一種軟填料密封的製作方法

2023-05-03 20:11:41 1

專利名稱：一種軟填料密封的製作方法
技術領域：
本發明涉及密封技術領域，尤其是軟填料密封技術領域。
填料密封由來已久，其新型專利不斷出現，但基本上是從單一的一個方面來加以改進以提高其密封性能。
決定填料密封性能的影響因素很多，除密封填料自身諸多的特性外，填料的裝配質量和組合方式，填料在裝配條件下的受力狀態，加載方式和載荷控制手段以及必要的冷卻潤滑輔助手段都不同程度地影響著填料密封的密封可靠性和穩定性；另外，在實際應用中，填料密封的裝卸維修也是不容忽視的，為了改善填料密封的密封性能，延長其使用壽命，擴大其應用範圍，有關人員除不斷研製出新型的密封填料外，更有各種新型的密封結構問世。
US4408769公開了一種新型的軟填料密封結構，它適用於作因軸尤其是長軸旋轉時由陀螺運動(Gyratorymovement)而產生較大的徑向偏擺情況下的軸封，如專利說明書中所述，該密封結構有兩個空心環14和15通過自身帶有的法蘭17和18與彈性套筒20相粘聯，填料密封組件(26，30，31，32，34，36，37，38)通過螺栓25與空心環14相連接，這樣使整個密封結構具有一定的浮動性。當軸產生較大的偏擺時，能保證密封填料31與軸10抱緊，防止密封介質洩漏。但該密封結構中密封組件與彈性套筒相連，彈性套筒因壓蓋37壓緊填料31而承受較大的軸向力，在與法蘭17和18粘接處承受較大的剪切力，同時因填料與軸間的摩擦力而承受周向剪切力，這就使彈性套筒的製作具有較高的技術要求，並且要求粘接強度高，密封可靠，該密封結構只是從提高填料密封的浮動性這一單一的方面來提高密封性能，其他方面與普通的填料密封並無區別。
EPO293862公開了一種分段加載密封結構。該結構採用了一個或多個中間壓蓋給填料逐段加載，大大地減緩了普通填料密封因單個壓蓋加載而使填料產生的軸向力或側向力沿軸分布的極度不均勻，避免了填料的過度摩擦磨損，延長了使用壽命。但該結構仍屬正向加載填料密封範圍，未從根本上改善其受力狀態和動態特性，其使用範圍仍受到很大的限制。
EPO280778公開的填料密封是在普通的填料密封中增加了一個封閉的冷卻環，對密封部位的密封介質進行間接冷卻以防止汽化，改善其摩擦磨損狀態。US4498681為普通的填料密封精心設計了用於冷卻和潤滑的封液環，從某種程度上改善了密封的工作狀態。US4289317是一種在普通密封基礎上增加了用於停機更換填料時防止密封介質外漏的輔助靜密封的密封結構，並允許軸有一定的軸向位移。SU1513271則提供了一種使填料與軸間的接觸壓力與密封介質壓力兩者的分布趨勢大體一致的密封結構，使其動態特性有所改善。以上幾種密封結構均是從某一方面對填料密封加以改進，所以其效果是有限的。
WorldPumps，61988，(138)介紹了一種反向加載的填料密封，但該結構的缺點在於裝卸困難，不能實現載荷的有效控制，而且其動態特性沒有從根本上得到改善。
綜上所述現有技術的不足在於1難以控制載荷的大小。前面介紹的密封結構未實現所加載荷的有效控制，不可避免地出現超載而加劇磨損，低載而產生洩漏等現象，從而難以保證密封的可靠性和穩定性。
2使用範圍受到限制。現有的密封技術不允許軸有較大的偏擺量，設計要求小於0.05mm，而大多數攪拌設備旋轉軸封部位的偏擺量大於0.5mm，甚至超過1.0mm，在這種情況下使用不可避免地產生嚴重洩漏。
3裝配質量難以控制。現有的密封技術仍需工作人員現場填裝密封填料，由於工作空間及環境的限制，難以避免諸多人為因素而影響裝配質量，而裝配質量是影響密封性能的重要因素之一。
4更換周期長，影響生產效率，現場填裝密封填料需時較多，減少了設備工作時間，從而影響了生產效率。
本發明的目的就在於克服上述現有技術的不足。
本發明的目的在於提供一種綜合優良的填料密封產品，使其具有載荷可以控制，便於使用及裝配，減少摩擦磨損，具有浮動性的反載集裝式軟填料密封。
本發明的目的通過以下技術方案實現1改傳統的正向加載為反向加載。該密封產品通過緊固螺栓7，墊圈8和彈性元件9把預緊載荷傳遞給套筒11，使之產生軸向右移而壓緊填料15，彈性元件包括圓柱彈簧或碟形彈簧。
