CN103807206A - 具有耐腐蚀机械密封结构的热水循环泵 - Google Patents

Abstract

本发明是一种具有耐腐蚀机械密封结构的热水循环泵，其泵体（1）包括外密封（4）、内密封（5）、后盖（6）、轴孔（40）和冷却系统（7），内外密封（5，4）的右端均固定在水泵后盖（6）侧壁，另一端均卡紧在泵轴（8）上，确保对泵轴（8）形成两道密封；内密封安装在外密封（4）内，外密封（4）外的水泵腔室形成第一冷却室，而内外密封之间的尺寸差形成第二冷却室；利用冷却系统（7）的两根冷却液导管（20）使第二冷却室与冷却水箱（17）连通，对第二冷却室注入冷却水并形成循环，对密封件形成保护。本发明提高了热水循环泵的密封部件的产品质量，避免密封部件在使用中容易损坏的问题，保证设备的正常运转。

Description

具有耐腐蚀机械密封结构的热水循环泵

技术领域

本发明涉及水泵，尤其是涉及热水循环泵的密封结构。

背景技术

石油企业生产制造的一种水泵，十几年来虽然深受油田用户好评，但是近两年来由于各大油田为了保护环境，节约水资源，更好降低采油成本，不再使用地下水和清水。注气锅炉及冬季采暖全部使用经过处理后的污水，由于污水是开采石油时混在油中的水，经过联合站渗加药剂、再通过高温加热使油水分离，石油进入国家石油管道，剩下大量的污水(水内含有少量污油)再次投入油田生产系统，因为来水流量及压力很不稳定，甚至由于水温过高时常产生气化现象，所以经常造成水泵断水抽空，至使只具有单机械密封的水泵密封部件经常损坏。

水泵通常来讲是一种最简单的通用机械，叶轮和泵体是利用水利工程学原理制造而成，叶轮在泵体中通过泵轴在外力(电动机)作用下用高速( 2900/转/分钟)旋转，水流由泵体前端(水泵入口) 吸入，形成强有力的水流，再从水泵的上端或侧端(水泵出口)吐出，而后端(泵体后盖)与泵轴交叉，这是水泵漏水漏气唯一的漏点。因此一台水泵的好坏密封部件十分重要，一但密封部件(机械密封) 损坏水泵就会漏水漏气，轻则水泵性能下降，具体表现是流量明显不足，扬程不够，重则液体(有污染性的腐蚀性、有毒或高温热水)泄漏，造成停工停产，污染环境、甚至伤人，因此，对热水循环泵密封结构进行改造十分重要。

多年来热水循环泵的密封部件对于水泵来说是一个很难解决的课题，目前大多还是用石棉绳或石磨填料压紧压住漏水点，结果是压紧了回磨轴，压松了回产生漏水，效果十分不理想。

发明内容

本发明的目的是对热水循环密封部件进行改造，设计了内外两套机械密封，通过冷却水箱压的压差或自来水管路压力，形成内外密封二次相互冷却，解决由于高温气化、断水抽空而造成密封部件损坏。

为了实现本发明的目的，提出如下技术方案：

一种具有耐腐蚀机械密封结构的热水循环泵，由泵座12、电动机11、泵体1和泵轴8构成，所述电动机11通过泵轴8驱动水泵转动，其特征在于：

所述泵体1包括外密封4、内密封5、后盖6、轴孔40和冷却系统7，所述内外密封4，5的右端均固定在水泵后盖6侧壁，另一端均卡紧在泵轴8上，确保对泵轴8形成两道密封；其中，所述内密封安装在外密封4内，外密封4外的水泵腔室形成第一冷却室，而内外密封之间的尺寸差形成第二冷却室；

所述冷却系统7具有两根冷却液导管20和冷却水箱17，通过冷却液导管20使所述第二冷却室与冷却水箱17连通，对第二冷却室注入冷却水并形成循环，对密封件形成保护。

所述泵体1的后盖6的内外密封之间位置加工冷却液进水孔39和冷却液回水孔38，所述两根冷却液导管20中的一根冷却液导管20的上端设置在冷却水箱17底部，下端为冷却液回水口19并通过冷却液进水孔39插入第二冷却室上方；另一根冷却液导管20的上端设置在冷却水箱17上部，下端为冷却液进水口21并通过冷却液回水孔38插入第二冷却室下方。 

