CN103759007B - 一种用于球磨机的双端面波纹管密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于球磨机的双端面波纹管密封装置，其特征在于：包括内静环组件、外静环组件、轴套、内压盖及外压盖，其中：所述轴套安装在搅拌轴上，所述内压盖及外压盖套设在轴套的外部，与轴套的外壁之间留有空间，以便形成密封腔；所述内静环组件及外静环组件设置在上述密封腔内，内静环组件的外端固定在内压盖上，内端贴合设有内动环形成内端面密封，外静环组件的外端固定在外压盖上，内端贴合设有外动环形成外端面密封。本发明采用带压密封形式的，径向尺寸紧凑，冲洗冷却效果好，密封面液膜稳定，使用寿命长。

Description

一种用于球磨机的双端面波纹管密封装置

技术领域

本发明涉及机械密封装置，特别指一种用于球磨机的双端面波纹管密封装置。

背景技术

球磨机广泛应用于食品、化妆品、乳化、油漆等行业的搅拌打磨作业，其传统密封为单端面或双端面弹簧式机械密封装置。特别在油漆打磨均匀领域，球磨机起到不可替代的作用。但在打磨油漆类作业时，主要存在以下问题：

1、其使用的媒介为溶剂及高硬度的磨粒金刚砂、氧化锆与油漆混合，通过静子与转子搅拌叶相对运动将油漆打磨均匀，同时产生很多细小颗粒，久而久之这些颗粒盘踞动静环外侧，渗入动静环辅助密封圈位置。

2、弹簧密封对设备搅拌轴圆跳动及腔体垂直度极为敏感，密封面一开一合即端面跟随性差，细小硬颗粒易进入到密封端面，致使密封面拉伤划伤，密封失效。

3、搅拌打磨作业时，所用溶剂腐蚀性及渗透性很强，使用单端面弹簧密封当溶剂泄漏至大气侧时，易污染环境对人身心健康安全有害。

4、球磨机所用单端面或双端面机械密封装置，不管是进口密封还是国产密封，多为非集装式弹簧密封，密封的轴向及径向定位受设备精度、安装人员素质的影响很大，不能达到密封的设计意图及使用效果，密封使用寿命短。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种采用带压密封形式的，径向尺寸紧凑，冲洗冷却效果好，密封面液膜稳定，使用寿命长的用于球磨机的双端面波纹管密封装置。

本发明采取的技术方案如下，一种用于球磨机的双端面波纹管密封装置，其特征在于：包括内静环组件、外静环组件、轴套、内压盖及外压盖，其中：所述轴套安装在搅拌轴上，所述内压盖及外压盖套设在轴套的外部，与轴套的外壁之间留有空间，以便形成密封腔；所述内静环组件及外静环组件设置在上述密封腔内，内静环组件的外端固定在内压盖上，内端贴合设有内动环形成内端面密封，外静环组件的外端固定在外压盖上，内端贴合设有外动环形成外端面密封。

优选地，所述内静环组件与轴套之间留有间隙，该间隙内设有导套，导套固定在内静环组件上。

优选地，所述内静环组件包括内静环、静环座、内波纹管及基环，其中：上述内静环的外端固定在内静环座上，通过卡针卡位；上述内波纹管的内端固定在内静环座上，外端固定在基环上，基环上设有防转销以限位，基环周缘设有至少二个径向的通孔。

优选地，所述内静环的内端贴紧内动环，内静环的外径与内压盖的内腔凸环贴紧，该凸环的内侧设有异形挡环，凸环的外侧设有O型圈，以便密封内静环与内压盖的连接；上述内动环套设在轴套上。

优选地，所述异形挡环的内侧下端设有一个倾斜的凸缘，该凸缘的内端面倾角的范围为50-80度，外端面倾角的范围为20-40度，凸缘下端面的轴向长度范围为0.3-1.0mm，异形挡环内侧的介质产生压力作用于凸缘上，使其发生弹性变形，内端面倾角及外端面倾角发生变化，下端面贴合内静环的外径更加紧密。

优选地，所述外静环组件包括：外静环、外静环座、外波纹管、过度环及小端盖，其中：上述外静环的外端固定在外静环座上，内端贴紧外动环；上述外波纹管的内端固定在外静环座上，外端固定在过度环上；上述过度环固定在小端盖上。