2可靠的載荷控制手段。作用在填料上的壓緊力是由緊固螺栓7，墊圈8，彈性元件9和壓蓋10及套筒11來實現的，由彈性元件9根據特定的工作條件，如密封介質的壓力，溫度和旋轉軸的轉速以及選用的密封填料的特性決定。
3集裝式結構壓蓋10通過緊固螺釘6，定位螺釘5，定位環4與軸套3聯為一體。
4具有浮動式結構。套筒11開有一個環狀的槽，槽的兩端各裝有一個相同的O形圈，當軸有較大的偏擺時套筒11在O形圈12和14的作用下推動密封填料15抱緊軸套3。
兩個O形圈之間可以採用直接冷卻或間接冷卻，也可通過注油環13加入潤滑液。
密封填料15根據特定的工作條件可選用各種編織成型填料，包括碳素纖維編織填料；模壓成型填料，包括膨脹石墨成型填料等各種密封填料。
本發明與現有技術相比具有以下的優點1集裝式結構集裝式結構是該產品優於其他密封結構的突出特點之一，是填料密封結構的技術性突破。首先集裝式結構能夠保證裝配的質量，現有技術需現場填裝，更換和調整密封填料，這不可避免地增加人為因素的影響。實驗研究和現場應用結果表明，密封填料的裝填質量直接影響其密封性能和工作周期(少則一至兩個月多則三年)。集裝式結構可以保證在裝配使用前由專業廠家或專人負責組裝調整，並及時採取有效的檢測手段以保證裝配質量。而現有的技術則不能如此。其次，本發明的密封可縮短裝卸周期，提高生產效率。裝配集裝式密封結構時只需固定和卸下相關的緊固件即可，而更換軸封時只需把舊的密封結構整件卸下，大大縮短了裝卸軸封時所佔的設備工作時間，提高了生產效率，這也是其他密封結構無可比擬的。
2可靠的載荷控制手段也是本發明的特徵之一。現有技術對所加載荷無法定量控制，不可避免地出現過載而加劇摩擦磨損，少載而造成嚴重洩漏，並且在使用過程中，難以準確地判斷所加載荷的變化程度以及時調整。而本發明如附


圖1所示，可由彈性元件9控制所加載荷的大小，其壓縮量可根據所用填料的特性和特定的工作條件精確給出，既可避免過載或少載，又可在使用過程中對預緊力進行及時有效的控制，保證密封的可靠性和穩定性。
3改傳統的正向加載為反向加載。如本發明附
圖1所示，該密封產品通過緊固螺栓7，墊圈8，彈性元件9把預緊載荷傳遞給套筒11使之產生軸向右移而壓緊填料15，使之產生如圖2曲線1所示的壓力分布，其變化趨勢與密封介質的壓力分布一致，從根本上改善了其工作狀態，降低了摩擦磨損，延長了使用壽命。實驗結果表明，與傳統的軟填料密封相比，該密封產品可減少功耗25％左右，傳統的填料密封使用壽命為2－3個月，本發明的密封可達6個月以上。
4簡易可靠的浮動式結構。本發明的密封結構由於裝配有兩個彈性O形圈12和14，當軸有較大的徑向偏擺時，套筒11在O形圈的作用下推動密封填料15抱緊軸套3，避免填料與軸套之間產生較大的間隙而造成嚴重的洩漏，從而保證了密封的可靠性。裝配的O形圈使密封結構具有一定的浮動性，改善了密封的動態特性，採用本發明的密封可允許軸的偏擺量大於0.5－1.0mm，而且採用的O形圈均為標準件，無需特殊加工，並能保證密封點的密封可靠性。
另外，該結構可以在兩個O形圈之間採取直接冷卻或間接冷卻的手段，或注入潤滑液來改善其工作狀況。
總之，反載集裝式軟填料密封，在集裝式結構以及載荷的控制手段方面是其他結構所不具備的獨有特點，實現了填料由散裝結構到集裝成品結構，由載荷無法控制，密封質量難以確定到均能定量控制和確定的根本性技術轉變，在加載方式和支撐方式及冷卻潤滑手段方面亦有區別於其他密封結構的明顯優點和進步性，使密封性能從多方面得到提高。
附
圖1為反載集裝式軟填料密封組裝
圖1定位螺釘2O形圈3軸套4定位環5定位螺釘6緊固螺釘7緊固螺栓8墊圈9彈性元件10壓蓋11套筒12O形圈13注油環14O形圈15填料附圖2為反載集裝式軟填料密封壓力分布圖曲線1本發明密封填料的側向壓力分布曲線2本發明密封介質的壓力分布曲線3正向加載的密封填料的側向壓力分布附圖3為反載集裝式軟填料密封裝配
圖1定位螺釘2O形圈3軸套4定位環5定位螺釘6緊固螺釘7緊固螺栓8墊圈9彈性元件10壓蓋11套筒12O形圈13注油環14O形圈15填料16軸
