CN102439336B - 轴向面密封组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轴向面密封组件，该轴向面密封组件布置成随着旋转机械中的驱动轴共同旋转，该轴向面密封组件包括基部元件(1)和活动部分(2)，其中基部元件(1)可连接至驱动轴，用于随驱动轴共同运动，活动部分(2)具有密封端面(3)，并且该活动部分可相对于基部元件(1)轴向移动并且借助于弹簧(4)被偏置远离基部元件(1)，其中，活动部分(2)和基部元件(1)包括协作的扭转驱动装置(14，15)，该扭转驱动装置用于使活动部分(2)与基部元件(1)进行共同旋转运动，该扭转驱动装置包括至少一个扭转驱动销(14)和至少一个相应的孔(15)，所述扭转驱动销(14)可移置地插入相应的孔(15)中。该轴向面密封组件的特征在于，至少一个防磨损销(18)布置在所述扭转驱动销(14)与所述孔(15)之间、在扭转驱动装置(14，15)的力传递界面处。

Description

轴向面密封组件

技术领域

本发明总体涉及密封组件领域，该密封组件被布置成随着旋转机械的驱动轴共同旋转。进一步地，本发明特别涉及轴向面密封组件领域，该轴向面密封组件实现穿过旋转机械中壳体壁的驱动轴通道的密封。轴向面密封组件包括基部元件和活动部分，其中基部元件可连接至驱动轴，用于随驱动轴共同运动，活动部分具有密封端面，并且可相对于基部元件轴向移动以及借助于弹簧被偏置远离基部元件，其中活动部分和基部元件包括协作的扭转驱动装置，该扭转驱动装置用于使活动部分与基部元件进行共同旋转运动，该扭转驱动装置包括至少一个扭转驱动销和至少一个相应的孔，所述扭转驱动销可移置地插入该相应的孔中。

背景技术

本发明用于密封在潜水泵和混合器等中从马达舱到液压单元的驱动轴通道，但是其他应用也是可想到的。潜水泵和混合器典型地包括电驱动马达和液压单元，该液压单元包括经由驱动轴连接至马达舱的叶轮/推进器。为了防止液压单元中的介质沿着驱动轴进入马达中，在液压单元与马达舱之间布置密封装置。一种通用类型的密封装置是轴向面密封件，也称作机械面密封件，其包括密封构件，该密封构件随着驱动轴旋转，并且邻接/密封抵靠静止密封构件，该静止密封构件附接至马达舱的壳体壁形成部。两个密封构件通过弹簧作用力朝着彼此挤压，以防止介质进入密封界面。

在潜水泵中，例如，通常安装一组两个轴向面密封组件，以提供在马达舱与液压单元之间延伸穿过流体填充壳部分的驱动轴通道处的密封界面，该流体填充壳部分限定出用于阻挡泵送介质的屏障。

所涉及的轴向面密封组件通常包括具有密封端面的环状密封构件，该密封构件可相对于轴向面密封组件的基部元件轴向移动。该密封构件借助于弹簧朝着壳体壁上的静止密封构件被偏置，该弹簧由基部元件支承。基部元件可连接至驱动轴，用于随驱动轴共同运动，也就是，基部元件在轴向固定位置处非旋转地连接至驱动轴。密封构件和基部元件同样相对于彼此非旋转地连接。因而，轴向面密封组件被支承在驱动轴上，用于随驱动轴共同旋转，并且与驱动轴成同心关系。

PCT/SE2009/000132公开了一种轴向面密封组件，该轴向面密封组件包括载体，密封构件就位于载体中。该载体包括三个销子，所述销子延伸到基部元件的相应的销孔中，也就是，销子起到了扭转驱动销的作用，并且将驱动轴/基部元件的旋转运动传递给活动部分（即，载体/密封构件）。然而，当轴向面密封组件安装在适用于泵送污染液体的潜水泵中时，其将由于热膨胀、振动、倾斜等而在轴向方向上、在基部元件与载体之间产生相对运动。随着时间的推移，每个销子和销孔将彼此磨损，也就是，销子将在扭转传递界面处、在相应销孔中磨出缝隙，而销孔将在面对扭转传递界面的销子侧上磨损。结果，该销子的所述侧面将变得粗糙并且不规则，而且销孔的上部边缘可能被挡在销子上任何不期望的不规则部上。此外，该销子可能被楔入销孔的缝隙中。因而，该磨损妨碍载体/密封构件相对于基部元件的轴向运动。因此，轴向面密封组件常常导致轴向面密封件过载和损坏，或者形成开口和泄露。当所泵送的液体包括磨料物质时，该轴向面密封组件的工作寿命将大量缩短，因为磨料物质将在销子与销孔之间用作磨料。

