CN100370146C - 潜水泵的机械密封装置 - Google Patents

Abstract

一种潜水泵的机械密封装置，属于潜没电泵的机械密封领域，涉及机械密封充油腔设置在电动机腔与泵腔之间。其中，第一机械密封组固装在充满润滑油的密封腔内，形成第一密封构造；第二机械密封组借由轴套底端凸设的座部装置在下密封腔内，形成第二密封构造；第一机械密封组包括装置在轴套上的具有张力的橡胶波纹管，借由波纹管套装上传动套和下传动套；动密封环装置在轴套与上传动套之间的环槽内，并留有夹置波纹管的间隙；邻接该动密封环装置抵顶于密封盖内止口的静密封环，动密封环与静密封环间留有散热槽道。本发明之合理设置有效的提高了密封的抗泵抽空性能和抗磨损性能，进一步提高了潜水泵机械密封装置的安全可靠性。

Description

潜水泵的机械密封裝置 技术领域本发明属于潜没电泵的机械密封领域，尤其涉及机械密封充油腔设置在电动 才几腔与泵腔之间。背景技术习知技术中，如中国专利申请CN200410041188. 0离心泵用双端面机械密封， 其特征是双端密封压紧采用鼓形橡胶圈，鼓形橡胶圈两端分别有径向防转、轴向 可移动的连接体与泵体连接，鼓形橡胶圈外周有密封盒封闭，密封盒与鼓形橡胶 圈形成的腔体与泵腔连通，鼓形橡胶围与后端密封间有轴向随动的冷却液腔，后 端密封外侧有压紧调节装置。再如中国专利申请CN00803748. 5 —种使润滑油留在设置在一潜水泵油腔内 的复式轴密封装置滑动表面的装置，其中， 一用于机械密封的油腔设置在电动机 腔与泵腔之间，该装置包括： 一包围复式轴密封装置的圓筒形壁件； 一固定于圓 筒形壁件的内圆周表面的导向叶片； 一形成在圆筒形壁件下边缘的入油口； 一设 置在位于一上匹配圈和一上密封圏之间的滑动表面之上的圓筒形壁件的上边缘处 的朝内伸出的凸缘，使得该凸缘靠近电动机侧壳体；以及， 一形成在凸缘的上表 面与包围其中安装有上匹配圈的环形槽的圓周壁的下表面之间的出油口，其中， 设置在圓筒形壁件上边缘处设置的凸缘上表面与圆周壁的下表面之间的间隙设定 成落入约0.5毫米至3毫米的范围内；设置在圆筒形壁件的上边缘的凸缘的内圆 周表面与上密封圈的外圓周表面之间的间隙设定成落入约1毫米至3毫米的范围 内。该装置不管泵轴的转速如何变化，都能防止润滑油从潜水泵油腔的中心部朝 圓周壁散射，并通过在出油口形成油膜防止空气进入润滑油中，从而润滑和冷却 密封装置。又如中国专利申请CN03123163. 2.—种机械密封装置，其结构是，将安装于

回转轴的第1密封环与安装于密封外壳的第2密封环的密封面相互密接，将高压 被密封流体侧与低压侧密封，其特征在于，所述密封环中的一方密封环具有可与 被安装的台阶状安装面固定的接合面，同时在与所述接合面的反向侧上具有密封 面，在所述密封环的接合面与所述台阶状安装面之间具有橡胶状弹性材料制的杯 状垫圏，在所述杯状垫圈上一体地具有支承板，并且，所述支承板的支承面与对 向的所述密封环的接合面平行状配置。再如中国专利申请CN01815393. 3改进的机械端面密封，包括两个相对旋转的 密封环， 一用于在一个密封环与外壳或旋转轴之间提供一第二密封件的有回弹力 的波紋管，及一坐落于波紋管中的夹形弹簧元件。该有回弹力的波紋管包括一弹 性体材料，如模制橡胶，并具有大致呈倒置的"欧米加"形状的更大剖面的单个 旋圏。该夹形弹簧元件包括多个大致"U"形的弹簧夹，这些弹簧夹向处于密封关 系的环表面提供轴向偏压力。习知的技术的潜水泵的机械密封或结构复杂；或机械密封的抗泵抽空性能和 抗磨损性能不能达到更好的水平；或不能直观的^f全查内、外密封在静压下是否泄 漏，带来作业过程中的盲区；或不宜实现单就密封机构拆检，给作业带来不便。发明内容本发明所要解决的问题在于克服习知技术存在的上述缺陷，而提供一种密封 更为安全可靠的潜水泵的机械密封装置。本发明解决其技术问题是采取以下技术方案来实现的，依据本发明提供的一 种潜水泵的机械密封装置，包括密封本体，其中，所述的密封本体具有固装泵轴上 的轴套， 一密封壳体套装在所述轴套上， 一密封盖与该密封壳体匹配结合构成密 封本体；所述的密封壳体上半部设置容纳第一机械密封组的上密封腔；第一机械 密封组固装在充满润滑油的密封腔内，形成第一密封构造；所述密封壳体下半部 设置容纳第二机械密封组的下密封腔，下密封腔部与轴套间留有预设的间隙；第 二机械密封组借由轴套底端凸设的座部装置在下密封腔内，形成第二密封构造； 一增压器借由密封壳体下半部侧开的、与下密封腔接连的增压器接口连接；所述