优选地，所述外动环的内端固定在外动环座上，外动环座固定在轴套上，外动环座的内端面与基环的外端面之间留有间隙，形成液体流道。

优选地，所述外压盖上开有进液孔及出液孔，外部的密封液由进液孔进入流道，经流道进入内静环组件与内压盖之间的间隙内，经基环上的径向通孔流入导套处的液体回路，冷却和冲洗内静环组件，密封液经液体回路流至外静环组件与外压盖之间的间隙内，冷却和冲洗外静环组件，外动环座的外径上开设的离心槽及外压盖的内圈设置的折流挡板配合将密封液输送至出液孔，经出液孔输送至外置的冷却罐，密封液在冷却罐与密封装置之间循环流动。

优选地，所述内压盖的内端设有搅拌筒，搅拌筒内盛放介质，搅拌轴伸入搅拌筒内，搅拌叶套设在搅拌轴伸入搅拌筒的部分上；上述介质的吸入压力范围为1-2bar，出口压力范围为2-3bar。

优选地，所述密封液在密封腔内形成的压力与介质内的压力之间存在压力差为1-2kgf/cm²，压力差使得介质向密封腔内渗透难度增大，以便提高密封效果。

本发明的有益效果在于：

本发明的优点包括： 1、采用带压密封形式，密封液（又称阻封液）的压力高于介质侧的压力1-2kgf/cm²，密封液由进液孔进入密封腔内,通过内静环组件中基环上开设的径向通孔沿导套流至内静环与内动环处，冷却密封面，带走摩擦热，再通过带有若干离心槽的外动环座与带有折流挡板的外压盖配合，将密封液输送至外置冷却罐，冷却密封液；内静环与内动环为外流型，介质不会渗透至密封腔；外静环与外动环为外流型，密封液不会泄露至外部，由于球磨机的转速相对较低，因此采用上述设计大大提高密封液的循环效率，使密封面液膜稳定性提高。2、内静环组件与外静环组件均采用波纹管结构以提供弹力补偿，且两者均为组合整体件，采用静止式安装，整体与外压盖固定，在安装时只需一次弯曲，就能自动调节搅拌轴与密封腔的不同心情况，密封面的跟随性良好，减少了密封件本身的跳动，使密封面端面比压、液膜稳定，从而延长了密封寿命；内静环组件的轴向尺寸短小紧凑，模块化设计制造，安装方便。其在实际应用中适应大轴径、设备运动精度较差的状况，波纹管能自动调节适应旋转轴的摆动或跳动，弹力均匀，密封端面比压稳定，密封效果好。3、内静环组件的基环带有若干径向通孔，使波纹管内外径处压力平衡，波纹管波片波形不受压力影响，弹力程线性关系；优化了密封液途径，强制冷却密封端面，使端面液膜稳定，同时也优化了密封液通道。4、内压盖与内静环外径处设有异形挡环，异形挡环的内径与内静环为小间隙配合；挡环介质侧边缘有一个水平夹角为60度的倾角，背向介质侧内边缘有一个30度倾角，两倾角之间内径处有一个0.5mm的凸缘，在介质压力作用下，两倾角发生变化致使异形挡环内径凸缘较紧的与内静环的外径贴合，但对波纹管弹力影响不大，通过实际应用证明，采用该种结构可以有效阻挡硬颗粒入侵O型圈的位置，而不影响内静环的浮动性。

附图说明

图1为本发明的剖视图。

图2是本发明的立体结构示意图。

图3是本发明的侧视图。

图4是图2的装配结构示意图。

图5是图4中内静环组件的装配结构示意图。

图6是图4中内静环组件的剖视图。

图7是图4中外静环组件的装配结构示意图。

图8是图4中内静环组件的剖视图。

图9是图4中异形挡环的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步描述：

如图1至图8所示，本发明采取的技术方案如下，一种用于球磨机的双端面波纹管密封装置，其特征在于：包括内静环组件1、外静环组件22、轴套2、内压盖9及外压盖21，其中：所述轴套2安装在搅拌轴01上，所述内压盖9及外压盖21套设在轴套2的外部，与轴套2的外壁之间留有空间，以便形成密封腔；所述内静环组件1及外静环组件22设置在上述密封腔内，内静环组件1的外端固定在内压盖9上，内端贴合设有内动环5形成内端面密封，外静环组件22的外端固定在外压盖21上，内端贴合设有外动环18形成外端面密封。