发明目的

本发明目的在于克服之前已知的轴向面密封组件的上述缺陷，以及目的在于提供改进的轴向面密封组件。本发明的第一目的是提供一种初始限定型的改进的轴向面密封组件，其被构造用于确保移动部件与基部元件之间的强轴向相对运动并不影响轴向面密封组件的密封功能。

本发明的另一个目的是提供一种轴向面密封组件，同时，该轴向面密封组件包括很少个部件。

发明内容

根据本发明，提供了一种初始限定型的轴向面密封组件，其特征在于，至少一个防磨损销布置在所述扭转驱动销与所述孔之间、在扭转驱动装置的力传递界面处。

因而，本发明所基于的构思是，位于扭转驱动装置的扭转传递界面处的防磨损装置由于防止扭转驱动装置的直接接触和磨损而基本上改善了轴向面密封组件的工作寿命。

在一个优选实施例中，该活动部分包括密封构件和载体，该密封构件就位于载体中并且具有密封端面。因此，密封构件和载体可由不同材料制成。

在一个优选实施例中，活动部分包括至少一个扭转驱动销，而基部元件包括协作的孔，防磨损销在驱动轴的旋转方向上布置在至少一个扭转驱动销的后侧面处。

在一个优选实施例中，活动部分还包括弹性套，密封构件就位于所述弹性套中，弹性套就位于载体中，弹性套布置成密封抵靠驱动轴，以及至少一个防磨损销连接至弹性套。这意味着，一个或同样的部件对驱动轴进行密封，并且用作轴向面密封组件的磨损防护件。

在一个优选实施例中，活动部分包括载体，该载体包括三个扭转驱动销，这些扭转驱动销在圆周方向上等距地间隔开，一个防磨损销在驱动轴的旋转方向上布置在每个扭转驱动销的后侧面处。由于使用了三个扭转驱动销，减小了每个扭转驱动销上在圆周方向上的邻接负载（abutment load）。

附图说明

结合所附的附图并从优选实施例的下列详细说明中，对于本发明的上述和其他的特征和优点的更加全面理解将变得更加清晰，附图中：

图1是从本发明的轴向面密封组件的上面看的分解透视图，

图2是从处于安装好状态的轴向面密封组件的活动部分（即，载体、弹性套和密封构件）的上面看的分解透视图，

图3是从弹性套的一个优选实施例的下面看的透视图，

图4是从处于安装好状态的轴向面密封组件的下面看的透视图，以及

图5是从整个轴向面密封件的上面看的透视剖视图。

具体实施方式

在图1的分解透视中，示出了包含在本发明的轴向面密封组件的一个优选实施例中的部件。这些部件从图的顶部到底部以连续次序示出。

根据本发明，轴向面密封组件布置成随着旋转机械中的驱动轴共同旋转，并且包括基部元件1和活动部分2。基部元件1可连接至驱动轴（未示出），用于随驱动轴共同运动，而活动部分2具有密封端面3并且可相对于基部元件1轴向移动，以及借助于弹簧4被偏置远离基部元件1。

在轴向面密封组件的一个优选实施例中，活动部分2包括：环形密封构件5，该密封构件在其顶表面处具有密封端面3；和弹性套6，该弹性套由耐热材料制成以经受得住在轴向面密封组件操作期间产生的热。密封构件5优选地由硬质合金、金刚砂、碳化铝或类似物制成。弹性套6布置成插置于密封构件5与载体7之间。在该优选实施例中，密封构件5就位于弹性套6中的轴向凹槽8内，而弹性套6就位于载体7中的轴向凹槽9内。根据该优选实施例，密封构件5借助于摩擦被保持在弹性套6中，而且弹性套6也借助于摩擦保持在载体7中。因而，密封构件5、弹性套6和载体7连接成单个活动部分2以用于进行共同运动。在活动部分2的安装好的状态中，如可从图2中看到的，密封构件5相对于载体7和弹性套6在轴向方向上向上伸出，以便如可从图5中看到的以及以下将说明的在轴向面密封组件的密封操作期间不受干扰。