的第一机械密封组包括装置在轴套上的具有张力的橡胶波紋管，借由波紋管套装上传动套和下传动套，在上、下传动套间配置调节弹簧；动密封环装置在轴套与 上传动套之间的环槽内，并留有夹置波紋管的间隙；邻接该动密封环装置抵顶于 密封盖内止口的静密封环，动密封环与静密封环间留有散热槽道。本发明解决其技术问题还可以采取以下技术方案进一步实现：前述的潜水泵的机械密封装置，其中，所述第二机械密封组包括一顶持下静 密封环的推环组件，和固装在轴套座部、封堵住密封壳腔室的下动密封环，所述 的下静密封环与下动密封环间留有内扩的腔部，构成贯通密封壳上、下的充油腔， 轴套座部与下动密封环间配置密封圈，在轴套座内壁设置具有斜度的排气通孔。前述的潜水泵的机械密封装置，其中，所述第二机械密封组中的推环组件由 装置在密封壳体上的弹簧、和受该弹簧顶持、并持顶着下静密封环不转动的推动 环组成；所述的密封壳体上的容置弹簧的穴部设置通向上密封腔的通孔。前述的潜水泵的机械密封装置，其中，所述的第一机械密封组借由轴套上凸 设的肩部和密封盖的内止口装置在充满润滑油的上密封腔内。前述的潜水泵的机械密封装置，其中，所述密封盖具有向上延伸设置的密封 盖腔室，该腔室与上、下密封腔贯通、共同构成充盈润滑油、且具有集气空间的 的密封腔。前述的潜水泵的机械密封装置，其中，所述密封盖端部设置沟通密封盖腔室 的进油口，并配置密封堵；密封盖与静密封环间配置密封圈。前述的潜水泵的机械密封装置，其中，所述增压器具有内置绝缘活塞的缸体， 绝缘活塞与缸体间装置密封圈形成缸体的密封充油区部和压力区部，该绝缘活塞 上设置铜电极通过导线与外置的报警装置连接； 一弹簧借由弹性挡圈装置在压力 区部。前述的潜水泵的机械密封装置，其中， 一灌注适量润滑油的胶囊兜底固装在缸体外缘部；在轴套底座与密封壳体间通过紧固件装置可拆卸的定位钩。前述的潜水泵的机械密封装置，其中，所述导线从胶囊口与外壳之间引出，缸

体外缘部装置扎紧胶囊的锁紧环；在密封壳体一侧加置与上密封腔接通的补油管o 。前述的潜水泵的机械密封装置，其中，所述密封壳体外缘分布设置导流散热的 豁槽；所述在密封壳体与增压器间加置引导增压器外置的连接管。本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本 发明在优异的结构配置下，至少有如下的优点：本发明设置两套机械密封和一个活塞增压器组合成的集装式机械密封，密封 腔内充满绝缘润滑油，活塞增压器能使密封腔内绝缘润滑油的压力维持在略高于 泵送流体压力的水平，绝缘润滑油在压力差的作用下进入机械密封的摩擦面之间 形成润滑油膜，延长密封的使用寿命，将密封的抗泵抽空性能和抗磨损性能提高 到更好的水平；本案将泵腔和轴承腔完全隔离，有效防止了泵送液体沿着传动轴侵入轴承腔 乃至电机腔；本案的构造设计使密封装置在装进泵体之前进行充油和预加压工作， 并能直观的检查内、外密封在静压下是否泄漏，大大提高了密封的可靠性；本案 之构造设置可使第一及第二机械密封均处于最佳工作高度，而该两密封的工作高 度不会因泵轴与泵壳之间的轴向安装误差而受影响，从而使密封的安装更简捷、 可靠；本案中第二密封构造的设置，有效提高了密封的跟踪性，特别保证了介质 侧机械密封无论在哪种压力情况下（润滑油压力高或是泵送介质压力高）密封面 的闭合力都大于开启力，密封面不会被液力推开造成密封失效，确保密封的安全 可靠；本发明结构简单，易于实现产业推广。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。附图说明图l是本发明整体结构示意图； 图2是本发明配置定位卡钩局部放大的结构示意图； 图3是本发明中增压器固定在泵体外侧的结构示意图。具体实施方式

