組合式機械密封軸封箱的製作方法

2023-05-22 17:00:11

專利名稱：組合式機械密封軸封箱的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種密封軸封箱，尤其涉及一種組合式機械密封軸封箱。
背景技術：
在化工泵使用過程中，大約有67%的故障是同於泵軸的機械密封失效所致。因此， 化工泵用戶深為更換機械密封耗資費力所困擾。如何提高各種工況下機械密封運行的壽命，是各國泵行業技術改進的主攻方向。影響化工泵機械密封壽命的原因之一是由於機械密封外圓與軸封箱內壁之間空隙太小，一方面機械密封在旋轉時產生的熱量不易散發，造成密封環工作表面溫升過高，縮短機械密封壽命；另一方面，對於輸送含有固體顆粒或纖維狀物料的泵，因空隙過小常造成介質聚積，加快了密封面磨損，使機械密封過早失效。針對這個問題，世界各主要泵製造商都相繼增大了軸封箱尺寸，大尺寸的軸封箱對延長機械密封的壽命起了積極作用，但是由於結構所限，軸封箱中介質流動紊亂自循環衝洗效果仍然不好，有待進一步改進。影響機械密封壽命的另一個原因是裝配和安裝質量。國外在這方面的改進是採用組合式機械密封，即將軸套、機械部件等集裝為一體，由機封製造商保證了裝配精度後一併裝在泵軸上，從而對機械密封安裝人員的技術水平要求可降低，又能保證機封的安裝質量。 但現有的組合式機封結構複雜、製造費用高，尤其是其中的補償元件(即彈簧)因直接與輸送介質接觸，在強腐蝕介質中就需用特殊材料製造，這不僅將進一步增大成本，而且仍將嚴重影響機械密封的壽命。

實用新型內容本實用新型的目的在於克服現有技術存在的以上問題，提供一種組合式機械密封軸封箱。為實現本實用新型的目的組合式機械密封軸封箱，包括有泵軸，所述的泵軸外設置有軸套，其中所述泵軸的一端設置有葉輪，所述的葉輪後設置有輪轂；所述的軸套從輪轂向後延伸依次安裝有傳動座、旋轉環、靜環、彈簧、壓蓋與端蓋，構成機械密封區域，所述的械密封區域外設有泵蓋。進一步地，上述的組合式機械密封軸封箱，其中，所述的端蓋通過集裝片與軸套相連，所述集裝片通過壓緊螺釘連接有卡環。更進一步地，上述的組合式機械密封軸封箱，其中，所述的傳動座與軸套螺紋連接；所述的旋轉環通過旋轉環傳動座上銷孔裡的傳動銷與傳動座相連；所述的靜環通過靜環座同時與彈簧、壓蓋相連。更進一步地，上述的組合式機械密封軸封箱，其中，所述的旋轉環座與傳動座之間，靜環座與壓蓋之間均設有0型圈。更進一步地，上述的組合式機械密封軸封箱，其中，所述的機械密封區域內設置有導流筒，所述導流筒的一端與壓蓋臺階的端頭連為一體，另一端伸至靜環與旋轉環的接觸面處。更進一步地，上述的組合式機械密封軸封箱，其中，所述的壓蓋下方開有進水口， 壓蓋上方開有出水口。再進一步地，上述的組合式機械密封軸封箱，其中，所述的葉輪背面延伸有背葉片。採用本實用新型技術方案，有如下優點1、軸封箱的大錐角空腔，不僅使機械密封置於寬敞的空腔中，而且還和葉輪上的背葉片、空腔內壁上的導流葉片配合，在軸封箱內形成強有力的自衝洗流場，衝洗效果好，不需要另為泵配置外衝洗系統，因此，特別適用於輸送含固體顆粒介質的泵。2、傳動座與軸套分為兩件，用螺蚊連接，既便於加工傳動座凹槽中的傳動銷孔，節省材料，又便於更換傳動座以及不同材質的旋轉環、靜環，來適應不同輸送介質的需要。3、補償元件(即彈簧)設計與介質隔離，降低了製造材料耐蝕性能要求和成本，節省了昂貴的特種金屬。4、機封內增設的導流筒，有效地實現了機封內強制循環冷卻， 並與本實用新型的其它結構協同，進一步延長了機械密封的壽命。