CN103791095B - 自动预紧的机械密封总成 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动预紧的机械密封总成，包括机械密封组件和自动预紧力调节组件，机械密封组件包括动环、静环和压紧弹簧，自动预紧力调节组件包括预紧动力组件和自动驱动组件；自动驱动组件包括传感器、伺服电机、处理器，本发明在动环和静环之间发生明显的磨损时，通过自动驱动压缩弹簧，采用动力设备自身传动的动力进行动环和静环磨损后预紧力的补偿，不需要拆开调试即能实现预紧力的直接调整，保证在使用周期内，动环密封面和静环密封面之间的贴合力均为设定范围，保证机械密封的稳定性，节约使用、维修成本。

Description

自动预紧的机械密封总成

技术领域

本发明涉及一种动密封构造，特别涉及一种预紧力可根据密封面磨损情况调整的机械密封。

背景技术

机械密封是动密封领域不可缺少的重要部件，在动密封领域应用较为广泛。

机械密封一般包括动环、静环、压紧弹簧等零部件，动环传动配合设置于传动轴，并通过其动密封面与固定设置的静环上的静密封面相抵，并在压紧弹簧的作用下相互抵紧，工作时发生相对转动并形成液膜润滑，实现动密封；而动环与传动轴之间、静环与其固定安装的部位之间均通过静密封（密封圈或者密封垫），密封可靠；由于动环与静环之间存在相对运动摩擦且需保证密封，压紧弹簧的预紧力的要求较为严格；过大的预紧力会使二者磨损加剧，密封失效，较小的预紧力则会导致介质外泄，密封效果不好；机械密封安装过程中会具有设定的预紧力范围，较长周期的运行后，密封面会发生磨损，动环会沿预紧力方向移动，则压紧力会变小，影响密封性能；解决上述问题的办法则是拆开设备调整弹簧的压缩量，以保证具有合适的压紧力；上述处理方式由于需要拆开设备，因而工作量较大，影响正常使用；并且，人工的主观调整压缩量会导致压紧力的不一致性，影响设备的使用。

因此，需要一种机械密封，在动环和静环之间发生明显的磨损时，不需要拆开调试即能实现预紧力的直接调整，保证在使用周期内，动环密封面和静环密封面之间的密封贴合力均为设定范围，保证机修密封的稳定性，节约使用、维修成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供自动预紧的机械密封总成，在动环和静环之间发生明显的磨损时，不需要拆开调试即能实现预紧力的直接调整，保证在使用周期内，动环密封面和静环密封面之间的密封贴合力均为设定范围，保证机修密封的稳定性，节约使用、维修成本。

本发明的自动预紧的机械密封总成，包括传动轴和机械密封组件，所述机械密封组件包括动环、静环和压紧弹簧，所述压紧弹簧外套于传动轴并对动环施加使动环的动密封面与静环的静密封面紧密贴合密封的预紧力；其特征在于：还包括自动预紧力调节组件；

所述自动预紧力调节组件包括预紧动力组件和自动驱动组件；所述预紧动力组件包括第一主动齿轮、第一从动齿轮、中间轴、第二主动齿轮和第二从动齿轮，所述第一主动齿轮与传动轴传动配合，所述第一从动齿轮与第一主动齿轮啮合且与中间轴传动配合，所述第二主动齿轮转动配合外套于中间轴且与第二从动齿轮啮合，所述第二从动齿轮与传动轴直接或间接螺纹配合并与压紧弹簧相抵以提供压紧弹簧的预紧力，所述中间轴上传动配合设有可与第二主动齿轮接合的接合器；第二主动齿轮与传动轴接合后，第一主动齿轮与第二从动齿轮之间的传动比大于1；

自动驱动组件包括：

传感器，用于检测动环和静环之间的磨损量；

伺服电机，设有控制电路，并用于驱动接合器使第二主动齿轮与中间轴接合或者脱离；

处理器，用于接收传感器的数据信号，并根据该数据信号向伺服电机的控制电路发出命令信号，使第二主动齿轮与中间轴接合或者脱离。

进一步，所述第二从动齿轮通过超越离合器与传动轴螺纹配合，所述第二从动齿轮作为超越离合器的外圈，超越离合器的内圈与第二从动齿轮之间在传动轴转动方向上超越；

进一步，所述超越离合器的内圈固定连接设有弹性棘爪片，与该弹性棘爪片相配合在传动轴上设有轴向槽，所述弹性棘爪片端部以可防止内圈相对于压紧弹簧预紧力方向后退旋转的方式嵌入轴向槽；