以下结合较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后；为了简单和清楚的目的，下文恰当的省略了公知技术的描迷，以 免那些不必要的细节影响对本技术方案的描述。请参见图1-3, —种潜水泵的机械密封装置，包括密封本体，该密封本体1 借由泵轴2固装在电机腔（或轴承腔）与泵腔之间，4为轴承，其中，所述的密 封本体包括通过紧固螺钉26固装泵轴2上的轴套14, 一密封壳体11套装在所述 轴套上， 一密封盖12借由紧固件13与该密封壳体匹配结合后通过紧固件13a将 密封盖及密封壳体装配在泵体3上；所述的密封壳体11上半部设置容纳第一机械密封组15和充盈润滑油的上密 封腔lll,所述的密封盖12具有向上延伸设置的密封盖腔室122，该腔室与上、 下密封腔贯通、共同构成充盈润滑油、且具有集气空间的的密封腔，该集气空间 可使密封腔内残留气体得以收集；该密封盖端部设置沟通密封盖腔室的进油口 123,并配置密封堵124;第一机械密封组15借由轴套上凸设的肩部141和密封盖的内止口 125装置在 充满润滑油的上密封腔内，形成第一密封构造；所述的第一机械密封组15包括装置在轴套上的具有张力的橡胶波紋管151, 借由波紋管套装上传动套152和下传动套153,在上、下传动套间配置调节弹簧 154;动密封环156装置在轴套与上传动套152之间的环槽159内，并留有夹置波 紋管的间隙；邻接该动密封环装置抵顶于密封盖内止口的静密封环157，密封盖 与静密封环间配置密封圈，动密封环与静密封环间留有散热槽道；所述密封壳体下半部伸置可接触到泵送介质处，设置容纳第二机械密封组16 的下密封腔112，下密封腔部与轴套间留有预设的间隙116;第二机械密封组16 借由轴套底端凸设的座部142装置在下密封腔内，形成第二密封构造；所述的第二机械密封组16包括一顶持下静密封环162的推环组件163，和固 装在轴套座部、封堵住密封壳腔室的下动密封环161,所述的下静密封环与下动 密封环间留有内扩的腔部llla,构成贯通密封壳上、下的充油腔，轴套座部与下

动密封环间配置密封圏，在轴套座内壁设置具有斜度的排气通孔146，确保气体 不驻留。所述的推环组件163由装置在密封壳体上的弹簧1631、和受该弹簧顶持、并 持顶着下静密封环不转动的推动环1632组成；所述的密封壳体上的容置弹簧的穴 部设置通向上密去W空111的通孔lllb;在所述密封壳体下半部侧开与下密封腔接连的活塞增压器接口 113, —活塞 增压器n借由此口密封连接，由此将经由密封腔的润滑油按预设量灌进活塞增压 器；所述活塞增压器具有内置绝缘活塞172的缸体171，绝缘活塞与缸体间装置 密封圈1721形成缸体的密封充油区部173和压力区部174,该绝缘活塞上设置由 导线1723连接的铜电极1722, —弹簧175借由弹性挡圈装置在压力区部；一灌注适量润滑油的胶嚢176兜底套装在缸体171外缘部，通过锁紧环177 锁紧，导线从胶囊孔口与外壳之间引出，再用锁紧环将胶囊扎紧；在轴套底座与 密封壳体间通过紧固件装置可拆卸的定位钩6。在密封壳体与活塞增压器间加置连接管8，提供了将活塞增压器移至机体以 外的另一实例；在密封壳体一侧加置与上密封腔接通的补油管口 9提供了在机体 外部无需拆卸机械密封装置直接补油的实例。密封壳体外缘分布设置导流散热的豁槽117，以进一步提高密封的散热效杲， 促进了摩擦副外周介质的流动。关于实施本案的进一步描述，当活塞增压器组装好并测试其性能合格后，即可与密封本体连接，在使用前 将密封盖的密封堵打开，灌注润滑油，当润滑油灌满之后，将活塞向外拉至弹簧 全压缩量的4/5，并继续向密封腔中注油，直到密封腔被润滑油完全充满后再将 密封堵拧紧。这样活塞增压器就在弹簧力的作用下向密封腔内提供了适当的压强 胶囊中灌注适量润滑油，然后再将胶囊套在增压器外壳上，同时将绝缘导线从胶 囊孔口与外壳之间引出，再用锁紧环将防污胶囊扎紧，由此很好的保证了缸体的 压力区部同样不受污水侵袭。

