CN102927040A - 一种用于窄小密封腔体的机械密封装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于窄小密封腔体的机械密封装置，该装置的动环组件包括环座、镶嵌于环座上的动环、基环、以焊接于环座和基环之间的焊接波纹管，轴套右端的外壁具有凸台，该凸台的左端具有沉降部，基环右端具有内沉台，内沉台具有凸出部，凸出部与沉降部相啮合，使基环与轴套连动，而基环右端设有抵接于轴套右端的卡簧，静环通过销轴装于密封压盖内壁，轴套左端套有传动环，传动环和轴套通过螺钉固定于泵轴上，在传动环的侧壁均布有若干F形的定位块，而密封压盖的左端具有环形槽，定位块的一端固定于传动环的侧壁，而另一端卡装于环形槽内，使密封压盖与传动环之间轴向固定并可相对旋转。密封压盖、轴套、动环组件和静环之间形成集装式结构。
Description
技术领域
本发明涉及一种泵的机械密封装置，尤其涉及一种用于窄小密封腔体的机械密封装置。
背景技术
离心泵中有相当一部分密封腔体径向空间非常狭窄，特别是当密封轴至密封腔体处内径空间不足10mm时，给机械密封设计带来极大难度，当前大多设计成非集装单弹簧式非平衡型机械密封，安装时需要人为调节大弹簧压缩量，操作极为不便；当密封腔体压力超过10kgf/cm2或压力有波动时，此类密封端面液膜不稳定，密封面磨损过快，密封寿命短。国内密封供应商多提供前述非集装式弹簧密封，旋转密封件的传动易松脱，其价格低廉但密封使用寿命短，更换频繁；国外密封供应商（如福斯流体）推出了系列用于窄密封腔体的机械密封，但结构繁琐，对密封材料及机械加工精度要求非常高，价格昂贵；另外，一般的焊接金属波纹管密封因波片径向尺寸较大，多为7-10mm，无法安装至窄小密封腔体中。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于窄小密封腔体的机械密封装置。
根据本发明提供的一种用于窄小密封腔体的机械密封装置，包括轴套、密封压盖、动环组件、静环和辅助密封件，其中，动环组件包括环座、镶嵌于环座上的动环、基环、以及两端分别密封连接于环座和基环的焊接波纹管，轴套右端的外壁具有环形的凸台，该凸台左端的外壁具有沉降部，所述基环右端具有内沉台，内沉台的内壁具有凸出部，基环的凸出部与轴套的沉降部相啮合，使基环与轴套连动，而基环右端还卡设有卡簧，卡簧抵接于轴套右端，静环通过销轴卡装于密封压盖的内壁，轴套的左端套设有一传动环，传动环和轴套通过径向的螺钉固定于泵轴上，在传动环的侧壁还均布有若干F形的定位块，而密封压盖的左端具有环形槽，定位块的一端固定于传动环的侧壁，而另一端卡装于环形槽内，使密封压盖与传动环之间轴向固定并可相对旋转。
其有益效果是：动环组件为焊接波纹管集装式，可模块化使用，相比单弹簧结构弹性补偿均衡稳定；且动环组件为轴向扁平化设计，径向尺寸较小，适于密封轴至密封腔体处内径空间不足的结构；动环组件与轴套之间啮合实现传动，不存在传动结构松动，传动更可靠，并通过卡簧将动环组件与轴套固装于一体；传动环和轴套通过径向的螺钉实现与泵轴的传动，同时，固定于传动环上的定位块则使密封压盖与传动环之间轴向固定并可相对旋转，使密封压盖与轴套装于一体；综上，密封压盖、轴套、动环组件和静环之间形成一集装式结构，结构简单紧凑，轴向尺寸较小；可预先组装检测，并可整体装入泵体，相比非集装式密封结构，密封精度更高。
一种优选方式，所述基环的沉台与轴套的凸台在径向的贴合面上设有内凹的环形密封槽，该密封槽内设有辅助密封件。其有益效果是：基环与轴套间的辅助密封未采用径向密封型式，而充分利用结构空间采用了轴向安装静止式，缩短了密封长度。
一种优选方式，所述焊接波纹管包括凸片和凹片，均为窄刀型波片，凸片和凹片的径向外端均具有一竖直部，竖直部以内均由一斜直部过度到一弧度递增的波纹部，其中，凸片与凹片的斜直部以竖向成对称设置，且凹片与凸片的波纹部最内端与水平的倾角相同。
