CN103968077A - 一种剖分式机械密封 - Google Patents
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Abstract
一种剖分式机械密封，其特征是：动环座和静环座上分别设有四个螺纹孔，组成动环的两个半环和组成静环的两个半环凸缘上分别加工有与剖分面平行的两个平台，安装时，将动静环辅助安装基准盘放在动环与静环的端面之间，并将两个限位件卡住动环和静环的凸缘使其端面紧贴动静环辅助安装基准盘的左右端面，然后将紧定螺钉II分别拧入动环座和静环座上的螺纹孔中，拆下两个限位件和动静环辅助安装基准盘，将动环座和动环右移紧贴静环端面后拧紧紧定螺I，安装后的剖分式机械密封如摘要附图所示；与其他形式的剖分式机械密封相比其剖分面所受的压力大、组合后的动、静环端面的平面度高，且紧密性好、结构简单、装拆方便。
Description
技术领域
本发明属于密封技术领域，涉及一种剖分式机械密封，具体地说是一种将动、静环剖分成两半环经安装固定后实现机械密封功能。
背景技术
机械密封作为一种旋转轴用动密封，因结构简单和性能稳定，被广泛应用于电力、船舶、航空航天、石油化工等领域的装置上。但是动环、静环之间的相对转动产生的端面摩擦磨损，以及O形圈的老化，都会导致机械密封失效。有关资料表明，机器设备维修中有40％-50％的工作量用于轴封的维修，大约有70％的维修费用于处理相关机器的密封故障。然而，机械密封的易损件－－动环、静环和O形圈都是闭合环形，且穿套在旋转轴上，拆卸修理或更换时需要卸下轴端的配合件，工程量大、耗时长、费用高。为此，自上个世纪90年代初就有人开始研究装拆方便的剖分式机械密封。
自1991年日本Nagai Yataro等人发明了“带有剖分环的机械密封”以来，人们先后又发明了多种剖分式机械密封，其重点主要集中在动环、静环及辅助密封圈剖分面的连接结构设计。由于将动、静环剖分后，不仅打破了整体密封环、辅助密封圈的结构连续性，增加了沿剖分面的泄漏通道，而且剖分的动、静环装配后端面较难达到整体环的平面度和剖分面所需要的压紧力或施力后使动、静环不变形，所以造成了剖分式机械密封至今未能得到更广泛的应用，或只能应用于工作参数较低的场合。因此在剖分式机械密封的结构设计上不仅要对剖分面施加足够的压紧力，并使动、静环受力后不变形，以保证剖分面连接的紧密性，同时还要保证动、静环安装后其密封端面仍要保持剖分前的平面度，以减小密封端面的摩擦磨损。
发明内容
本发明的目的是提供一种对剖分面施加足够的压紧力，并使动、静环受力后不变形，以保证剖分面连接的紧密性，同时还要保证动、静环安装后其密封端面仍要保持剖分前的平面度的剖分式机械密封。
本发明的技术解决方案是：一种剖分式机械密封，由紧定螺钉I、动环座、动环(两个半环组成)、开有V形口的O形圈I、静环(两个半环组成)、开有V形口的O形圈II、防转销、静环座、开有V形口的O形圈III、弹簧座、固定套、弹簧、紧定螺钉II组成，其特征是：动环座和静环座上分别设有四个螺纹孔，组成动环的两个半环和组成静环的两个半环凸缘上分别加工有与剖分面平行的两个平台，安装时，先将组成动环的两个半环和组成静环的两个半环包在主轴上后分别置于动环座和静环座的孔中，并使动环座和静环座上的每个螺纹孔分别对准动环和静环凸缘上的平台，再将动静环辅助安装基准盘放在动环与静环的端面之间，并将两个限位件卡住动环和静环的凸缘使其端面紧贴动静环辅助安装基准盘的左右端面，然后将紧定螺钉II分别拧入动环座和静环座上的螺纹孔中，压紧组成动环的两个半环和组成静环的两个半环，使动环剖分面和静环剖分面保持所需要的压力，同时也实现了动环座与动环、静环座与静环的周向固定和轴向固定，并保证了组成动环的两个半环和组成静环的两个半环端面在同一平面内；拆下两个限位件和动静环辅助安装基准盘，将动环座和动环右移，并紧贴静环端面后拧紧紧定螺钉I，安装完成。
所述的动环和静环分别由两个半环组成，是从直径处沿轴向剖开的，中间加工有通孔；无论是动环还是静环，将两个半环包在主轴上安装后，动环和静环与主轴的配合为间隙配合，两个半环组成的动环和两个半环组成的静环外圆与动环座和静环座的孔也为间隙配合。
所述的动静环辅助安装基准盘是由沿直径处剖开的两个半环组成，中间加工有通孔，将两个半环包在主轴上后，与主轴的配合为间隙配合；在两个半环的剖分面上，其中一个半环剖分面上加工有榫槽，另一个半环剖分面上加工有榫头，当剖分面上的榫头插入榫槽时动静环辅助安装基准盘的两端面就形成完整的圆环平面并与主轴轴线垂直。