所述内外密封5，4是机械密封，所述机械密封包括动环和静环，动环和静环之间采用压力接触，在相对转动时保持密封状态。

所述内密封5包括：内密封尾座30、内密封弹簧32、内密封动环33、内密封动环金属外套34、内密封动环封水O形圈35、内密封静环36和橡胶封闭外套37；所述橡胶封闭外套37镶在泵体后盖6的轴孔40上，所述泵轴8与内密封静环36内径松动配合插入轴孔40，所述动环橡胶封水0型圈35紧度配合插入并固定在泵轴8上；调整内密封尾座30的安装点并紧固固定螺丝31，通过内密封弹簧32使内密封的动、静环压紧。

所述外密封4包括；外密封尾端22、外密封橡胶体24、外密封橡胶体波纹管25、外密封动环26、外密封静环28和外密封静环橡胶封闭套29，所述动环形状是是高温定型成筒式喇叭形，其小端为外密封尾端22，用金属卡子23通过机械挤压套在泵轴8的外径上，所述外密封动环26固定在喇叭口上，利用橡胶体波纹管25的弹性与镶在水泵后盖6的静环磨擦配合。

所述内外密封的动环采用不锈钢、硬质合金材料，静环采用石墨材料，确保动静环之间的磨擦配合。

所述水泵后盖6上设置与外密封静环28对应的外密封静环镶嵌凹槽41，把外密封静环镶嵌在所述凹槽41内。

所述内密封动环33的外径32mm，压紧后长度35mm；所述外密封动环26内径62mm，内腔长度45mm；所述外密封内径大于内密封外径30mm，形成第二冷却室。 

本发明提高了热水循环泵的密封部件的产品质量，避免密封部件在使用中容易损坏的问题，保证设备的正常运转。

附图说明

图1是使用本发明密封部件的水泵结构图；

图2显示本发明密封部件的整体结构；

图3显示波纹管外密封部件；

图4是弹簧式内密封部件；

图5和图6显示本发明密封结构的安装方式；

图7 显示泵体后盖的结构。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本发明进一步详细说明。

图1是使用本发明密封部件的水泵结构图；水泵结构包括泵座12、电动机11和泵体1，电动机11和泵体1固定在泵座12上，泵体1通过支架9与电动机11连接，电动机11通过泵轴8驱动水泵转动。

本发明在泵轴8上设置外密封4和内密封5，所述外密封4安装在水泵后盖6的侧壁和过泵轴8之间，对泵轴8形成密封，所述内密封5安装在水泵后盖6的轴孔和过泵轴8之间，对泵轴8形成密封；两种密封的之间形成尺寸差的空腔。

本发明还设置冷却系统7，包括冷却水箱17和进出管道，通过冷却水箱17和进出管道向内外密封件形成的空腔内注入冷却水并形成循环，对密封件形成保护。

图2显示本发明密封部件的整体结构；如图所示，在泵体1中，电动机11通过泵轴8驱动水泵叶轮15高速(2900/转/分钟)旋转，水流由泵体1前端的水泵进水口13吸入，形成强有力的水流，再从水泵的上端或侧端的出水口14吐出，而泵体1的后盖6与泵轴8交叉处是水泵漏水漏气唯一的漏点。因此，确保该交叉处进行密封，确保不会漏水漏气是循环泵密封结构有效的关键。

本发明采用内外两种密封手段，内外密封4，5的右端均固定在水泵后盖6侧壁，另一端均卡紧在泵轴8上，确保对泵轴8形成两道密封；其中，内密封安装在外密封4内，使外密封4外的水泵腔室形成第一冷却室，而内外密封之间的尺寸差形成第二冷却室。