一种优选方式，所述凸片和凹片的径向尺寸均为6mm，厚度均为0.11-0.18mm，凸片和凹片的竖直部长度均为0.3mm，而斜直部与竖向的夹具均为3.8°，波纹部最内端与水平的倾角均为44°，波纹部均为四个不同数值的圆弧。
其有益效果是：波片的竖直部可保护焊球直接受轴向力冲击破坏，凹片和凸片在波纹部外端的夹角有利于提供原始弹力条件，保护或缓冲径向分力对焊球的破坏，而斜直部的倾角有利于在有外力及泵轴有跳动时不产生疲劳损坏，保持波纹管的弹力，焊接波纹管可以适应窄小密封腔体的需要，在合理的压缩量下波纹管的弹力成线性特征。经实践及测试，波纹管在上述尺寸参数时，在合理压缩范围内，弹力呈线性关系；此时焊接波纹管的径向尺寸小，可用于密封轴至密封腔体处内径空间小于10mm的情况。
一种优选方式，所述辅助密封件包括设于静环与密封压盖之间的第一O形圈、设于基环与轴套之间的第二O形圈、设于轴套与泵轴之间的第三O形圈、以及设于密封压盖与泵体之间的密封垫。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
图1是本发明实施例提供的用于窄小密封腔体的机械密封装置的剖面结构示意图。
图2是本发明实施例提供的用于窄小密封腔体的机械密封装置的产品分解示意图。
图3是本发明实施例中动环组件的剖面示意图。
图4是本发明实施例中凸片和凹片组成的子母组合片结构示意图。
图5是本发明实施例中轴套局部结构的剖面示意图。
图6是本发明实施例中轴套凸台的沉降部结构示意图。
图7是本发明实施例中基环内沉台的凸出部结构示意图。
具体实施方式
参考图1和图2，一种用于窄小密封腔体的机械密封装置，包括轴套100、密封压盖200、动环组件300、静环400和辅助密封件。
参考图3，动环组件300包括环座310、镶嵌于环座310上的动环320、基环330、以及两端分别密封连接于环座310和基环330的焊接波纹管340。动环组件300为焊接波纹管集装式，可模块化使用，相比单弹簧结构弹性补偿均衡稳定；且动环组件300为轴向扁平化设计，径向尺寸较小，适于密封轴至密封腔体处内径空间不足的结构。
参考图4，焊接波纹管340包括凸片341和凹片342，均为窄刀型波片，凸片341和凹片342的径向外端均具有一竖直部343，竖直部343以内均由一斜直部345过度到一弧度递增的波纹部344，其中，凸片341与凹片342的斜直部345以竖向成对称设置，且凹片342与凸片341的波纹部344最内端与水平的倾角相同。焊接时先将凸片341与凹片342叠放并焊接内圆环，形成子母组合片，再通过专用工装将若干子母组合片外边缘焊接，焊接时凹片342与凸片341的波纹部344倾角方向一致，焊接波纹管340两端在分别焊接在环座310与基环330上，再经热处理最终形成波纹管芯。波片的竖直部343可保护焊球直接受轴向力冲击破坏，凹片342和凸片341在波纹部344外端的夹角有利于提供原始弹力条件，保护或缓冲径向分力对焊球的破坏，而斜直部345的倾角有利于在有外力及泵轴有跳动时不产生疲劳损坏，保持波纹管的弹力，焊接波纹管340可以适应窄小密封腔体的需要，在合理的压缩量下波纹管的弹力成线性特征。
所述凸片341和凹片342的径向尺寸均为6mm，厚度均为0.11-0.18mm，凸片341和凹片342的竖直部343长度均为0.3mm，而斜直部345与竖向的夹具均为3.8°，波纹部344最内端与水平的倾角均为44°，波纹部344均为四个不同数值的圆弧。经实践及测试，焊接波纹管340在上述尺寸参数时，在合理压缩范围内，弹力线性关系最优；此时焊接波纹管340的径向尺寸小，可用于密封轴至密封腔体处内径空间小于10mm的情况。
参考图5、图6和图7，轴套100右端的外壁具有环形的凸台110，该凸台110左端的外壁具有沉降部111，所述基环330右端具有内沉台，内沉台的内壁具有凸出部331，基环330的凸出部331与轴套100的沉降部111相啮合，使基环330与轴套100连动，而基环330右端还卡设有卡簧120，卡簧120抵接于轴套100右端，动环组件300与轴套100之间啮合实现传动，不存在传动结构松动，传动更可靠，并通过卡簧120将动环组件300与轴套100固装于一体。