所述的限位件卡口两侧面加工成1：20的斜度，从外到内形成一个收敛的梯形，其梯形口边长Lmax略大于动环、静环凸缘厚度和动静环辅助安装基准盘的厚度之和，其梯形根部边长Lmin略小于动环、静环凸缘厚度和动静环辅助安装基准盘的厚度之和；安装动环和静环时，用两个限位件在动环的剖分面和静环的剖分面处卡住组成动环的两个半环和组成静环的两个半环，使动环的两个半环和静环的两个半环靠紧动静环辅助安装基准盘两侧的圆环平面，这样就使得拧紧紧定螺钉II、压紧动环的剖分面和静环的剖分面后，组成动环的两个半环和组成静环的两个半环端面仍然保持为平面。
所述的静环座外圆面上用指形铣刀对称加工有两个U形浅槽，在固定座相对应的位置处开有两个通孔，将两个防转销打入固定套的两个通孔中，其防转销的头部插入到静环座外圆面上的U形浅槽中；防转销与固定套上的孔采用过盈配合、与浅槽为间隙配合，防转销头部与浅槽底部不接触；由此实现了静环座与固定套之间的周向固定，并能在密封端面磨损后，在介质压力和弹簧力作用下使静环座带动静环相对于固定套作轴向移动进行补偿。
所述的动环座左端加工有两个螺纹孔，用两个紧定螺钉实现动环座与主轴的周向和轴向固定。
所述的剖分式机械密封有四个泄漏通道：动环座与主轴之间，静环与静环座之间，静环座与固定套之间，动环与静环端面之间；前三个泄漏通道属于静密封，用开有V形口的O形圈进行密封；动环与静环端面之间属于动密封，通过密封腔内介质压力和静环座右端的弹簧力给动环与静环密封面间施压使之紧密贴合而实现密封。
本发明的优点是：由于采用了动静环辅助安装基准盘和两个限位件，使之在安装或更换动、静环时，能快速将组成动环的两个半环和组成静环的两个半环端面靠紧动静环辅助安装基准盘的左右端面，并能在拧紧紧定螺钉II给剖分面施加足够压紧力后组成动环的两个半环和组成静环的两个半环端面仍然保持为平面；由于动环座和静环座上螺纹孔分别对准组成动环的两个半环和组成静环的两个半环剖分面正上方凸缘上的平台，拧紧紧定螺钉II后直接给剖分面施加压力，不仅保证了在施压过程中组成动环的两个半环和组成静环的两个半环不会产生变形，同时也实现了组成动环的两个半环与动环座、组成静环的两个半环与静环座之间的周向和轴向固定；与其他形式的剖分式机械密封相比，其剖分面所受的压力大、组合后的动、静环端面的平面度高，且紧密性好、结构简单、装拆方便。
附图说明：
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明
图1表示剖分式机械密封安装后的轴剖面图
图2表示A-A剖视图
图3表示带有动静环辅助安装基准盘和限位件的轴向剖视图
图4表示B-B剖视图
图5表示动环轴剖面图
图6表示静环轴剖面图
图7表示动静环辅助安装基准盘轴剖面图
图8表示限位件
图9表示动、静环凸缘上的平台位置
图中：1、紧定螺钉I2、动环座3、动环(两个半环组成)4、开有V形口的O形圈I5、静环(两个半环组成)6、开有V形口的O形圈II7、防转销8、静环座9、开有V形口的O形圈III10、弹簧座11、固定套12、弹簧13、紧定螺钉II14、主轴15、限位件16、动静环辅助安装基准盘17、螺钉18、机体19、动环剖分面20、静环剖分面21、动静环辅助安装基准盘剖分面22、平台
具体实施例1：
在主轴14上安装剖分式机械密封时，其步骤如下：步骤1、先将弹簧座10置于固定套11中后穿套在主轴14上，用螺钉17将固定套11安装在机体18上后将弹簧12分别放入弹簧座10的孔中，并将两个防转销7打入到固定套11的孔中(防转销7与固定套11的孔为过盈配合)；步骤2、将静环座8、动环座2依次套在主轴14上(静环座8和动环座2与主轴14为间隙配合)，将开有V形口的O形圈III9和开有V形口的O形圈II6分别放入静环座8外圆上和内孔中的密封槽中，并使静环座8外圆上的两个U形槽对准防转销7后推入固定套11中(U形槽的宽度略大于防转销的直径，其差值由公差来保证)；步骤3、将两个半环组成的动环3和两个半环组成的静环5包在主轴14上后(动环3和静环5与主轴14为间隙配合)分别插入到动环座2和静环座8的内孔之中，再将两个半环组成的动静环辅助安装基准盘16放在动环3和静环5之间包在主轴14上，将动静环辅助安装基准盘剖分面21上的榫头插入榫槽后，动静环