5、將軸套與葉輪之間的密封從常規的軸向端面密封改為徑向密封，可降低製造加工精度要求，在一定範圍內自由地調節葉輪軸向間隙，而不影響機封的端面比壓。6、延長了機械密封和軸承的壽命。TH泵的軸徑比國外相同規格的泵為細，這是IE型泵故障多的根源，我們參考美國Goulds泵廠 3196系列化工泵的軸徑，將泵軸加粗。7、按國外化工泵的結構，後側軸承改用雙列角接觸軸承，軸承內外圈均固定，前軸承外圈軸向不固定，雙列軸承本身的軸向遊隙限制了軸的軸向竄動量在0. 03mm之間，這個特點減輕了軸向振動，並限制了機封端面之間的壓力波動， 延長機封壽命。IEJ型泵的軸承承載能力比相同規格和IH型泵增大70-110%。8、葉輪與泵軸用螺紋連接，裝拆方便，葉輪入口寬敞，流動條件好。泵運轉時液體的反作用力和停泵時液體倒灌的衝力均使葉輪上緊，消除了傳統泵結構中的軸端葉輪螺母鬆動的可能，IEJ型泵也採用此先進的結構方式，並且在葉輪與軸套之間用自緊式0型圈密封，比用平墊片密封可靠。9、IH型泵的泵體和軸承座之間用中間連接座相連，使整個系列產品中軸承座的種類減少，但增加了機加工量，並產生加工誤差積累。IEJ型泵將中間連接座與軸承座合為一體，同心度提高。為了能適用於較高溫度的介質，國外化工泵的軸承座和軸封箱都可設置冷卻夾套，有固定式和活動式兩種方式，後者便於清理夾套內的水垢，並且便於根據使用條件決定是否安裝水套蓋板，以節省費用。IEJ型泵即採取此結構方式。為滿足AP1610標準規定的泵應能連續動轉至少三年的要示，泵軸穿過兩個軸承蓋處的密封，用常見的骨架式油封是無法達到的。因此該標準2. 9. 2. 7條規定應使用迷宮密封，禁用接觸式油封，本設計泵用非接觸式迷宮密封，無摩擦，使用可靠，不漏油。本實用新型的目的、優點和特點，將通過下面優先實施例的非限制性說明進行圖示和解釋，這些實施例是參照附圖僅作為例子給出的。

圖1是組合式機械密封軸封箱的構造示意圖。圖中各附圖標記的含義如下1 葉輪2 背葉片3輪轂4泵蓋[0018]5導流葉片6傳動座[0019]7傳動銷孔8旋轉環[0020]9旋轉環座10靜環[0021]11靜環座12彈簧[0022]13壓蓋14進水口[0023]15出水口16導流筒[0024]17立而蓋18集裝片[0025]19卡環20壓緊螺釘[0026]21軸套220型圈[0027]23泵軸24軸封箱
具體實施方式
如圖1所示的組合式機械密封軸封箱，包括有泵軸23，在泵軸23外設置有軸套 21，其與眾不同之處在於本實用新型所採用的泵軸23的一端設置有葉輪1，在葉輪1後設置有輪轂3。並且，在軸套21從輪轂3向後延伸依次安裝有傳動座6、旋轉環8、靜環10、彈簧12、壓蓋13與端蓋17，構成機械密封區域。同時，所述的械密封區域外設有泵蓋4。結合本實用新型一較佳的實施方式來看，所述的端蓋17通過集裝片18與軸套21 相連，所述集裝片18通過壓緊螺釘20連接有卡環19。由此，實現較佳的進行輔助固定。進一步來看，傳動座6與軸套21螺紋連接，具體來說該旋轉環8通過旋轉環8傳動座6上銷孔裡的傳動銷與傳動座6相連。靜環10通過靜環座11同時與彈簧12、壓蓋13 相連。這樣，解決了已有技術中因傳動座6與軸套21直接加工為一體，而導致的材料浪費和傳動座6凹槽內傳動銷孔7加工困難的問題。再進一步來看，考慮到能夠防止輸送介質進入機械密封內，旋轉環座9與傳動座6 之間，靜環座11與壓蓋13之間均設有0型圈22。同時，機械密封區域內設置有導流筒16， 導流筒16的一端與壓蓋13臺階的端頭連為一體，另一端伸至靜環10與旋轉環8的接觸面處。這樣，當冷卻水從壓蓋13的進水口 14進入就可經導流筒16的外圍被引至靜環10與旋轉環8接觸面的內側，對其強制冷卻，然後經過導流筒16與軸套21之間的環形通道，從壓蓋13上方的出水口 15流出。