静环400通过轴向的销轴410卡装于密封压盖200的内壁。
基环330的沉台与轴套100的凸台110在径向的贴合面上设有内凹的环形密封槽130，该密封槽130内设有辅助密封件。基环300与轴套100间的辅助密封未采用径向密封型式，而充分利用结构空间采用了轴向安装静止式，缩短了密封长度。
轴套100的左端套设有一传动环140，传动环140和轴套100通过径向的螺钉141固定于泵轴上，在传动环140的侧壁还均布有若干F形的定位块142，而密封压盖200的左端具有环形槽210，定位块142的一端通过螺钉固定于传动环140的侧壁，而带凸出部的另一端卡装于环形槽210内，使密封压盖200与传动环140之间轴向固定并可相对旋转。传动环140和轴套100通过径向的螺钉141实现与泵轴的传动，同时，固定于传动环140上的定位块142则使密封压盖200与轴套100装于一体。
所述辅助密封件包括设于静环400与密封压盖200之间的第一O形圈510、设于基环330与轴套100之间的第二O形圈520、设于轴套100与泵轴之间的第三O形圈530、以及设于密封压盖200与泵体之间的密封垫540。
综上所述，密封压盖200、轴套100、动环组件300和静环400之间形成一集装式结构，结构简单紧凑，轴向尺寸较小；可预先组装检测，并可整体装入泵体，相比非集装式密封结构，密封精度更高。
当然，以上的实施例只是在于说明而不是限制本发明，以上所述仅是本发明的较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的方案所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。
Claims (5)
1.一种用于窄小密封腔体的机械密封装置，包括轴套、密封压盖、动环组件、静环和辅助密封件，其特征在于：
动环组件包括环座、镶嵌于环座上的动环、基环、以及两端分别密封连接于环座和基环的焊接波纹管，
轴套右端的外壁具有环形的凸台，该凸台左端的外壁具有沉降部，所述基环右端具有内沉台，内沉台的内壁具有凸出部，基环的凸出部与轴套的沉降部相啮合，使基环与轴套连动，而基环右端还卡设有卡簧，卡簧抵接于轴套右端，
静环通过销轴卡装于密封压盖的内壁，
轴套的左端套设有一传动环，传动环和轴套通过径向的螺钉固定于泵轴上，
在传动环的侧壁还均布有若干F形的定位块，而密封压盖的左端具有环形槽，定位块的一端固定于传动环的侧壁，而另一端卡装于环形槽内，使密封压盖与传动环之间轴向固定并可相对旋转。
2.根据权利要求1所述的一种用于窄小密封腔体的机械密封装置，其特征在于：所述基环的沉台与轴套的凸台在径向的贴合面上设有内凹的环形密封槽，该密封槽内设有辅助密封件。
3.根据权利要求1所述的一种用于窄小密封腔体的机械密封装置，其特征在于：所述焊接波纹管包括凸片和凹片，均为窄刀型波片，凸片和凹片的径向外端均具有一竖直部，竖直部以内均由一斜直部过度到一弧度递增的波纹部，其中，凸片与凹片的斜直部以竖向成对称设置，且凹片与凸片的波纹部最内端与水平的倾角相同。
4.根据权利要求3所述的一种用于窄小密封腔体的机械密封装置，其特征在于：所述凸片和凹片的径向尺寸均为6mm，厚度均为0.11-0.18mm，凸片和凹片的竖直部长度均为0.3mm，而斜直部与竖向的夹具均为3.8°，波纹部最内端与水平的倾角均为44°，波纹部均为四个不同数值的圆弧。
5.根据权利要求1所述的一种用于窄小密封腔体的机械密封装置，其特征在于：所述辅助密封件包括设于静环与密封压盖之间的第一O形圈、设于基环与轴套之间的第二O形圈、设于轴套与泵轴之间的第三O形圈、以及设于密封压盖与泵体之间的密封垫。
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