进一步，所述内圈通过弹簧座抵紧压紧弹簧，所述弹簧座以可轴向滑动圆周方向传动的方式外套于传动轴；

进一步，所述接合器通过拨叉进行驱动，所述拨叉由伺服电机通过丝杠机构驱动；

进一步，所述传感器为用于检测动环的动密封面与静环的静密封面紧密贴合所处位置的霍尔元件，所述动环上与霍尔元件对应设有磁钢；

进一步，所述轴向槽为多个沿圆周方向均布，所述弹性棘爪片也为多个沿圆周方向均布。

本发明的有益效果是：本发明的自动预紧的机械密封总成，在动环和静环之间发生明显的磨损时，通过自动驱动压缩弹簧，采用动力设备自身传动的动力进行动环和静环磨损后预紧力的补偿，不需要拆开调试即能实现预紧力的直接调整，保证在使用周期内，动环密封面和静环密封面之间的贴合力均为设定范围，，保证机械密封的稳定性，节约使用、维修成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1沿A-A处截面图；

图3为图1B处放大图；

图4为图2C处放大图。

具体实施方式

图1为本发明的结构示意图，图2为图1沿A-A处截面图，图3为图1B处放大图，图4为图2C处放大图，如图所示：本实施例的自动预紧的机械密封总成，包括传动轴1和机械密封组件，所述机械密封组件包括动环4、静环3和压紧弹簧18，所述压紧弹簧18外套于传动轴1并对动环4施加使动环4的动密封面与静环3的静密封面紧密贴合密封的预紧力；如图所示，动环传动配合设置于传动轴，并通过其动密封面与固定设置的静环上的静密封面相抵，并在压紧弹簧的作用下相互抵紧，工作时发生相对转动并形成液膜润滑，实现动密封；为保证可靠密封，动环与传动轴之间设有o型密封圈，静环与其固定安装的部位（箱体）之间设有o型密封圈；还包括自动预紧力调节组件；所述自动预紧力调节组件包括预紧动力组件和自动驱动组件；所述预紧动力组件包括第一主动齿轮13、第一从动齿轮12、中间轴7、第二主动齿轮8和第二从动齿轮14，所述第一主动齿轮13与传动轴1传动配合，所述第一从动齿轮12与第一主动齿轮13啮合且与中间轴7传动配合，所述第二主动齿轮8转动配合外套于中间轴7且与第二从动齿轮14啮合，所述第二从动齿轮14与传动轴1直接或间接螺纹配合并与压紧弹簧18相抵以提供压紧弹簧18的预紧力，直接螺纹配合指的是直接通过螺纹与传动轴1配合，间接螺纹配合是指通过中间件进行配合，在此不再赘述；所述中间轴7上传动配合设有可与第二主动齿轮8接合的接合器11；第二主动齿轮8与传动轴1接合后，第一主动齿轮与第二从动齿轮之间的传动比大于1，即整个第一主动齿轮到第二从动齿轮的齿轮传动系的传动比大于1；由于调整压紧弹簧的压缩量，因而需要较为精确和缓慢，因此该传动比一般限定为1.05以下；当然，中间轴7应为转动自由度设置，即可与壳体等固定部件之间形成转动配合；

自动驱动组件包括：

传感器6，用于检测动环4和静环3之间的磨损量；

伺服电机20，设有控制电路21，并用于驱动接合器11用于使第二主动齿轮8与中间轴7接合或者脱离；

处理器22，用于接收传感器6的数据信号，并根据该数据信号向伺服电机20的控制电路21发出命令信号，控制伺服电机20使第二主动齿轮8与中间轴7接合或者脱离。

本发明在运转过程中，传动轴1将动力传递至端面动环4，由于动环4在压紧弹簧18的作用下紧密贴合静环3，则实现密封；长时间运行后，动环和静环之间会产生较大磨损，该磨损厚度使得压紧弹簧的预紧力会减小，导致机械密封的密封不稳定或失效；本发明中，通过传感器获取该信号（本发明是动环的轴向距离改变信号）后，处理器发出命令，利用伺服电机驱动拨叉使第二从动齿轮与传动轴接合，利用自身动力驱动第二从动齿轮旋转，由于螺纹作用压缩弹簧，并达到设定的预紧力，实现保持初始密封效果的目的。

本实施例中，所述第二从动齿轮14通过超越离合器与传动轴1螺纹配合，所述第二从动齿轮14作为超越离合器的外圈，超越离合器的内圈15与第二从动齿轮14之间在传动轴1转动方向上超越，即正常转动时内圈15主动超越于第二从动齿轮14，当第二主动齿轮8与中间轴7接合传动，则由于整个第一主动齿轮到第二从动齿轮的齿轮传动系的传动比大于1，则第二从动齿轮14与内圈接合传动，驱动器压缩压紧弹簧18，实现发明目的；采用超越离合器结构，在正常传动时超越，第二从动齿轮14（外圈）不耗费运行能量，具有节能降耗的效果，同时，不会发生运动干扰影响内圈与传动轴之间的螺纹配合轴向部位；如图所示，超越离合器通过挡圈过渡抵住压紧弹簧，压紧弹簧18的另一端抵紧动环。