优选地，所述内静环组件1与轴套2之间留有间隙，该间隙内设有导套15，导套15固定在内静环组件1上，其套筒向内延伸将内静环组件1与轴套2之间的间隙分隔，形成液体回路。

优选地，所述内静环组件1包括内静环14、静环座1A、内波纹管1B及基环1C，其中：上述内静环14的外端固定在内静环座1A上，通过卡针1D卡位；上述内波纹管1B的内端固定在内静环座1A上，外端固定在基环1C上，基环1C上设有防转销1F以限位，基环1C周缘设有至少二个径向的通孔1G。

优选地，所述内静环14的内端贴紧内动环5，内静环14的外径与内压盖9的内腔凸环贴紧，该凸环的内侧设有异形挡环11，凸环的外侧设有O型圈3，以便密封内静环11与内压盖9的连接；上述内动环5套设在轴套2上。

优选地，所述异形挡环11的内侧下端设有一个倾斜的凸缘，该凸缘的内端面倾角a的范围为50-80度，外端面倾角b的范围为20-40度，凸缘下端面c的轴向长度范围为0.3-1.0mm，异形挡环11内侧的介质产生压力作用于凸缘上，使其发生弹性变形，内端面倾角a及外端面倾角b发生变化，下端面c贴合内静环14的外径更加紧密。

优选地，所述外静环组件22包括：外静环22E、外静环座22A、外波纹管22B、过度环22D及小端盖22C，其中：上述外静环22E的外端固定在外静环座22A上，内端贴紧外动环18；上述外波纹管22B的内端焊接在外静环座22A上，外端焊接在过度环22D上；上述过度环22D焊接在小端盖22C上。

优选地，所述外动环18的内端固定在外动环座20上，外动环座20固定在轴套2上。

优选地，所述外压盖21上开有进液孔B1及出液孔B0，外部的密封液由进液孔B1进入流道B2，经流道B2进入内静环组件1与内压盖9之间的间隙内，经基环1C上的径向通孔1G流入导套15处的液体回路，冷却和冲洗内静环组件1，密封液经液体回路流至外静环组件22与外压盖21之间的间隙内，冷却和冲洗外静环组件22，外动环座20的外径上开设的离心槽20A及外压盖21的内圈设置的折流挡板配合将密封液输送至出液孔B0，经出液孔B0输送至外置的冷却罐，密封液在冷却罐与密封装置之间循环流动。

优选地，所述内压盖9的内端设有搅拌筒03，搅拌筒03内盛放介质，搅拌轴01伸入搅拌筒03内，搅拌叶02套设在搅拌轴01伸入搅拌筒03的部分上；上述介质的吸入压力范围为1-2bar，出口压力范围为2-3bar。

优选地，所述密封液在密封腔内形成的压力与介质内的压力之间存在压力差为1-2kgf/cm²，压力差使得介质向密封腔内渗透难度增大，以便提高密封效果。

进一步，由图1及图2可知，内静环14松配合装配于内静环组件1的内静环座孔中，内静环组件1的尾部装配于内压盖9孔中，通过防转销1F定位；第一O型圈3置于内压盖9的内孔与内静环14外径之间，形成滑动密封；异形挡环11置于内压盖9与内静环14外径处；动环5通过第二O型圈6浮动式装配于轴套2台阶处，其外径与静环14外径等大；导套15过盈配合与内静环组件1的内孔中。以上结构形成主密封装置将介质与密封液阻隔分开。所述内动环5为硬质合金，内静环14为碳化硅，与介质接触的O型圈为全氟橡胶，不与介质接触的O型圈为氟橡胶。

