CN102297264A - 集装式机械轴密封件及由其构成的双端面轴密封件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及集装式机械轴密封件及由其构成的双端面轴密封件，前者包括同心设置且顺次连接的挡片、动密封柱、密封环、固定轴套、静密封柱、油封及涨簧，动、静密封柱分别接合于固定轴套两侧，动密封柱外表面与静密封柱内表面接合；密封环设于动、静密封柱与固定轴套构成的空间内，动、静密封环上分设有第一弹性圈；静密封柱在与固定轴套的接合点外围设有出油孔，固定轴套与静密封柱的接合处设有排油装置；集装式机械轴密封件通过连接件连接构成双端面轴密封件。本发明简化了机械轴密封件的装卸过程，可直接套至管件上，节约工时，提高工效，增加密封性，延长使用寿命，密封零件占据空间减小，排油顺畅，散热性能好，双重密封可加强密封性能。

Description

集装式机械轴密封件及由其构成的双端面轴密封件

技术领域

本发明属于工程元件或部件；为产生和保持机器或设备的有效运行的一般措施；一般绝热的技术领域，特别涉及一种集成为一体化使得密封性能大大提高的机械轴密封件及由其构成的双端面轴密封件。 

背景技术

传动轴是连接或装配各项配件而可移动或转动的圆形物体配件，现今被广泛应用于机械领域，由于传动轴贯穿在设备内外，传动轴与设备之间存在一个圆周间隙，设备中的介质通过该间隙向外泄露，如果设备内压力低于大气压，则空气向设备内泄露，因此必须有一个阻止泄露的轴封装置。轴封的种类很多，由于机械密封具有泄漏量少和寿命长等优点，所以现今技术中，机械密封是最主要的轴密封方式。 

机械密封件是一种旋转机械的油封装置，比如离心泵、离心机、反应釜和压缩机等设备，定义为“由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力（或磁力）的作用下以及辅助密封的配合下与机械轴保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置”。 

机械密封件的故障大体上包括异常的泄漏、异常的磨损及异常的扭矩使得密封失效。机械密封件的故障中很大一部分在于密封件本身的密封性能较差，这主要是因为现有技术中的密封件多是分散的零部件，在使用的过程中需要经由人工往轴上安装各个零部件，套上多为弹簧或波纹管的补偿元件，最后通过螺丝固定连接。这个过程极为繁琐且容易在安装过程中对密封件的各个零部件造成磨损而影响到密封的性能，在日后的使用过程中也容易因为磨损的问题造成密封件无法完成密封的工作。 

机械密封件面临的第二个问题是零部件过热。密封件在使用过程中，其表面上会产生热，机械密封件过热除能改变零部件的介质状况外，还会加剧它的腐蚀速率，引起金属零件的变形，合金面的开裂，以及某些镀层裂缝。综上，使机械密封件有效散热是保证机械密封件能够安全稳定工作的至关重要的一点。 

发明内容

本发明解决的技术问题是，由于现有技术中一般需要将密封件分为几部分组装，即将密封件的各个部分按照先后顺序套至需要安装的管件上然后使用螺丝进行紧固，进而导致了密封件在安装过程中涉及一系列繁琐的工序，大大增加了人工的消耗，降低了工作效率，密封组装件各部分之间的密封性得不到本质的保障，安装不便且在安装过程中密封零件容易被磨损影响密封件的密封性，密封零件占据空间大，且密封件面对排油不畅的现状而导致密封件过热最终引起零部件出现变形、开裂等情况的问题，进而提供了一种优化结构的集装式机械轴密封件及由其构成的双端面轴密封件。 

本发明所采用的技术方案是，集装式机械轴密封件，包括固定轴套，固定轴套的一侧设有静密封柱、另一侧设有动密封柱，所述动密封柱一侧设有密封环，所述静密封柱末端设有油封，油封外侧设有涨簧，动密封柱外侧还设有挡片，所述挡片、动密封柱、密封环、固定轴套、静密封柱、油封及涨簧同心设置且顺次连接，所述静密封柱与固定轴套在固定轴套一侧接合，所述动密封柱与固定轴套在固定轴套另一侧接合且动密封柱的外表面与静密封柱的内表面接合；所述密封环设于所述动密封柱、固定轴套与静密封柱构成的空间内，所述密封环包括分别与动密封柱和静密封柱接合的动密封环和静密封环，所述动密封环和静密封环上分别设有第一弹性圈；所述静密封柱在与固定轴套的接合点外围设有出油孔，所述固定轴套与静密封柱的接合处设有排油装置。 