17定位螺栓18定位套19密封箱
以下結合附圖對本發明作進一步的詳述
圖1為反載集裝式軟填料密封的組裝圖。如圖所示，通過緊固螺栓7，墊圈8，彈性元件9把所加的預緊載荷傳遞給套筒11，使之產生軸向的右移而壓緊填料15，產生如圖2曲線1所示的側向壓力分布，與正向加載填料密封的側向壓力分布如圖2曲線3的變化趨勢相反，實現了反向加載的目的；壓蓋10通過緊固螺釘6，定位環4和定位螺釘5與軸套3固定，使密封結構集裝為一體，可以配件的形式提供給用戶，給裝配使用提供了方便；施加給填料的預緊力的大小由彈性元件9的壓縮量來控制，其壓縮量的大小根據工作條件(主要指密封介質的壓力)及選用填料的基本特性精確給出，確保所加載荷不致過大或過小而影響密封性能，並且避免填料自身的粘塑特性而產生的應力松馳，以及填料磨損等原因而出現明顯的壓力下降，並能對預緊力進行及時有效的控制，保證其密封的可靠性和穩定性；所加的O形圈12和14使密封結構具有一定的浮動性，當軸16產生較大的徑向偏擺時，套筒11在O形圈的作用下，推動密封填料15抱緊軸套3避免填料和軸套之間產生較大的間隙而造成嚴重洩漏，從而保證了密封的可靠性。
圖2為反載集裝式軟填料密封壓力分布圖，曲線1為密封填料的側向壓力沿軸向的分布，曲線2為密封介質沿軸向的壓力分布，二者的變化趨勢大致相同，避免了傳統的正向加載填料密封的側向壓力分布(如曲線3所示)不合理而造成過度磨損，能耗量大而影響其使用壽命。
圖3為反載集裝式軟填料密封裝配圖，集裝式填料密封在組裝前，先把填料環預壓成型後裝入套筒內並一一壓緊，使其壓力分布趨於均勻化，其預緊載荷亦可作適當的調整，並可進行水壓實驗等檢測措施，保證其裝配質量。組裝好的集裝式軟填料密封套入軸封部位後，由定位螺栓17和定位套18將密封結構與密封箱19固定，然後卸下定位螺釘5，擰緊定位螺釘1，試運行良好後，填料密封即可投入使用，更換軸封時只需卸下定位螺釘1，擰緊定位螺釘5，鬆開定位螺栓17，整套密封即可方便地卸下，大大節省了維修時間，提高了工作時效。
權利要求1.一種軟填料密封，其特徵在於壓蓋(10)通過緊固螺釘(6)，定位螺釘(5)，定位環(4)與軸套(3)聯為一體；在壓蓋(10)的螺柱圓孔處開有同心的圓孔，內置彈性元件(9)，而且此彈性元件與緊固螺栓(7)，墊圈(8)把預緊載荷傳遞給套筒(11)，使套筒(11)產生軸向右移，壓緊填料(15)；套筒(11)開有一個環狀槽，槽的兩端各有一個相同的O形圈(12)和(14)。
2.根據權利要求1所述的密封，其特徵在於載荷的大小可由彈性元件(9)的壓縮量控制，彈性元件包括園柱彈簧和碟形彈簧。
3.根據權利要求1所述的密封，其特徵在於裝配的O形圈(12)和(14)使填料密封具有浮動性，當軸產生較大的偏擺時，套筒(11)在O形圈(12)和(14)的作用下，推動密封填料(15)抱緊軸套(3)。
4.根據權利要求1所述的填料密封，其特徵在於兩個O形圈之間可以採用直接冷卻或間接冷卻，也可以通過注油環(13)加入潤滑液。
5.根據權利要求1所述的填料密封，其特徵在於所用的密封填料(15)包括各種編織成型填料和模壓成型填料，如碳素纖維編織填料和膨脹石墨成型填料。
專利摘要一種軟填料密封，其特徵在於反向加載，通過緊固螺栓(7)，墊圈(8)，彈性元件(9)，壓蓋(10)把預緊載荷傳遞給套筒(11)，使套筒(11)產生軸向右移，壓緊填料(15)，並通過彈性元件(9)對所加載荷進行定量控制；壓蓋(10)通過緊固螺釘(6)，定位環(4)和定位螺釘(5)與軸套固定，使密封結構集裝為一體；O形圈(12)和(14)使密封結構具有一定的浮動性，在軸有較大的徑向偏擺時能夠保證密封的可靠；該密封具有使用壽命長，摩擦磨損功耗低，洩露量小，適應性強，便於質量控制，成本低的優點，可用於工業生產的各相關領域。
文檔編號F16J15/00GK2158944SQ9321104
公開日1994年3月16日 申請日期1993年5月3日 優先權日1993年5月3日
發明者顧永泉, 郝木明 申請人:中國石油化工總公司, 石油大學(華東)