外静环组件22通过若干螺钉23连接于外压盖21大气侧端部，外动环18通过第三O型圈19浮动于设置在外动环座20中，外动环18与外动环座20组成动环组件，装配于轴套2相应位置，由若干传动螺钉16提供扭矩。第四O型圈24设置在小端盖22C与外压盖21的连接处，第五O型圈17设置在外动环座20与轴套2之间，第六O型圈13设置在外压盖21与内压盖9之间，三者将密封液与大气侧隔离。所述外动环18的动环材料为碳化硅，外静环22E的材料为石墨。上述各部件形成安全密封组件，是防止介质泄露的第二套防护墙。

以上零部件与第七O型圈12、第八O型圈7构成一套完整的双端面密封，第七O型圈12设置在内压盖9与机架04之间，第八O型圈7设置在轴套2与搅拌轴01之间；若干定位块27及固定螺钉26将密封轴套2与内压盖9连接定位，轴套2通过驱动螺钉8与搅拌轴01固定，搅拌轴01通过驱动螺钉8带动轴套2旋转，整套密封动力由若干驱动螺钉8提供，进一步组成一套集装式双端面焊接金属波纹管密封装置，有利于提高安装精度和简化拆装。

优选地，所述密封采用系统为带压形式，其密封液（又称阻封液）压力高于介质侧压力1-2kgf/cm2，密封液由[BI]孔进入由主密封组件与安全密封组件组成的密封腔体，通过主密封组件内置径向孔沿导套15导流至内动静环内径处，冷却密封面，带走摩擦热，再通过外径带有若干离心槽的外动环座20与带有折流挡板的外压盖21配合，将密封液输送至外置冷却罐，冷却密封液；介质侧动静环为外流型，介质不会进入至密封端面；大气侧动静环为外流型，不会泄露至外部环境中。砂磨机一般转速比较低，采用以上所述设计会提高密封液循环效率，提高密封面液膜的稳定性。

进液孔B1与出液孔B2均开设在外压盖21上，流道B2开设在内压盖9与外压盖21内，流道B2在内压盖9与外压盖21连接处设有密封圈28，以防止密封液泄露。

进一步，由图5与图6可知所述内静环组件1为静止式焊接金属波纹管组件，含焊接金属内波纹管1B，其两端分别焊接有内静环座1A及基环1C，内静环座1A及基环1C配有的卡针1D及防转销1F均为螺纹连接。优选地，内静环组件1为静止式安装，适应大轴径、设备运动精度较差的状况，内波纹管1B能自动调节适应搅拌轴01的摆动或跳动，弹力均匀；基环1C带有若干径向通孔，使内波纹管内外径处压力平衡，同时也优化了密封液通道。

进一步，由图7和图8可知，所述外静环组件22为静止式焊接金属波纹管组件，含焊接金属外波纹管22B，其两端分别焊接外静环座22A与过渡环22D，在外静环座22A孔中镶嵌有外静环22E，过渡环22D再与小端盖22C焊接；小端盖22C有若干沉孔通过螺钉与外压盖21连接。优选地，外静环组件为静止式安装，适应大轴径、设备运动精度较差的状况，波纹管能自动调节适应旋转轴的摆动或跳动，弹力均匀；其轴向尺寸短小紧凑，模块化设计制造，安装方便。

进一步，由图1与图9可知，所述异形挡环11容置于内压盖9与内静环14外径处，异形挡环11外径与内压盖9为紧配合，其内径与内静环14为小间隙配合。优选地，异形挡环11介质侧边缘有一水平夹角为60度的倾角，背向介质侧内边缘有一30度倾角，两倾角之间内径处有一0.5mm的刃口（凸缘），在介质压力作用下，两倾角发生变化致使异形挡环11内径刃口较紧的与内静环14外径贴合，但对波纹管弹力影响不大。通过实际应用证明，可以有效阻挡硬颗粒入侵第一O型圈3位置，而不影响内静环14的浮动性。所述异形挡环11材料为复合聚四氟乙烯。

本发明的实施例只是介绍其具体实施方式，不在于限制其保护范围。本行业的技术人员在本实施例的启发下可以作出某些修改，故凡依照本发明专利范围所做的等效变化或修饰，均属于本发明专利权利要求范围内。

Claims (8)