在泵体1上方设置冷却水箱17或连接其它水源，在水泵后盖6的内外密封之间加工冷却液进水孔39和冷却液回水孔38(见图6)，通过两根冷却液导管20，其中一根冷却液导管20的上端设置在冷却水箱17底部，下端为冷却液回水口19并通过冷却液进水孔39插入第二冷却室上方；另一根冷却液导管20的上端设置在冷却水箱17上部，下端为冷却液进水口21并通过冷却液回水孔38插入第二冷却室下方，配合冷却水箱17对第二冷却室形成冷却水的循环，确保内外机械密封内的二次冷却。水泵上方安装的冷却水箱17最好是透明材料以便观察水位，水箱出水口应在下面，进水口应在水箱液面上面(方便液体流动)，并利用水泵运行时内外机械密封的动、静环磨擦产生的温差使冷却液的循环流动达到理想的效果，即使第一冷却室断水也不会烧坏机械密封。 

图3显示波纹管外密封部件，图4是弹簧式内密封部件；本发明密封部件的技术方案是以机械密封技术做为密封部件，机械密封主要结构为动环、静环组成，使用方法是根据水泵的大小选择不同规格的机城密封。本机械密封分为两种：

一种是弹簧式，其结构如图4所示。这种密封特点是安装技术较高，体积小不占空间，可作为内密封部件使用，其结构包括：内密封尾座30、内密封弹簧32、内密封动环33、内密封动环金属外套34、内密封动环封水O形圈35、内密封静环36和橡胶封闭外套37；装配时将内密封静环36的橡胶封闭外套37(以静环的外胶套外径为准)镶在泵体后盖6的中心轴孔40上，泵轴8与内密封静环36内径松动配合插入轴孔40，再将内密封动环33的动环橡胶封水0型圈35紧度配合插入并固定在泵轴8上，调整内密封尾座30的安装点并紧固固定螺丝31，通过内密封弹簧32使内密封的动、静环压紧(压紧度大约是弹簧总长的50%)。其工作原理是静环依靠橡胶封闭外套37封住水泵后盖6的轴孔漏水点，动环依靠内径的橡胶封水0型圈35与泵轴8紧度配合封住轴向漏水点，封水点恰好在动环内，静环外。

另一种是波纹管橡胶机械密封，如图3所示，其结构包括：外密封尾端22、外密封橡胶体24、外密封橡胶体波纹管25、外密封动环26、外密封静环28和外密封静环橡胶封闭套29，外密封静环封水原理与弹簧机械密封封水原理基本相同，都是靠外密封静环橡胶封闭套29封住泵体后盖6的漏水点，而机械外密封动环26的封水方式截然不同，整个动环形状是通过高温定型成筒式喇叭形(见图3)，小端为外密封尾端22，用金属卡子23通过机械挤压套在泵轴8的外径上，用来封住轴向液体外泄。；外密封动环26 (材质有不锈钢、硬质合金、石磨等材料)固定在喇叭口上与镶在水泵后盖6的静环磨擦配合，封住后盖漏水点，恰好与内机械密封形成一定空间的第二冷却室，再通过冷却液导管20引入水或冷却液，以保内外机械密封不会断水，保持足够的冷却条件。本发明根据两种机械密封的原理研制发明了双密封二次冷却的新型密封结构，新型的密封结构彻底的解决了水泵断水机械密封干转干烧等弊病，大大提高了水泵的使用寿命。 

本发明的动环一般采用的材质有不锈钢、硬质合金等，静环采用石墨材料，确保动静环之间的磨擦配合。对于弹簧式的机械密封，动静环之间的轴向力是依靠密封弹簧32提供，波纹管橡胶机械密封使用橡胶波纹管25，保证动静环紧密接触，形成水泵旋转方向的封水点。

内外密封的静环尾端与泵轴8的密封结构提供内外机械密封的后端轴向封水点；外密封静环橡胶封闭套29与后盖6形成静环座与后盖6的封水点；内密封橡胶封闭外套37与后盖6的轴孔40镶嵌，形成静密封环座与轴孔的封水点；内密封动环封水O形圈35与泵轴8形成内密封轴向封水点。

循环泵密封结构的安装：

1、选用两种不同的型号（EX-25型、JY-65型）的弹簧机械密封和橡胶波纹管机械密封，以 EX-25型的弹簧机械密封作为内密封，动环外径32mm，压紧后长度35mm；JY-65型橡胶波纹管机械密封作为外密封，动环内径62mm，内腔长度45mm。 两种型号的配合，、外密封内径大于内密封外径30mm以上，内外密封之差可形成第二冷却室。 