优选地，所述动密封环和静密封环为环状结构，其外侧面为圆台面，所述圆台面上设有凹槽，所述第一弹性圈设于凹槽内，所述动密封环和静密封环的圆台结构的下底面相对设置；所述动密封环和静密封环的内侧面与水平方向呈一斜角α。 

优选地，所述动密封环和静密封环的圆台结构下底面的内环与垂直方向呈一斜角β、外环与垂直方向垂直或动密封环和静密封环的圆台结构下底面与垂直方向呈一斜角γ。 

优选地，所述第一弹性圈为弹性橡胶圈或弹簧圈。 

优选地，所述排油装置为一洒油片，所述洒油片设于固定轴套与静密封柱的接合处的出油孔内侧，所述洒油片为环状结构，其外侧面为圆台面。 

优选地，所述动密封柱包括密封环座和压套，所述密封环座套接于密封环上，所述压套设于密封环座外侧。 

优选地，所述静密封柱一侧设有螺孔。 

优选地，所述油封和静密封柱上均设有第二弹性圈。 

一种双端面轴密封件，所述双端面轴密封件包括集装式机械轴密封件和连接件，所述集装式机械轴密封件的相同端面通过连接件连接。 

本发明提供了一种优化结构的集装式机械轴密封件及双端面轴密封件，其中集装式机械轴密封件通过将挡片、动密封柱、密封环、固定轴套、静密封柱、油封及涨簧同心设置且顺次连接集成为一体，简化了机械轴密封件的安装过程，可以直接套至管件上，大大节约了工时，提高了工作效率；通过在动密封柱、固定轴套与静密封柱构成的空间内设置包括分别与动密封柱和静密封柱接合的动密封环和静密封环的密封环，密封环的内侧面设置为斜面，下底面设置为斜面或部分斜面，并在动密封环和静密封环上分别设置第一弹性圈，第一弹性圈对密封环产生一轴向推力，增加了本集装式机械轴密封件的密封性能，并能通过第一弹性圈的补偿磨损作用，补偿密封件的零部件在使用过程中磨损产生的缝隙，延长本发明的使用寿命；通过在静密封柱与固定轴套的接合点外围的出油孔内侧即固定轴套与静密封柱的接合处设置洒油片，能保证本发明高效甩油，使得整个装置的散热工作能顺利进行，避免出现密封件排油不畅而导致密封件过热最终引起零部件出现变形、开裂等情况出现机械密封件故障；通过在静密封柱的一侧设置螺孔，能够方便本发明的拆卸工作；通过将集装式机械轴密封件的相同端面利用连接件连接构成双端面轴密封件，一面封介质另一面封大气，通过双重密封加强密封性能。本发明简化了密封件的安装工序，减少了人工的消耗，提高工作效率，大大提升了密封件的密封性，安装简便，密封零件占据空间较现有技术减小，排油顺畅，散热性能好。 

附图说明

图1为本发明中集装式机械轴密封件的剖面图结构示意图； 

图2为本发明密封环的结构示意图；

图3为本发明动密封环、静密封环和弹性圈的组合的剖面图结构示意图；

图4为本发明实施例一动密封环局部放大的剖面图结构示意图；

图5为本发明实施例二动密封环局部放大的剖面图结构示意图；

图6为本发明常态下洒油片的剖面图结构示意图；

图7为本发明工作状态下洒油片的剖面图结构示意图；

图8为本发明中双端面轴密封件实施例一的剖面图结构示意图；

图9为本发明中双端面轴密封件实施例二的剖面图结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细描述，但本发明的保护范围并不限于此。 