基部元件1可连接至驱动轴，轴向面密封组件布置成围绕驱动轴安装，以用于随驱动轴共同运动。因而，基部元件1可借助于任何适当的装置轴向且非旋转地固定到驱动轴上，该适当的装置在优选实施例中由开口的环形夹10构成。环形夹10布置成容纳在基部元件1的内周缘中（如从图4和5能最好地理解）。环形夹10借助于上紧装置11而在圆周方向上是可压缩的，该上紧装置诸如是调节螺钉或者锁定螺钉，其可旋转地枢转连接（journalled）在基部元件1中。弹簧4被布置成在载体7与基部元件1之间施加轴向力，以便将载体7和密封构件5偏置远离基部元件1。在该优选实施例中，弹簧4由压缩盘簧构成，该压缩盘簧作用在载体7的向外延伸的径向凸缘12与基部元件1的向外延伸的径向凸缘13之间。当轴向面密封组件围绕驱动轴安装时，密封构件5、弹性套6和载体7沿着驱动轴可轴向移动，同时，如下面将进行解释的，所述弹性套6密封抵靠驱动轴的包络面。

根据本发明，活动部分2和基部元件1包括协作的扭转驱动装置，该扭转驱动装置用于使活动部分2与基部元件1进行共同旋转运动。扭转驱动装置包括至少一个扭转驱动销14和至少一个相应的孔15，所述扭转驱动销14插入相应的孔中。在一个优选实施例中，活动部分2包括扭转驱动销14，而基部元件1包括孔15。但是，可以采用相反的情况，其中活动部分2包括孔15，而基部元件1包括扭转驱动销14（实施例未示出）。

返回到附图中所示的实施例。至少一个扭转驱动销14连接至载体7，并且布置成从载体向下突出。优选地，载体7包括三个扭转驱动销14，它们在载体7的圆周方向上等距地间隔开，而基部元件1包括三个相应的孔15，以便在操作期间分别减少作用在每个扭转驱动销14和孔15上的力。

扭转驱动销14的尺寸适于在轴向方向上插入在基部元件1的顶表面16中开口的相应的孔15中，也就是说，基部元件1包括的孔15与载体7所包括的扭转驱动销14一样多。在该优选实施例中，如结合图4所说明的，所述孔15还在基部元件1的底表面17中开口。由于扭转驱动销14与孔15接合，载体7布置成与基部元件1进行共同旋转运动，但是在轴向上可相对于基部元件移动。

轴向面密封组件包括至少一个防磨损销18，该至少一个防磨损销布置在扭转驱动销14与孔15之间、在扭转驱动装置的力传递界面处。在所示的实施例中，力传递界面是在驱动轴的旋转方向R上扭转驱动销14的后侧面与孔15的后侧面之间的界面（参见图4）。由此，在本文中，在圆周方向上每个扭转驱动销14的后侧面是扭转驱动销14的被基部元件1的孔15抵靠以使得载体7和密封构件5随着驱动轴和基部元件1共同旋转的侧面。在该优选实施例中，轴向面密封组件包括一个用于每一对扭转驱动销14和孔15的防磨损销18。防磨损销18的目的是防止扭转驱动销14和孔15在载体7相对于基部元件1在轴向方向上移动时彼此摩擦。优选地，防磨损销18由耐热材料制成，以便经得住在轴向面密封操作期间所产生的热。

现在特别地参照图2和3。在所示的优选实施例中，轴向面密封组件包括三个防磨损销18，这些防磨损销18连接至弹性套6并从弹性套向下突出。使防磨损销18与弹性套6成一体的目的在于方便制造和安装程序，以及使轴向面密封组件的部件数量保持最少。

现在参照图1和5。开口的环形夹10包括环状主要部分，该环状主要部分布置成在安装好时围绕驱动轴。此外，环形夹10包括第一端部19和第二端部20，它们布置成分别接收在形成于基部元件1的底端部中的第一座21和第二座22内。第一座21和第二座22通过中间的基部元件部分23分隔开。基部元件部分23用作用于环形夹10的第一端部19的保持支承件，该第一端部牢固地就位于第一座21中。第二端部20可移动地接收在通过中间基部元件部分23与第一座21分隔开的第二座22中。