本机械密封装置装入泵体之后，泵可以进行空转试验，因为此时密封腔中已 有带压的润滑油，密封摩擦副之间存在润滑油膜。当泵体潜入液下，胶囊在介质的压力下将产生变形，并通过胶囊内的润滑油 将介质压力进一步传给活塞，活塞在液力和弹簧力的共同作用下向密封腔内的润 滑油提供压力从而达到活塞两侧的压力平衡。本密封设计使密封腔内润滑油与泵送介质的压力差不会随着泵体的潜入深度 而发生改变，它的大小仅与活塞弹簧的压缩量有关。因此能够始终保持润滑油的 压力略大于泵送介质压力。密封盖腔室向上延伸的设置使密封腔内残留气体得以 收集，保证第一机械密封摩擦面充分浸泡在润滑油中，不致因密封腔内的残留气 体导致密封干摩擦。第一机械密封组设置浸在密封腔内的润滑油中，即使密封腔内存在少量气体， 也能保证密封摩擦面始终在润滑油中工作。第二机械密封组采取静止型抗反压设计，被推动环顶着的下静密封环，起到 静止式补偿环的作用，提高了密封的跟踪性，弹簧设置在干净的充油穴部，避免 了弹簧被介质中的污物堵塞，抗反压设计保证了第二机械密封组无论在哪种压力 情况下（润滑油压力高或是泵送介质压力高）密封都不会被推开而引起失效。第二机械密封组安装在靠近泵腔的介质侧，其密封摩擦副的内径侧是润滑油， 外径侧是泵送介质，为了提高外密封摩擦副的耐磨性，动、静环均采用硬质材料， 下动密封环为旋转环安装在轴套上，通过两个0形橡胶圈实现密封，由此无论是 密封内径側的润滑油压力高，还是密封外径側的介质压力高，下动密封环都不会 4皮液力推出。下静密封环通过o形橡胶圏实现与密封壳体的密封，推环组件起到防止下静密封环转动的作用，弹簧为下静密封环和下动密封环提供了均匀适当的弹簧比压， 使之保持贴合。下静密封环的设置实现了双向压力平衡，故无论是密封内径侧的 润滑油压力高还是密封外径侧的介质压力高，该环的平衡系数都保持在不会被液 力推出的良好区间范围。

泵正常工作时，密封腔内的润滑油在压力差的作用下会有微量的泄漏，从而 引起密封腔内压力下降，此时活塞增压器在泵送介质压力和弹簧力的共同作用下 向密封腔内补充润滑油，并保持密封腔压力始终略高于介质压力，同时活塞增压 器还可以吸收由密封摩擦热、搅拌热和介质温度引起的润滑油体积变化，在预期 的工作时间内为机械密封提供最佳的工作环境。密封在正常运转时会有微量的润 滑油泄漏到介质侧，此时活塞会在介质力和弹簧力的共同作用下向密封腔侧移动， 为密封腔内补充润滑油；当密封运转产生热量或介质升温使密封腔内润滑油体积 膨胀时，润滑油会推动活塞后退，从而始终保持润滑油与介质之间存在适度的正 向压差。当密封达到预期的工作时间，活塞已完全被推移到活塞缸底部，不能再向密 封腔内补充润滑油时，密封腔内的润滑油将失去增压器提供的正向压力，但密封 并不会马上损坏，而此时活塞上的两个铜电极与活塞缸底部接触，两个铜电极导 通，通过绝缘导线发出一个信号，报告密封腔内需要再次注油。此时应停止泵运转，拆下本案机械密封装置（本案机械密封装置从泵体上拆下 之前要将定位钩重新装好)将密封盖的堵打开，通过螺紋孔向密封腔内再次灌注润 滑油，以保证密封下一个运转周期的正常运行。由于增压器为密封腔内提供的正向压差不超过0. G5MPa，故密封在正常工作时润滑油的泄漏量非常小，活塞缸体 容积的大小决定了增压器向密封腔内补油间隔时间的长短。如杲用连接管将密封壳体与活塞增压器连通，活塞增压器就可以安装在泵体 外侧，这样活塞增压器就可以加大尺寸，延长密封注油后的预期运转时间。同理， 如果用连接管将密封的补油口连接到泵壳体外侧，并配上标准的快换接头，密封 就可以实现不拆卸补油。为了保护快换接头不被介质污染，密封补完油后应柠上 管帽。在详细说明的较佳实施例之后，熟悉该项技术人士可清楚的了解，在不脱离 上述申请专利范围与精神下可进行各种变化与修改，且本发明亦不限于说明书中 所举实施例的实施方式。

