關(guān)于泵軸34的設(shè)置 還保證了對可能在密封室42中，具體地在密封表面70區(qū)域形成的較 大氣穴的充分消散。閥102所提供的錐形的噴射將較大的氣穴分裂為 較小的氣泡，氣泡更有效地分散至密封室42中的容納物中。閥殼體90 的第一端92的位置與密封板74的表面130齊平也避免了當(dāng)錐形噴射 引入置換流體(displacement fluid)時(shí)在密封室內(nèi)產(chǎn)生紊流。
閥102的錐形還使得流體平滑地圍繞閥桿106流經(jīng)殼體卯的孔 98。該因素保證固體物質(zhì)從閥機(jī)構(gòu)44被沖走。彈簧120的錐形與閥102 的錐形結(jié)合還保證閥桿106保持在殼體90的中央位置且彈簧120的錐 形提供了預(yù)加載條件，其保證閥102壓靠在閥座IOO上而適當(dāng)?shù)亻]合。
可從多種來源將置換流體引入閥機(jī)構(gòu)44的連接部126。例如，可 從泵的出口取得處理流體并通過任何業(yè)界已知的導(dǎo)管方式循環(huán)至閥機(jī) 構(gòu)44中。該置換流體還可以是氣體或從諸如水箱的外部來源提供的液 體。
本發(fā)明的閥機(jī)構(gòu)44還被設(shè)置成可通過經(jīng)由連接部126接觸閥桿 106而手動(dòng)啟動(dòng)。這可通過經(jīng)由連接部126插入工具與閥桿106的第二 端116接合而實(shí)現(xiàn)，從而使得閥桿106沿軸向移動(dòng)以將閥102從閥座 100脫離。閥機(jī)構(gòu)44的手動(dòng)啟動(dòng)使得閥機(jī)構(gòu)44可打開以根據(jù)需要從密 封室42排出氣體、液體和固體物質(zhì)。 一旦氣體、液體和固體物質(zhì)從閥 機(jī)構(gòu)被排出，可通過閉合閥102，接著從連接至連接部126的流體導(dǎo)管 將流體引入閥殼體90，將任何殘余固體物質(zhì)從閥機(jī)構(gòu)44沖走。
密封室42和密封表面70的狀況可通過任何適當(dāng)?shù)谋O(jiān)控裝置或設(shè) 備監(jiān)控以使得閥44可根據(jù)需要間歇地啟動(dòng)，從而改變密封室42中的 條件和容納物。如圖4中示意地示出，示例性的監(jiān)控裝置120是設(shè)置 在與固定機(jī)械密封蓋68相鄰處的熱電偶122，從而位于或接近密封表 面70。熱電偶122可監(jiān)控密封表面70的溫度并產(chǎn)生信號(hào)，該信號(hào)通過 電線126被傳遞至控制裝置128，控制裝置128位于泵的殼體12外部。 控制裝置128經(jīng)由電線132與電磁閥136電連接，電磁閥136又連接 至調(diào)節(jié)閥機(jī)構(gòu)44。因此，當(dāng)關(guān)于密封表面70或密封室42的溫度數(shù)據(jù)從熱電偶122 發(fā)送至控制裝置128時(shí)，控制裝置128處理該數(shù)據(jù)并確定什么時(shí)候適 合發(fā)送信號(hào)至閥102以通過電磁閥136的動(dòng)作打開閥102。閥102打開 以允許排出密封室42中的一些容納物或者允許將流體通過闊機(jī)構(gòu)44 引入至密封室42。所以，控制裝置128還控制流體的來源，以根據(jù)狀 況指示提供流體至閥殼體90?？墒褂靡粋€(gè)或多個(gè)控制裝置128以操作 多個(gè)閥44，且可使得控制裝置128在其間彼此交流數(shù)據(jù)。
監(jiān)控裝置的其他實(shí)施方式可包括設(shè)置成與固定機(jī)械密封蓋68相鄰 的振動(dòng)或其他物理傳感器，從而位于或接近密封表面70處。與上述裝 置的方式相似，在密封表面70的區(qū)域中的振動(dòng)傳感器可監(jiān)控泵在運(yùn)行 中的穩(wěn)定性，且產(chǎn)生信號(hào)，該信號(hào)以上文中所述的方式傳送至控制裝 置128，以產(chǎn)生改變，例如允許密封室42中的一些容納物排出或者允 許流體經(jīng)由閥機(jī)構(gòu)44引入密封表面70的區(qū)域。在另一些實(shí)施例中， 可使用機(jī)械臂，而不必采用啟動(dòng)閥桿106軸向運(yùn)動(dòng)的電磁閥。
離心泵還可被設(shè)置成具有多個(gè)圍繞泵軸34的閥機(jī)構(gòu)44，如上所 述，其中所有的閥機(jī)構(gòu)44同時(shí)以相同的方式啟動(dòng)。即，所有的閥機(jī)構(gòu) 44可同時(shí)一起啟動(dòng)，以允許將流體引入密封室42或?qū)⒘黧w從密封室 42排出?？蛇x地，閥機(jī)構(gòu)44可獨(dú)立啟動(dòng)或交替啟動(dòng)(例如，閥機(jī)構(gòu) 44以每隔兩個(gè)的方式啟動(dòng)，以將流體引入至密封室42中)，以在密封 室42中提供針對密封室42的當(dāng)前狀況的特定調(diào)節(jié)效果。