本实施例中，所述超越离合器的内圈15固定连接设有弹性棘爪片151，与该弹性棘爪片151相配合在传动轴1上设有轴向槽1a，所述弹性棘爪片151端部以可防止内圈15相对于压紧弹簧15预紧力方向后退旋转的方式嵌入轴向槽1a；该结构形成棘轮棘爪结构，保证内圈15不会因为反向力作用轻易后退，以保证压紧弹簧18的预紧力；弹性棘爪片151与内圈15之间可以是一体成形，也可以固定安装；如图所示，内圈15同轴向端部延伸形成轴套，该弹性棘爪片151一体成形于该轴套，结构简单，制作方便。

本实施例中，所述内圈15通过弹簧座16抵紧压紧弹簧18，所述弹簧座16以可轴向滑动圆周方向传动的方式外套于传动轴1；本发明中，传动连接的方式可以采用花键、平键等现有的机械传动连接方式。

本实施例中，所述接合器11通过拨叉9进行驱动，所述拨叉9由伺服电机通过丝杠机构10驱动；丝杠机构10一般采用滚珠丝杠机构，动作较为精密，符合本发明的使用要求。

本实施例中，所述传感器6为用于检测动环4与静环3贴合传动所处位置的霍尔元件6，所述动环4上与霍尔元件6对应设有磁钢5，结构简单，利用霍尔元件获取动环4由于磨损而产生的轴向贴合位移差，从而利用伺服电机驱动压缩压紧弹簧达到相应的量，易于避开高速运转部件设置传感器；当然，也可采用压力传感器采集预紧力值，同样可达到相应的效果；如图所示，磁钢安装于动环形成的凹槽内。

本实施例中，所述轴向槽1a为多个沿圆周方向均布，所述弹性棘爪片151也为多个沿圆周方向均布，适用于精密的传动以及定位。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种自动预紧的机械密封总成，包括传动轴和机械密封组件，所述机械密封组件包括动环、静环和压紧弹簧，所述压紧弹簧外套于传动轴并对动环施加使动环的动密封面与静环的静密封面紧密贴合密封的预紧力；其特征在于：还包括自动预紧力调节组件；

所述自动预紧力调节组件包括预紧动力组件和自动驱动组件；所述预紧动力组件包括第一主动齿轮、第一从动齿轮、中间轴、第二主动齿轮和第二从动齿轮，所述第一主动齿轮与传动轴传动配合，所述第一从动齿轮与第一主动齿轮啮合且与中间轴传动配合，所述第二主动齿轮转动配合外套于中间轴且与第二从动齿轮啮合，所述第二从动齿轮与传动轴直接或间接螺纹配合并与压紧弹簧相抵以提供压紧弹簧的预紧力，所述中间轴上传动配合设有能与第二主动齿轮接合的接合器；第二主动齿轮与传动轴接合后，第一主动齿轮与第二从动齿轮之间的传动比大于1；

自动驱动组件包括：

传感器，用于检测动环和静环之间的磨损量；

伺服电机，设有控制电路，并用于驱动接合器使第二主动齿轮与中间轴接合或者脱离；

处理器，用于接收传感器的数据信号，并根据该数据信号向伺服电机的控制电路发出命令信号，使第二主动齿轮与中间轴接合或者脱离；所述第二从动齿轮通过超越离合器与传动轴螺纹配合，所述第二从动齿轮作为超越离合器的外圈，超越离合器的内圈与第二从动齿轮之间在传动轴转动方向上超越。

2.根据权利要求1所述的自动预紧的机械密封总成，其特征在于：所述超越离合器的内圈固定连接设有弹性棘爪片，与该弹性棘爪片相配合在传动轴上设有轴向槽，所述弹性棘爪片端部以能防止内圈相对于压紧弹簧预紧力方向后退旋转的方式嵌入轴向槽。

3.根据权利要求2所述的自动预紧的机械密封总成，其特征在于：所述内圈通过弹簧座抵紧压紧弹簧，所述弹簧座以能轴向滑动圆周方向传动的方式外套于传动轴。

4.根据权利要求3所述的自动预紧的机械密封总成，其特征在于：所述接合器通过拨叉进行驱动，所述拨叉由伺服电机通过丝杠机构驱动。

5.根据权利要求4所述的自动预紧的机械密封总成，其特征在于：所述传感器为用于检测动环的动密封面与静环的静密封面紧密贴合所处位置的霍尔元件，所述动环上与霍尔元件对应设有磁钢。

6.根据权利要求5所述的自动预紧的机械密封总成，其特征在于：所述轴向槽为多个沿圆周方向均布，所述弹性棘爪片也为多个沿圆周方向均布。