基部元件1还包括洞24，该洞开口于第二座22中并且布置用于与调节螺钉11上的螺纹部分25螺纹接合。螺纹部分25邻接截头圆锥部分26，该截头圆锥部分可操作地接合环形夹10的第二端部20。调节螺钉11在平行于轴向面密封组件的纵向轴线的方向上旋入洞24中，以便在安装和拆卸轴向面密封组件期间增加调节调节螺钉11的可达性。

当调节螺钉11更深地旋转到基部元件1中时，截头圆锥部分26将第二端部20朝着环形夹10的第一端部19推动，从而减小了用于绕着驱动轴的圆周进行摩擦夹紧的环形夹10的直径。以这种方式，通过上紧环形夹10，基部元件1非旋转且轴向地抑制而与驱动轴成同心关系。应意识到的是，环形夹10的内径在环形夹10处于未上紧状态时等于或大于环状基部元件1的最大内径。同样应意识到的是，环形夹10可被压缩，也就是说，当与驱动轴分开时，可被压缩成比驱动轴的外径小的内径。

在所示的优选实施例中，环形夹10的第二端部20是半圆形的，以便与调节螺钉11的截头圆锥部分26接合，当调节螺钉11旋入洞24中时，其使得整个第二端部20被朝着第一端部19推压。如果环形夹10的第二端部20具有与第一端部19一样的形状，第二端部20可弯曲，而不减小环形夹10的环形主要部分的直径。

环形夹10可具有多边形的或者圆形或圆环形的截面外形。可选地，环形夹10可以具有半圆形截面并且被形成为平的内径，也就是说，呈D形截面外形。如果适当的话，第二端部20同样可形成为与截头圆锥部分26的倾斜角相一致。

现在参照图4。为了提供轴向面密封组件的简单操作，扭转驱动销14被有益地成形，从而在扭转驱动销14被插入孔15中时将载体7和基部元件1锁定成组装好的关系。在该优选实施例中，扭转驱动销14的底端部形成有舌片27，所述舌片在安装之后发生变形以加宽扭转驱动销14的端部。当舌片27处于变形状态时，它们延伸越过基部元件1的凸缘28。舌片27邻接基部元件1的凸缘28，并且由此确定此时轴向面密封组件处于完全展开状态。这将简化轴向面密封组件的操作，因为它们在存储和安装期间保持为单件。

现在参照图5，图5示出了安装成绕着旋转机械中的驱动轴处于同心关系并且与静止密封构件29接合的轴向面密封组件。虽然在图5中并未示出驱动轴和旋转机械，但应理解的是，在驱动轴上处于安装好位置的具有密封端面3的密封构件5通过压缩弹簧4被迫使与静止密封构件29的密封端面30协作而形成密封界面，该静止密封构件被固定不动地布置在旋转机械壳体中。由耐热材料制成的密封件31布置在静止密封构件29与旋转机械壳体之间。

弹性套6包括：上圆柱部分32，该上圆柱部分在径向方向上将密封构件5和载体7分隔开；下圆柱部分33；和将上下圆柱部分互连的径向部分34。下圆柱部分33具有内表面35，该内表面布置成密封抵靠下述表面：驱动轴的包络面、接收密封构件5所抵靠的上表面36（参见图1）、以及当轴向面密封件处于完全压缩状态时，基部元件1的上表面16所邻接抵靠的下表面37（参见图3）。应指出的是，在所示的实施例中，活动部分2（即，载体7）在完全展开和完全压缩状态之间的移动距离为大约2mm，而且当轴向面密封组件被安装好时，载体7设置在这两个端部位置之间一预定位置处，优选地位于它们之间中途的位置处。径向部分34包括下表面38，该下表面邻接载体7的径向凸缘39的上表面。径向凸缘39包括一组用于容纳弹性套6的防磨损销18的凹槽40。

本发明的合理变型

本发明并不仅仅限于上面所描述和附图所示出的实施例，这些主要用于说明和示例的目的。本专利申请旨在覆盖在此所描述的优选实施例的全部调整和变型，因而本发明由所附的权利要求及其等同物的用语来限定。因而，在所附的权利要求书的保护范围内，可以各种方式改变轴向面密封组件。

例如，应指出的是，用于将基部元件固定到驱动轴上的装置可以是除了所示出的开口的环形夹之外的任何其他已知或适当的装置，例如，键和键槽、沿径向向内起作用以抵靠驱动轴的锁定螺钉，在基部元件的圆周方向上起作用的调节螺钉等等。