Claims (10)

1.一种潜水泵的机械密封装置，包括密封本体，其特征在于，所述的密封本体具有固装泵轴(2)上的轴套(14)，一密封壳体(11)套装在所述轴套上，一密封盖(12)与该密封壳体匹配结合构成密封本体； 所述的密封壳体(11)上半部设置容纳第一机械密封组(15)的上密封腔(111)；第一机械密封组(15)固装在充满润滑油的密封腔内，形成第一密封构造； 所述密封壳体下半部设置容纳第二机械密封组(16)的下密封腔(112)，下密封腔部与轴套间留有预设的间隙(116)；第二机械密封组借由轴套底端凸设的座部(142)装置在下密封腔内，形成第二密封构造；一增压器(17)借由密封壳体下半部侧开的、与下密封腔接连的增压器接口(113)连接； 所述的第一机械密封组(15)包括装置在轴套上的具有张力的橡胶波纹管(151)，借由波纹管套装上传动套(152)和下传动套(153)，在上、下传动套间配置调节弹簧(154)；动密封环(156)装置在轴套与上传动套(152)之间的环槽(159)内，并留有夹置波纹管的间隙；邻接该动密封环装置抵顶于密封盖内止口的静密封环(157)，动密封环与静密封环间留有散热槽道。

2. 如权利要求1所述的潜水泵的机械密封装置，其特征在于，所述的第二机 械密封组（16 )包括一顶持下静密封环（162 )的推环组件（163 )，和固装在轴套 座部、封堵住密封壳腔室的下动密封环（161),所述的下静密封环与下动密封环 间留有内扩的腔部（llla)，构成贯通密封壳上、下的充油腔，轴套座部与下动密 封环间配置密封圈，在轴套座内壁设置具有斜度的排气通孔（146)。

3. 如权利要求1或2所述的潜水泵的机械密封装置，其特征在于，所述第二 机械密封组（16)中的推环组件（163)由装置在密封壳体上的弹簧（1631)、和 受该弹簧顶持、并持顶着下静密封环不转动的推动环U632 )組成；所述的密封 壳体上的容置弹簧的穴部设置通向上密封腔Ull)的通孔Ullb)。

4. 如权利要求3所述的潜水泵的机械密封装置，其特征在于，所述的第一机 械密封组（15)借由轴套上凸设的肩部（141)和密封盖的内止口 （125)装置在 充满润滑油的上密封腔内。

5. 如权利要求l、 2、 4之一所述的潜水泵的机械密封装置，其特征在于，所 述密封盖（12)具有向上延伸设置的密封盖腔室（122)，该腔室与上、下密封腔 贯通、共同构成充盈润滑油、且具有集气空间的的密封腔。

6. 如权利要求5所述的潜水泵的机械密封装置，其特征在于，所述密封盖（12 ) 端部设置沟通密封盖腔室的进油口 （123)，并配置密封堵（124);密封盖与静密 封环间配置密封圏。

7. 如权利要求l、 2、 4、 6之一所述的潜水泵的机械密封装置，其特征在于， 所述增压器（17)具有内置绝缘活塞（172)的缸体（171)，绝缘活塞与缸体间装 置密封圈（1721)形成缸体的密封充油区部（173)和压力区部（174)，该绝缘活 塞上设置铜电极（1722 )通过导线（1723 )与外置的报警装置连接； 一弹簧（175 ) 借由弹性挡圏装置在压力区部。

8. 如权利要求7所述的潜水泵的机械密封装置，其特征在于， 一灌注适量 润滑油的胶嚢（176)兜底固装在缸体（171)外缘部；在轴套底座与密封壳体间 通过紧固件装置可拆卸的定位钩（6)。

9. 如权利要求8所迷的潜水泵的机械密封装置，其特征在于，所述导线（1723 ) 从胶囊口与外壳之间引出，缸体外缘部装置扎紧胶囊的锁紧环；在密封壳体一侧 加置与上密封腔接通的补油管口 （ 9 )。

10. 如权利要求9所述的潜水泵的机械密封装置，其特征在于，所述密封壳 体（11 )外缘分布设置导流散热的豁槽（117 );所述在密封壳体与增压器间加置 引导增压器外置的连接管（8)。