如图1所示，本发明涉及集装式机械轴密封件，包括固定轴套1，固定轴套1的一侧设有静密封柱2、另一侧设有动密封柱3，所述动密封柱3一侧设有密封环4，所述静密封柱2末端设有油封5，油封5外侧设有涨簧6，动密封柱3外侧还设有挡片7，所述挡片7、动密封柱3、密封环4、固定轴套1、静密封柱2、油封5及涨簧6同心设置且顺次连接，所述静密封柱2与固定轴套1在固定轴套1一侧接合，所述动密封柱3与固定轴套1在固定轴套1另一侧接合且动密封柱3的外表面与静密封柱2的内表面接合；所述密封环4设于所述动密封柱3、固定轴套1与静密封柱2构成的空间内，所述密封环4包括分别与动密封柱3和静密封柱2接合的动密封环4-1和静密封环4-2，所述动密封环4-1和静密封环4-2上分别设有第一弹性圈8；所述静密封柱2在与固定轴套1的接合点外围设有出油孔9，所述固定轴套1与静密封柱2的接合处设有排油装置10。 

如图所示，本发明中，挡片7、动密封柱3、密封环4、固定轴套1、静密封柱2、油封5及涨簧6各部分同心设置且顺次连接，最终集装成为一个整体，直接套接在需要使用的管件11上，具体为在静密封柱2内侧顺次安装入固定轴套1、密封环4、动密封柱3和挡片7，在静密封柱2另一侧顺次安装油封5和涨簧6，固定完毕后直接套接于管件11即完成安装。 

此结构保证了本发明的密封件能够更为简便的安装，减少了人工的消耗，提高工作效率，占用空间更小，即取即用而不会在安装的过程中由于不当操作磨损密封件的零部件而影响到密封件的密封效果，保证了本发明的密封性能。 

如图2至图5所示，所述密封环4设于所述动密封柱3、固定轴套1与静密封柱2构成的空间内，所述密封环4包括分别与动密封柱3和静密封柱2接合的动密封环4-1和静密封环4-2，所述动密封环4-1和静密封环4-2上分别设有第一弹性圈8；所述动密封环4-1和静密封环4-2为环状结构，其外侧面为圆台面，所述圆台面上设有凹槽12，所述第一弹性圈8设于凹槽12内，所述动密封环4-1和静密封环4-2的圆台结构的下底面13相对设置；所述动密封环4-1和静密封环4-2的内侧面与水平方向呈一斜角α，所述动密封环4-1和静密封环4-2的圆台结构下底面13的内环13-1与垂直方向呈一斜角β、外环13-2与垂直方向垂直或动密封环4-1和静密封环4-2的圆台结构下底面13与垂直方向呈一斜角γ。 

其上所述动密封环4-1和静密封环4-2的内侧面与水平方向构成的斜角α为1-2°，一般取2°；所述动密封环4-1和静密封环4-2的圆台结构下底面13的内环13-1与垂直方向构成的斜角β为1-1.25°，一般取1.25°，或动密封环4-1和静密封环4-2的圆台结构下底面13与垂直方向构成的斜角γ为1-1.25°，一般取1.25°。 

动密封环4-1的硬度较静密封环4-2的硬度强10%-15%。 

所述第一弹性圈8为弹性橡胶圈或弹簧圈。 

述及的密封环4包括动密封环4-1和静密封环4-2，是构成机械密封件最主要的元件，密封环4在很大程度上决定了机械密封的使用性能和寿命，故需要有足够的强度和刚度，良好的耐热冲击能力，较小的摩擦系数和良好的自润滑性，简单对称并优先考虑用整体型结构，要容易加工制造，安装和维修要方便，价格要低廉。 

本发明中，密封环4设置为环状结构，外侧面为圆台面，动密封环4-1和静密封环4-2的圆台结构的下底面13贴合且硬度不同，保证了密封环4的结构足够稳定，摩擦系数较小且自润滑性更好。 