可通過將殼體90裝配在框架板適配器28、后殼體20、框架板(后) 襯墊30和機(jī)械密封板74中的至少一個(gè)上而將密封室調(diào)節(jié)閥44安裝在 泵中，只要可接觸到密封室42即可。在具有新泵的通常情況下，這些 部件中的一個(gè)上可制造有孔和用于容納殼體90的裝配機(jī)構(gòu)，如螺紋。 在泵的泵殼體上沒有制造孔的情況下，要將密封室調(diào)節(jié)閥44裝配在該 泵上，操作者需要在殼體上做出合適的孔以確保殼體90進(jìn)入室42。這 樣的孔可通過標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，如鉆孔、沖孔、切割、焊接等產(chǎn)生。
現(xiàn)在已經(jīng)對密封室閥的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了說明，本發(fā)明具有至 少下述優(yōu)點(diǎn)
1. 能夠減少機(jī)械密封室中的磨損；
2. 能夠減少機(jī)械密封裝置本身的磨損；3. 能夠用于將聚積的固體物質(zhì)從密封室沖走；
4. 能夠除去或轉(zhuǎn)移密封室中的氣體以防止密封的干運(yùn)行；
5. 當(dāng)結(jié)合抽氣使用時(shí)，能夠阻止氣體聚積在葉輪入口處，延遲氣 塞(air locking)的發(fā)生；
6. 可間歇使用，不會(huì)因一段時(shí)間未被使用而堵塞。 盡管本發(fā)明的密封室調(diào)節(jié)閥機(jī)構(gòu)具體地適用于改變離心泥漿泵中
的密封室的條件和容納物，然而本發(fā)明的閥機(jī)構(gòu)還可適用于其他目的 的任何數(shù)量任何類型的泵。因此，本發(fā)明這里參考具體的閥機(jī)構(gòu)的結(jié) 構(gòu)和位置僅作為示例的方式而不作為限制。
此外，本發(fā)明不限于用于實(shí)施方式的說明中的具體機(jī)械密封裝置， 應(yīng)該明白本發(fā)明可應(yīng)用于以相似方式運(yùn)行的所有技術(shù)上相似的機(jī)械密 封裝置以實(shí)現(xiàn)相似的技術(shù)目的。
在所附權(quán)利要求和前述說明中，除了上下文要求以外，由于語言 表達(dá)或必要的含意，術(shù)語"包括"及其變形用于包含的意思，即表示 具有所述特征但不排除在方法和裝置的其他實(shí)施方式中具有附加特征 或其他特征。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)動(dòng)力泵，其包括泵殼體、固定至泵軸的葉輪、用于密封所述泵軸的機(jī)械密封裝置和與所述機(jī)械密封裝置相鄰的密封室，還包括密封室調(diào)節(jié)裝置，所述密封室調(diào)節(jié)裝置具有至少一個(gè)閥機(jī)構(gòu)，所述至少一個(gè)閥機(jī)構(gòu)被設(shè)置成穿過所述泵殼體且在所述密封室中內(nèi)定位，以通過間歇地和選擇性地啟動(dòng)所述至少一個(gè)閥機(jī)構(gòu)而改變所述密封室的狀況和容納物。
2. 如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力泵，還包括監(jiān)控裝置，所述監(jiān)控裝置用于監(jiān)控所述密封室的狀況并發(fā)送信號(hào)至與所述至少一個(gè)閥機(jī)構(gòu) 通信的控制裝置，從而根據(jù)得到的所述密封室的狀況而選擇性地以及 間歇地啟動(dòng)所述至少一個(gè)閥機(jī)構(gòu)。
3. 如權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力泵，其中所述監(jiān)控裝置包括熱電偶。
4. 如權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力泵，其中所述至少一個(gè)閥機(jī)構(gòu)可 選擇性地以及間歇地啟動(dòng)，以可選地將流體引入所述密封室中或?qū)⑺?述密封室的至少一部分容納物排出所述泵外。
5. 如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力泵，其中所述至少一個(gè)閥機(jī)構(gòu)可 選擇性地以及間歇地啟動(dòng)，以可選地將流體引入所述密封室中或?qū)⑺?述密封室的至少一部分容納物排出所述泵外。