还应指出的是，虽然由于简明的缘故，在权利要求书中以及说明书中已经使用了术语“扭转驱动装置，即，扭转驱动销和孔”，但是，应认识到的是，其能够从基部元件向活动部分/载体传递/传送旋转运动，而并不仅仅传递/传送扭转。

还应指出的是，扭转驱动装置的力传递界面在从动销连接至轴向面密封组件的静止部分时是从动销的前侧面，而在从动销连接至轴向面密封组件的活动部分时是从动销的后侧面。

还应指出的是，每个防磨损销可以是以任何适当的方式保持在相应扭转驱动销与孔之间的单个部件，该适当的方式例如是对扭转驱动销或孔进行热补（vulcanized）。此外，该孔可具有防止了松的防磨损销脱出的上肩部和下肩部。

还应指出的是，关于/涉及术语例如上方、下方、下面和上部等的所有信息应被解释/理解为使设备根据图定向以及使附图定向，以使得可正确地理解附图标记。因而，这些术语仅仅指出在所示实施例中的相互关系，如果本发明的设备设有另一结构/设计，则可改变这些关系。

还应指出的是，即使未明确地表明来自特定实施例的特征可与来自另一实施例的特征结合，如果这种结合是可能的，则该结合应该视为是显而易见的。

整个说明书和随后的权利要求书，除非上下文另有要求，措词“包括”及其诸如“包含”或“含有”的变型将理解为暗示包含规定的整体或步骤或者整体组或步骤组，而不是排除任何其他的整体或步骤或者整体组或步骤组。

本发明并不限于附图中所示出的一个或多个实施例。因此，应理解的是，在所附的权利要求中提及的特征跟随有附图标记的情况下，这些附图标记仅仅是为了增加权利要求书的可阅读性，而并不限制权利要求书的范围。

Claims (8)

1.一种轴向面密封组件，所述轴向面密封组件被布置成随着旋转机械中的驱动轴共同旋转，所述轴向面密封组件包括基部元件（1）和活动部分（2），其中基部元件（1）能连接至驱动轴，用于随驱动轴共同运动，所述活动部分（2）具有密封端面（3），所述活动部分相对于基部元件（1）能够轴向移动并且借助于弹簧（4）被偏置远离基部元件（1），其中，活动部分（2）和基部元件（1）包括协作的扭转驱动装置（14、15），所述扭转驱动装置用于使活动部分（2）与基部元件（1）进行共同旋转运动，所述扭转驱动装置包括至少一个扭转驱动销（14）和至少一个相应的孔（15），所述扭转驱动销（14）能移置地插入相应的孔中，其特征在于，至少一个防磨损销（18）布置在所述扭转驱动销（14）与所述孔（15）之间、在扭转驱动装置（14、15）的力传递界面处。

2.如权利要求1所述的轴向面密封组件，其中，活动部分（2）包括密封构件（5）和载体（7），密封构件（5）就位于载体（7）中并且具有所述密封端面（3）。

3.如权利要求2所述的轴向面密封组件，其中，活动部分（2）包括所述至少一个扭转驱动销（14），而基部元件（1）包括协作的所述孔（15），防磨损销（18）在驱动轴的旋转方向上布置在所述至少一个扭转驱动销（14）的后侧面处。

4.如权利要求3所述的轴向面密封组件，其中，载体（7）包括所述至少一个扭转驱动销（14）。

5.如权利要求2所述的轴向面密封组件，其中，活动部分（2）还包括弹性套（6），密封构件（5）就位于所述弹性套（6）中，该弹性套就位于载体（7）中，弹性套（6）布置成密封抵靠驱动轴。

6.如权利要求5所述的轴向面密封组件，其中，所述至少一个防磨损销（18）连接至所述弹性套（6）。

7.如权利要求1所述的轴向面密封组件，其中所述至少一个防磨损销（18）附接至所述至少一个扭转驱动销（14），或者附接至相应的所述孔（15）。

8.如前述权利要求中任一项所述的轴向面密封组件，其中，活动部分（2）包括具有三个扭转驱动销（14）的载体（7），所述三个扭转驱动销（14）在圆周方向上等距地间隔开，并且在驱动轴的旋转方向上、在每个扭转驱动销（14）的后侧面处布置一个防磨损销（18）。