並且，壓蓋13等機封部件包覆在機械密封內的彈簧12採用靜止式大彈簧12，位於導流筒16外側的壓蓋13臺階與靜環10 (實際上是靜環座11)之間，由於不與輸送介質接觸，加之自由空間大，不僅降低了耐蝕要求，面且降低了結水垢的敏感性。同時，在壓蓋13下方開有進水口 14，壓蓋13上方開有出水口 15。葉輪1背面延伸有背葉片2。因而軸封箱M的空腔呈大錐角環形空腔。按以上結構、安裝位置裝配的機械密封經高速成合格產品後，就可完整安裝於泵軸23上，用緊定螺釘進行軸向定位並傳遞泵軸23轉矩使機封與軸同步旋轉。為了降低製造加工精度，使泵軸23和葉輪1可在一定範圍自由地軸向移動，在不影響組合式機械密封的端面比壓力，軸套21的內孔與相連的葉輪1輪轂3的外圓柱面匹配，葉輪1輪轂3插入軸套21內孔後，兩者之間的徑向間隙用ο型圈22密封。當需要調節葉輪1背葉片2與泵蓋4之間的軸向間隙時，鬆開緊定螺釘20即可。[0036]從本實用新型的實施過程來看，當組合式機械密封裝配於泵軸23上後，就與葉輪 1、泵蓋4 一起構成軸封箱M。該軸封箱M因泵蓋4尾部為漏鬥形，使之軸封箱M內的空腔呈大錐角環形空腔。泵蓋4內壁上沿軸向還鑄造有導流葉片5。導流葉片5為四片以上， 每片都從泵蓋4頭向尾部延伸至旋轉環8與靜環10的接觸面處，這樣就將軸封箱M內的空腔分隔成若干個循環室，由於流體在其中的循環阻力小，再加上葉輪1上背葉片2的抽液作用，流體在每個循環室內就形成了如附圖所示方向的強烈循環，既有效地帶走了旋轉環8 與靜環10之間的摩擦熱，又避免了固體顆粒聚積。除此之外，導流葉片5還可減小軸封箱 24中流體的有害迴轉功耗。為了讓軸封箱M內空腔裡的液體能有序流動，空腔內壁上有導流葉片5。當把組合式機械密封置於寬敞的大錐角環形空腔的軸封箱M中，旋轉環8和靜環10就正好處於軸封箱M的擴大部分。葉輪1轉動時，其後蓋板上的背葉片2和軸封箱M中的導流葉片 5配合，就可使液體介質在空腔內產生有序的強烈循環，一方面無需從泵外通入衝洗就實現了有效的自部洗，另一方面又將旋轉與靜環10摩擦面上產生產熱量及時帶走，並避免了介質中固體顆粒在旋轉環8與靜環10接觸面積聚，造成磨損，從而延長了機械密封的壽命。此外，本技術方案還將組合式機械密封中彈簧12設計成包覆在機械密封內，使之不與輸送介質接觸，降低了耐蝕要求和成本，同時也延長了使用壽命。通過上述的文字表述並結合附圖可以看出，採用本實用新型後，有如下優點1、軸封箱的大錐角空腔，不僅使機械密封置於寬敞的空腔中，而且還和葉輪上的背葉片、空腔內壁上的導流葉片配合，在軸封箱內形成強有力的自衝洗流暢，衝洗效果好， 不需要另為泵配置外衝洗系統，因此，特別適用於輸送含固體顆粒介質的泵。2、傳動座與軸套分為兩件，用螺蚊連接，既便於加工傳動座凹槽中的傳動銷孔，節省材料，又便於更換傳動座以及不同材質的旋轉環、靜環，來適應不同輸送介質的需要。3、補償元件(即彈簧)設計與介質隔離，降低了製造材料耐蝕性能要求和成本，節省了昂貴的特種金屬。4、機封內增設的導流筒，有效地實現了機封內強制循環冷卻，並與本實用新型的其它結構協同，進一步延長了機械密封的壽命。5、將軸套與葉輪之間的密封從常規的軸向端面密封改為徑向密封，可降低製造加工精度要求，在一定範圍內自由地調節葉輪軸向間隙，而不影響機封的端面比壓。6、延長了機械密封和軸承的壽命。TH泵的軸徑比國外相同規格的泵為細，這是IE 型泵故障多的根源，我們參考美國Goulds泵廠3196系列化工泵的軸徑，將泵軸加粗。7、按國外化工泵的結構，後側軸承改用雙列角接觸軸承，軸承內外圈均固定，前軸承外圈軸向不固定，雙列軸承本身的軸向遊隙限制了軸的軸向竄動量在0. 