1.一种用于球磨机的双端面波纹管密封装置，其特征在于：包括内静环组件（1）、外静环组件（22）、轴套（2）、内压盖（9）及外压盖（21），其中：所述轴套（2）安装在搅拌轴（01）上，所述内压盖（9）及外压盖（21）套设在轴套（2）的外部，与轴套（2）的外壁之间留有空间，以便形成密封腔；所述内静环组件（1）及外静环组件（22）设置在上述密封腔内，内静环组件（1）的外端固定在内压盖（9）上，内端贴合设有内动环（5）形成内端面密封，外静环组件（22）的外端固定在外压盖（21）上，内端贴合设有外动环（18）形成外端面密封；所述内压盖（9）的内端设有搅拌筒（03），搅拌筒（03）内盛放介质，搅拌轴（01）伸入搅拌筒（03）内，搅拌叶（02）套设在搅拌轴（01）伸入搅拌筒（03）的部分上；上述介质的吸入压力范围为1-2bar，出口压力范围为2-3bar；

所述外压盖（21）上开有进液孔（B1）及出液孔（B0），外部的密封液由进液孔（B1）进入流道（B2），经流道（B2）进入内静环组件（1）与内压盖（9）之间的间隙内，经基环（1C）上的径向通孔（1G）流入导套（15）处的液体回路，冷却和冲洗内静环组件（1），密封液经液体回路流至外静环组件（22）与外压盖（21）之间的间隙内，冷却和冲洗外静环组件（22），外动环座（20）的外径上开设的离心槽（20A）及外压盖（21）的内圈设置的折流挡板配合将密封液输送至出液孔（B0），经出液孔（B0）输送至外置的冷却罐，密封液在冷却罐与密封装置之间循环流动。

2.根据权利要求1所述的一种用于球磨机的双端面波纹管密封装置，其特征在于：所述内静环组件（1）与轴套（2）之间留有间隙，该间隙内设有导套（15），导套（15）固定在内静环组件（1）上。

3.根据权利要求2所述的一种用于球磨机的双端面波纹管密封装置，其特征在于：所述内静环组件（1）包括内静环（14）、内静环座（1A）、内波纹管（1B）及基环（1C），其中：上述内静环（14）的外端固定在内静环座（1A）上，通过卡针（1D）卡位；上述内波纹管（1B）的内端固定在内静环座（1A）上，外端固定在基环（1C）上，基环（1C）上设有防转销（1F）以限位，基环（1C）周缘设有至少二个径向的通孔（1G）。

4.根据权利要求3所述的一种用于球磨机的双端面波纹管密封装置，其特征在于：所述内静环（14）的内端贴紧内动环（5），内静环（14）的外径与内压盖（9）的内腔凸环贴紧，该凸环的内侧设有异形挡环（11），凸环的外侧设有O型圈（3），以便密封内静环（14）与内压盖（9）的连接；上述内动环（5）套设在轴套（2）上。

5.根据权利要求4所述的一种用于球磨机的双端面波纹管密封装置，其特征在于：所述异形挡环（11）的内侧下端设有一个倾斜的凸缘，该凸缘的内端面倾角a的范围为50-80度，外端面倾角b的范围为20-40度，凸缘下端面c的轴向长度范围为0.3-1.0mm，异形挡环（11）内侧的介质产生压力作用于凸缘上，使其发生弹性变形，内端面倾角a及外端面倾角b发生变化，下端面c贴合内静环（14）的外径更加紧密。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种用于球磨机的双端面波纹管密封装置，其特征在于：所述外静环组件（22）包括：外静环（22E）、外静环座（22A）、外波纹管（22B）、过度环（22D）及小端盖（22C），其中：上述外静环（22E）的外端固定在外静环座（22A）上，内端贴紧外动环（18）；上述外波纹管（22B）的内端固定在外静环座（22A）上，外端固定在过度环（22D）上；上述过度环（22D）固定在小端盖（22C）上。

7.根据权利要求6所述的一种用于球磨机的双端面波纹管密封装置，其特征在于：所述外动环（18）的内端固定在外动环座（20）上，外动环座（20）固定在轴套（2）上。

8.根据权利要求1所述的一种用于球磨机的双端面波纹管密封装置，其特征在于：所述密封液在密封腔内形成的压力与介质内的压力之间存在压力差为1-2kgf/cm²，压力差使得介质向密封腔内渗透难度增大，以便提高密封效果。