针对上述动密封环4-1和静密封环4-2的内侧面与水平方向构成一斜角α，α的角度取值较小，在密封件工作的过程中，内部的介质如机油会产生一离心力，将油往密封环4的内侧面上甩去，斜角α的存在会在密封环的内侧面形成一道油膜；同时，由于动密封环4-1和静密封环4-2的圆台结构下底面13的内环13-1与垂直方向构成一斜角β、外环13-2与垂直方向平行构成一密封面，由上述斜角α构成的微小空间处的油会流动至斜角β构成的微小空间处，形成一道油封，保证了密封件的密闭性，而密封面的存在保证了油膜不会产生渗漏。此为一种实施例，如图4所示，该结构比单纯的内侧面及底面与水平方向或垂直方向平行更为合理，在密封件工作的过程中抖动更小，磨损也更小。 

如图5所示，本发明的另一种实施例是动密封环4-1和静密封环4-2的圆台结构下底面13与垂直方向呈一斜角γ的结构。此时，动密封环4-1和静密封环4-2构成一锥面，定心效果更佳，在密封件的工作过程中不会出现振动的现象，密封效果更好。斜角γ的作用是将第一弹性圈8经向的内收缩能力转为轴向的动密封环4-1和静密封环4-2的对合力。 

本发明中采用在密封环4外套接第一弹性圈8的结构，第一弹性圈8能够对动密封环4-1和静密封环4-2形成的锥面构成一轴向推力，本实施例中，第一弹性圈8采用硅橡胶材质的O型密封圈。在密封环4的圆台面上设置凹槽12并在凹槽12里设置第一弹性圈8以作为补偿磨损的元件，当密封件在经过长时间的使用产生磨损的情况后，第一弹性圈8能不断的产生方向为指向轴心的作用力，往轴心的方向拉紧密封环4，鉴于密封环4在密封件的整体结构中的重要性，本发明在密封环4外侧面的凹槽12内设置第一弹性圈8保证了本密封件的密封性能在密封件的长期使用过程中受到磨损的影响尽可能减小，延长了本密封件的使用寿命。 

本发明中第一弹性圈8包括了弹性橡胶圈或弹簧圈，橡胶具有优异的耐热性、耐寒性、介电性、耐臭氧和耐大气老化等性能，本实施例中采用的硅橡胶则具有使用温度宽广的优势，能在-60℃（或更低的温度）至+250℃（或更高的温度）下长期使用，同时，氟橡胶、聚四氟乙烯及丁晴橡胶等橡胶材料亦在可使用范围之内。此处述及的弹簧圈指可以首位连接成环状的弹簧圈，弹簧圈与弹性橡胶圈的功能相似，即均能产生方向为指向轴心的作用力，能往轴心的方向产生不断拉紧密封环4的力。 

本发明中，所述静密封柱2在与固定轴套1的接合点外围设有出油孔9，所述固定轴套1与静密封柱2的接合处设有排油装置10。 

如图6、7所示，所述排油装置10为一洒油片14，所述洒油片14设于固定轴套1与静密封柱2的接合处的出油孔9内侧，所述洒油片14为环状结构，其外侧面为圆台面。 

本实施例中，洒油片14厚0.5mm-5mm。 

本发明中的洒油片14在密封件工作开始前为常态设于固定轴套1与静密封柱2的接合处的出油孔9内侧，由于其外侧面为圆台面，故其斜向设于此空间内。在密封件工作的过程中，整体温度升高，洒油片14由于薄且轻，会随着温度的升高而逐渐发生物理形变为一环状平片，即此时出油孔9处可以有机油洒出以散热。 

本发明中的这个结构保证了密封件在工作的过程中能够及时散热，不会因为密封件过热而影响到密封件内各个部件的正常工作，也不会因为密封件过热而对第一弹性圈8的正常的密封功能产生诸如硫化、失去弹性的影响。 