03mm之間，這個特點減輕了軸向振動，並限制了機封端面之間的壓力波動，延長機封壽命。IEJ型泵的軸承承載能力比相同規格和IH型泵增大70-110%。8、葉輪與泵軸用螺紋連接，裝拆方便，葉輪入口寬敞，流動條件好。泵運轉時液體的反作用力和停泵時液體倒灌的衝力均使葉輪上緊，消除了傳統泵結構中的軸端葉輪螺母鬆動的可能，IEJ型泵也採用此先進的結構方式，並且在葉輪與軸套之間用自緊式0型圈密封，比用平墊片密封可靠。9、IH型泵的泵體和軸承座之間用中間連接座相連，使整個系列產品中軸承座的種類減少，但增加了機加工量，並產生加工誤差積累。IEJ型泵將中間連接座與軸承座合為一體，同心度提高。為了能適用於較高溫度的介質，國外化工泵的軸承座和軸封箱都可設置冷卻夾套，有固定式和活動式兩種方式，後者便於清理夾套內的水垢，並且便於根據使用條件決定是否安裝水套蓋板，以節省費用。IEJ型泵即採取此結構方式。為滿足AP1610標準規定的泵應能連續動轉至少三年的要示，泵軸穿過兩個軸承蓋處的密封，用常見的骨架式汕封是無法達到的。因此該標準2. 9. 2. 7條規定應使用迷宮密封，禁用接觸式油封，本設計泵用非接觸式迷宮密封，無摩擦，使用可靠，不漏油。 當然，以上僅是本實用新型的具體應用範例，對本實用新型的保護範圍不構成任何限制。除上述實施例外，本實用新型還可以有其它實施方式。凡採用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本實用新型所要求保護的範圍之內。
權利要求1.組合式機械密封軸封箱，包括有泵軸，所述的泵軸外設置有軸套，其特徵在於所述泵軸的一端設置有葉輪，所述的葉輪後設置有輪轂；所述的軸套從輪轂向後延伸依次安裝有傳動座、旋轉環、靜環、彈簧、壓蓋與端蓋，構成機械密封區域，所述的械密封區域外設有慄蓋。
2.根據權利要求1所述的組合式機械密封軸封箱，其特徵在於所述的端蓋通過集裝片與軸套相連，所述集裝片通過壓緊螺釘連接有卡環。
3.根據權利要求1所述的組合式機械密封軸封箱，其特徵在於所述的傳動座與軸套螺紋連接；所述的旋轉環通過旋轉環座上銷孔裡的傳動銷與傳動座相連；所述的靜環通過靜環座同時與彈簧、壓蓋相連。
4.根據權利要求3所述的組合式機械密封軸封箱，其特徵在於所述的旋轉環座與傳動座之間，靜環座與壓蓋之間均設有0型圈。
5.根據權利要求1所述的組合式機械密封軸封箱，其特徵在於所述的機械密封區域內設置有導流筒，所述導流筒的一端與壓蓋臺階的端頭連為一體，另一端伸至靜環與旋轉環的接觸面處。
6.根據權利要求1所述的組合式機械密封軸封箱，其特徵在於所述的壓蓋下方開有進水口，壓蓋上方開有出水口。
7.根據權利要求1所述的組合式機械密封軸封箱，其特徵在於所述的葉輪背面延伸有背葉片。
專利摘要本實用新型涉及一種組合式機械密封軸封箱，包括有泵軸，泵軸外設置有軸套，其特點是泵軸的一端設置有葉輪，在葉輪後設置有輪轂。所述的軸套從輪轂向後延伸依次安裝有傳動座、旋轉環、靜環、彈簧、壓蓋與端蓋，構成機械密封區域，所述的機械密封區域外設有泵蓋。由此，在軸封箱內形成強有力的自衝洗流暢，衝洗效果好，不需要另為泵配置外衝洗系統。這樣，能夠為化工泵，特別是輸送高溫、強腐蝕、懸浮液介質的化工泵提供一種結構設計合理，自循環衝洗效果好、成本低、壽命長的組合式機械密封和軸封箱。
文檔編號F04D29/08GK202132269SQ20112004003
公開日2012年2月1日 申請日期2011年2月16日 優先權日2011年2月16日
發明者張莉華, 楊晨 申請人:張家港市飛浪泵閥有限公司