2、按照外密封静环半径尺寸大小在水泵后盖6上对应点划线加工与静环相等的外密封静环镶嵌凹槽41(见图7)，把外密封静环镶嵌在凹槽中；再把内密封静环36镶在水泵后盖6的轴孔40中，然后固定好内机械密封动环，再夹紧外密封尾端夹子；

3、依次安装叶轮3及叶轮备帽2，再将泵体1与后盖6安装到位； 

4、最后，将两根冷却液导管20，一根通过冷却液进水孔39插入第一冷却室上方；另一根通过冷却液回水孔38插入第一冷却室下方。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有耐腐蚀机械密封结构的热水循环泵，由泵座（12）、电动机（11）、泵体（1）和泵轴（8）构成，所述电动机（11）通过泵轴（8）驱动水泵转动，其特征在于：

所述泵体（1）包括外密封（4）、内密封（5）、后盖（6）、轴孔（40）和冷却系统（7），所述内外密封（5，4）的右端均固定在水泵后盖（6）侧壁，另一端均卡紧在泵轴（8）上，确保对泵轴（8）形成两道密封；其中，所述内密封安装在外密封（4）内，外密封（4）外的水泵腔室形成第一冷却室，而内外密封之间的尺寸差形成第二冷却室；

所述冷却系统（7）具有两根冷却液导管（20）和冷却水箱（17），通过冷却液导管（20）使所述第二冷却室与冷却水箱（17）连通，对第二冷却室注入冷却水并形成循环，对密封件形成保护。

2.根据权利要求1所述的热水循环泵，其特征在于：所述泵体（1）的后盖（6）的内外密封之间位置加工冷却液进水孔（39）和冷却液回水孔（38），所述两根冷却液导管（20）中的一根冷却液导管（20）的上端设置在冷却水箱（17）底部，下端为冷却液回水口（19）并通过冷却液进水孔（39）插入第二冷却室上方；另一根冷却液导管（20）的上端设置在冷却水箱（17）上部，下端为冷却液进水口（21）并通过冷却液回水孔（38）插入第二冷却室下方。

3.根据权利要求2所述的热水循环泵，其特征在于：所述内外密封（5，4）是机械密封，所述机械密封包括动环和静环，动环和静环之间采用压力接触，在相对转动时保持密封状态。

4.根据权利要求3所述的热水循环泵，其特征在于：所述内密封（5）包括：内密封尾座（30）、内密封弹簧（32）、内密封动环（33）、内密封动环金属外套（34）、内密封动环封水O形圈（35）、内密封静环（36）和橡胶封闭外套（37）；所述橡胶封闭外套（37）镶在泵体后盖（6）的轴孔（40）上，所述泵轴（8）与内密封静环（36）内径松动配合插入轴孔（40），所述动环橡胶封水（0）型圈（35）紧度配合插入并固定在泵轴（8）上；调整内密封尾座（30）的安装点并紧固固定螺丝（31），通过内密封弹簧（32）使内密封的动、静环压紧。

5.根据权利要求3所述的热水循环泵，其特征在于：所述外密封（4）包括；外密封尾端（22）、外密封橡胶体（24）、外密封橡胶体波纹管（25）、外密封动环（26）、外密封静环（28）和外密封静环橡胶封闭套（29），所述动环形状是是高温定型成筒式喇叭形，其小端为外密封尾端（22），用金属卡子（23）通过机械挤压套在泵轴（8）的外径上，所述外密封动环（26）固定在喇叭口上，利用橡胶体波纹管（25）的弹性与镶在水泵后盖（6）的静环磨擦配合。

6.根据权利要求4或5所述的热水循环泵，其特征在于：所述内外密封的动环采用不锈钢、硬质合金材料，静环采用石墨材料，确保动静环之间的磨擦配合。

7.根据权利要求6所述的热水循环泵，其特征在于：所述水泵后盖（6）上设置与外密封静环（28）对应的外密封静环镶嵌凹槽（41），把外密封静环镶嵌在所述凹槽（41）内。

8.根据权利要求7所述的热水循环泵，其特征在于：所述内密封动环（33）的外径32mm，压紧后长度35mm；所述外密封动环（26）内径62mm，内腔长度45）mm；所述外密封内径大于内密封外径30mm，形成第二冷却室。

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