洒油片14的另一种作用是能将润滑油均匀的洒在动密封环4-1和静密封环4-2的运动面上，起到润滑的作用，减少动密封环4-1和静密封环4-2之间的磨损。 

所述动密封柱3包括密封环座和压套，所述密封环座套接于密封环上，所述压套设于密封环座外侧；所述静密封柱2一侧设有螺孔15。 

本发明中压套的设置能进一步的增加密封件的密封性能。 

本发明中在静密封柱一侧设有螺孔15的结构便于密封件从管件11上的拆卸作业能够顺利进行。 

所述油封5和静密封柱2上均设有用于压紧油封5的第二弹性圈16。 

本发明还提供了一种双端面轴密封件，所述双端面轴密封件包括集装式机械轴密封件和连接件17，所述集装式机械轴密封件的相同端面通过连接件17连接。 

如图8、9所示，双端面轴密封件由第一集装式机械轴密封件18、连接件17和第二集装式机械轴密封件19构成，其中，第一集装式机械轴密封件18用于密封介质，第二集装式机械轴密封件19封住大气，第一集装式机械轴密封件18和第二集装式机械轴密封件19内部均有机油形成的油封，另外连接件17内充填了冷却水，此结构能充分将介质与大气隔绝开，密封效果加倍显著。 

双端面轴密封件中的第一集装式机械轴密封件18和第二集装式机械轴密封件19为相同端面通过连接件17连接，故有两种连接方式。如图8为实施例一，第一集装式机械轴密封件18和第二集装式机械轴密封件19前端面相对连接；图9为实施例二，第一集装式机械轴密封件18和第二集装式机械轴密封件19后端面相对连接。 

本发明的有益效果在于其使用寿命与密封性能较现时市场上的需要现场组装的密封件均有大幅度提高，其简化了密封件的安装工序，减少了人工的消耗，提高工作效率，大大提升了密封件的密封性，安装简便，密封零件占据空间较现有技术减小，排油顺畅，散热性能好。 

Claims (9)

1.集装式机械轴密封件，包括固定轴套，固定轴套的一侧设有静密封柱、另一侧设有动密封柱，所述动密封柱一侧设有密封环，所述静密封柱末端设有油封，油封外侧设有涨簧，动密封柱外侧还设有挡片，其特征在于：所述挡片、动密封柱、密封环、固定轴套、静密封柱、油封及涨簧同心设置且顺次连接，所述静密封柱与固定轴套在固定轴套一侧接合，所述动密封柱与固定轴套在固定轴套另一侧接合且动密封柱的外表面与静密封柱的内表面接合；所述密封环设于所述动密封柱、固定轴套与静密封柱构成的空间内，所述密封环包括分别与动密封柱和静密封柱接合的动密封环和静密封环，所述动密封环和静密封环上分别设有第一弹性圈；所述静密封柱在与固定轴套的接合点外围设有出油孔，所述固定轴套与静密封柱的接合处设有排油装置。

2.根据权利要求1所述的集装式机械轴密封件，其特征在于：所述动密封环和静密封环为环状结构，其外侧面为圆台面，所述圆台面上设有凹槽，所述第一弹性圈设于凹槽内，所述动密封环和静密封环的圆台结构的下底面相对设置；所述动密封环和静密封环的内侧面与水平方向呈一斜角α。

3.根据权利要求2所述的集装式机械轴密封件，其特征在于：所述动密封环和静密封环的圆台结构下底面的内环与垂直方向呈一斜角β、外环与垂直方向垂直或动密封环和静密封环的圆台结构下底面与垂直方向呈一斜角γ。

4.根据权利要求1或2所述的集装式机械轴密封件，其特征在于：所述第一弹性圈为弹性橡胶圈或弹簧圈。

5.根据权利要求1所述的集装式机械轴密封件，其特征在于：所述排油装置为一洒油片，所述洒油片设于固定轴套与静密封柱的接合处的出油孔内侧，所述洒油片为环状结构，其外侧面为圆台面。

6.根据权利要求1所述的集装式机械轴密封件，其特征在于：所述动密封柱包括密封环座和压套，所述密封环座套接于密封环上，所述压套设于密封环座外侧。

7.根据权利要求1所述的集装式机械轴密封件，其特征在于：所述静密封柱一侧设有螺孔。

8.根据权利要求1所述的集装式机械轴密封件，其特征在于：所述油封和静密封柱上均设有第二弹性圈。

9.一种双端面轴密封件，其特征在于：所述双端面轴密封件包括集装式机械轴密封件和连接件，所述集装式机械轴密封件的相同端面通过连接件连接。

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