6. 如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力泵，其中所述至少一個(gè)閥機(jī)構(gòu)還 包括具有閥座的閥殼體和閥，所述閥定位成與所述閥座對準(zhǔn)。
7. 如權(quán)利要求6所述的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力泵，其中所述閥的形狀被設(shè)置為 朝向所述密封室和所述機(jī)械密封裝置中提供錐形的噴射。
8. 如權(quán)利要求6所述的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力泵，還包括推壓在所述閥殼體和連接至所述閥的閥桿之間的彈簧，以選擇性地啟動(dòng)所述至少一個(gè)閥機(jī) 構(gòu)。
9. 如權(quán)利要求6所述的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力泵，其中所述閥殼體具有設(shè)置在 所述閥殼體以外的一端，該端被配置成接納連接流體導(dǎo)管，用于向所 述至少一個(gè)閥機(jī)構(gòu)提供沖洗流體以弓I入所述密封室中。
10. 如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力泵，其中所述至少一個(gè)閥機(jī)構(gòu)被 手動(dòng)啟動(dòng)。
11. 如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力泵，其中所述至少一個(gè)閥機(jī)構(gòu)被 機(jī)械啟動(dòng)。
12. 如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力泵，其中所述至少一個(gè)閥機(jī)構(gòu)還 包括穿過所述泵殼體并圍繞所述泵軸徑向分布的多個(gè)閥機(jī)構(gòu)，各所述 閥機(jī)構(gòu)被選擇性地以及間歇地啟動(dòng)。
13. 如權(quán)利要求12所述的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力泵，其中所述多個(gè)閥機(jī)構(gòu)的結(jié) 構(gòu)被設(shè)置成同步啟動(dòng)以從所述密封室排出容納物或?qū)_洗流體引入所 述密封室。
14. 如權(quán)利要求12所述的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力泵，其中所述多個(gè)閥機(jī)構(gòu)被設(shè) 置成可變地啟動(dòng)，其中所述多個(gè)閥機(jī)構(gòu)中的一部分閥機(jī)構(gòu)被設(shè)置成從 所述密封室排出容納物，而所述多個(gè)閥機(jī)構(gòu)中的另一部分閥機(jī)構(gòu)被設(shè) 置成將沖洗流體引入所述密封室。
15. 如權(quán)利要求14所述的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力泵，其中所述多個(gè)閥機(jī)構(gòu)的再 一部分閥機(jī)構(gòu)設(shè)置有用于監(jiān)控所述密封室中的狀況的監(jiān)控裝置。
16. 如權(quán)利要求14所述的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力泵，其中通過控制裝置啟動(dòng)所 述多個(gè)閥機(jī)構(gòu)，以根據(jù)接收到的所述密封室中的狀況而啟動(dòng)所述多個(gè)閥機(jī)構(gòu)。
17. 如權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力泵，還包括連接至所述閥機(jī)構(gòu)的壓力和流動(dòng)限制裝置。
18. 如權(quán)利要求17所述的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力泵，其中所述壓力和流動(dòng)限制 裝置為與閥座互相連接的錐形彈簧。
19. 一種用于離心泵的密封室的調(diào)節(jié)閥，包括閥殼體，其具有用于設(shè)置在泵的所述密封室內(nèi)的第一端和用于設(shè)置在泵的所述密封室以外的第二端；設(shè)置在所述閥殼體的所述第一端的閥座和閥，并且所述閥座和閥 被設(shè)置成朝向泵的密封室的內(nèi)部；設(shè)置在所述閥殼體的所述第二端處的開口，從而接觸設(shè)置在所述 閥殼體的所述第一端處的所述閥，所述開口與所述閥座流體連通，且 被定位成可從泵的所述密封室的外側(cè)觸及；和設(shè)置在所述閥殼體上位于所述第一端和所述第二端之間的結(jié)構(gòu)， 以將所述閥殼體固定至泵殼體。
20. 如權(quán)利要求19所述的調(diào)節(jié)閥，其中所述閥座和所述閥可根據(jù) 接收到的所述密封室中的狀況被選擇性地以及間歇地啟動(dòng)。
21. 如權(quán)利要求20所述的調(diào)節(jié)閥，其中根據(jù)接收到的所述密封室 中的狀況做出的所述啟動(dòng)通過所述第二端可選地將流體引入所述密封 室或?qū)⑺雒芊馐业娜菁{物的至少一部分排出。
22. 如權(quán)利要求19所述的調(diào)節(jié)閥，其中所述閥的形狀被設(shè)置為朝 向所述密封室和所述機(jī)械密封裝置中提供錐形的噴射。
23. 如權(quán)利要求19所述的調(diào)節(jié)閥，其中所述第二端被配置成接納 連接流體導(dǎo)管，用于向所述至少一個(gè)閥機(jī)構(gòu)提供沖洗流體以引入所述密封室。
24. —種用于將調(diào)節(jié)閥安裝在離心泵中的方法，包括以下步驟 提供一離心泵，其具有泵殼體、設(shè)置成延伸進(jìn)入所述泵殼體的驅(qū)動(dòng)軸、連接至所述驅(qū)動(dòng)軸的一端并設(shè)置在所述泵殼體中的葉輪和與圍 繞所述驅(qū)動(dòng)軸設(shè)置的機(jī)械密封裝置相鄰的密封室，所述密封室具有從 所述密封室的內(nèi)部延伸至所述泵殼體的外側(cè)的開口；提供具有閥殼體的調(diào)節(jié)閥，所述閥殼體包括位于所述閥殼體的第 一端的閥和閥座以及位于所述閥殼體的第二端的開口，所述閥殼體中的所述開口與所述閥和所述閥座流體連通；將所述閥殼體穿過所述密封室的開口而設(shè)置，并將所述閥殼體的 所述第一端定位成朝向所述密封室的內(nèi)部；及將所述閥殼體固定至所述泵殼體，其中所述調(diào)節(jié)閥的所述第二端 被設(shè)置成位于所述密封室以外，所述調(diào)節(jié)閥的所述第二端處的開口可 被觸及以選擇性地啟動(dòng)。
25. —種用于在離心泵中新裝配調(diào)節(jié)閥的方法，包括以下步驟 提供一離心泵，其具有泵殼體、設(shè)置成延伸進(jìn)入所述泵殼體的驅(qū)動(dòng)軸、連接至所述驅(qū)動(dòng)軸的一端并設(shè)置在所述泵殼體中的葉輪和與圍 繞所述驅(qū)動(dòng)軸設(shè)置的機(jī)械密封裝置相鄰的密封室；形成從所述密封室的內(nèi)部延伸至所述泵殼體的外側(cè)的密封室開□;提供具有閥殼體的調(diào)節(jié)閥，所述閥殼體包括位于所述閥殼體的第 一端的閥和閥座以及位于所述閥殼體的第二端的開口，所述閥殼體中 的所述開口與所述閥和所述閥座流體連通；將所述閥殼體穿過所述密封室開口而設(shè)置，并將所述閥殼體的所 述第一端定位成朝向所述密封室的內(nèi)部；及將所述閥殼體固定至所述泵殼體，其中所述調(diào)節(jié)閥的所述第二端 被設(shè)置成位于所述密封室以外，所述調(diào)節(jié)閥的所述第二端處的開口可 被觸及以選擇性地啟動(dòng)。
26.如權(quán)利要求25所述的用于在離心泵中新裝配調(diào)節(jié)閥的方法， 其中所述形成密封室開口的步驟通過在所述泵殼體中形成孔而實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
在一種旋轉(zhuǎn)動(dòng)力泵中，將密封室調(diào)節(jié)閥機(jī)構(gòu)設(shè)置成至少部分地位于泵的密封室中以可選擇性地和間歇地輸送流體或從密封室排出容納物，從而改變密封室的狀況或容納物并有效地保護(hù)機(jī)械密封裝置，避免由于諸如固體物質(zhì)積聚或氣壓引起的失效。調(diào)節(jié)閥機(jī)構(gòu)可由與監(jiān)控裝置通信的控制裝置啟動(dòng)，監(jiān)控裝置確定密封室的狀況，具體說是確定機(jī)械密封表面的狀況。
文檔編號(hào)F04D15/00GK101595306SQ200880003625
公開日2009年12月2日 申請日期2008年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月30日
發(fā)明者凱文·布施科普 申請人:威爾斯拉里集團(tuán)公司