辅助安装基准盘16形成一个整体、两端面作为动环3和静环5安装时的基准面，然后将动环座2右移带动两个半环组成的动环3贴近动静环辅助安装基准盘16左侧后，用两个限位件15卡住两个半环组成的动环3和两个半环组成的静环5使其两端面紧贴在动静环辅助安装基准盘16的左右两侧(如图3所示：此时，动静环辅助安装基准盘16的剖分面21与动环剖分面19和静环剖分面20垂直)；步骤4、分别将紧定螺钉II13拧入动环座2和静环座8的螺纹孔中压紧两个半环组成的动环和两个半环组成的静环，使动环剖分面19和静环的剖分面20保持所需要的压力，同时也实现了动环座2与动环3和静环座8与静环5的周向固定和轴向固定；步骤5、依次取下两个限位件15和动静环辅助安装基准盘16后，将动环座2右移让两个半环组成的动环3端面紧贴两个半环组成的静环5端面后拧紧动环座2上的紧定螺钉I1。安装完成后如图1所示：当主轴14转动时，通过紧定螺钉I1带动动环座2、再由紧定螺钉II13带动两个半环组成的动环3旋转；而两个半环组成的静环5由紧定螺钉II13和防转销7的作用而与固定套11连接实现周向固定，介质压力和弹簧力作用在静环座8的右端面上，形成足够的密封端面比压，从而实现了动环3与静环5端面的动密封；其余的三个泄漏通道由开有V形口的O形圈III9、开有V形口的O形圈II6和开有V形口的O形圈I4实现静密封。
具体实施例2：
当剖分式机械密封失效后需要维修更换时，其步骤如下：步骤1、松开紧定螺钉I1，将动环座2带着两个半环组成的动环3左移一段距离后，再将静环座8带着两个半环组成的静环5移出固定套11；步骤2、分别松开动环座2和静环座8上的紧定螺钉II13，从动环座2和静环座8中取出两个半环组成的动环3和两个半环组成的静环5后，再取下开有V形口的O形圈I4、开有V形口的O形圈III9和开有V形口的O形圈II6；步骤3、将需更换的开有V形口的O形圈I4和开有V形口的O形圈II6分别置于动环座2和静环座8内孔中的密封槽中，然后将更换的两个半环组成的动环3和两个半环组成的静环5包在主轴14上后(动环3和静环5与主轴14为间隙配合)分别向左、向右插入动环座2和静环座8中；步骤4、将两个半环组成的动静环辅助安装基准盘16放在动环3和静环5之间包在主轴14上，将动静环辅助安装基准盘剖分面21上的榫头插入榫槽后，动静环辅助安装基准盘16形成一个整体、两端面作为动环3和静环5安装时的基准面，然后将动环座2右移带动两个半环组成的动环3贴紧动静环辅助安装基准盘16左侧后，用两个限位件15卡住两个半环组成的动环3和两个半环组成的静环5使其两端面紧贴在动静环辅助安装基准盘16的左右两侧(如图3所示：此时，动静环辅助安装基准盘16的剖分面21与动环剖分面19和静环剖分面20垂直)；步骤5、分别将紧定螺钉II13拧入动环座2和静环座8的螺纹孔中压紧两个半环组成的动环3和两个半环组成的静环5，使动环剖分面19和静环的剖分面20保持所需要的压力，同时也实现了动环座2与两个半环组成的动环3和静环座8与两个半环组成的静环5的周向固定和轴向固定；步骤6、依次取下两个限位件15和动静环辅助安装基准盘16后，将动环座2右移让两个半环组成的动环3端面紧贴两个半环组成的静环5端面后拧紧动环座2上的紧定螺钉I1，维修更换完成后如图1所示。
Claims (4)
1.一种剖分式机械密封，由紧定螺钉I(1)、动环座(2)、动环(3)、开有V形口的O形圈I(4)、静环(5)、开有V形口的O形圈II(6)、防转销(7)、静环座(8)、开有V形口的O形圈III(9)、弹簧座(10)、固定套(11)、弹簧(12)、紧定螺钉II(13)组成，其特征是：动环座(2)和静环座(8)上分别设有四个螺纹孔，组成动环(3)的两个半环和组成静环(5)的两个半环凸缘上分别加工有与剖分面平行的两个平台(22)，安装时，先将组成动环(3)两个半环和组成静环(5)的两个半环包在主轴(14)上后，分别置于动环座(2)和静环座(8)的孔中，并使动环座(2)和静环座(8)上的每个螺纹孔分别对准动环(3)和静环(5)凸缘上的平台(22)，再将动静环辅助安装基准盘(16)放在动环(2)与静环(5)的端面之间，并将两个限位件(15)卡住动环(3)和静环(5)的凸缘使其端面紧贴动静环辅助安装基准盘(16)的左右端面，然后将紧定螺钉II(13)分别拧入动环座(2)和静环座(8)上的螺纹孔中压紧组成动环(3)的两个半环和组成静环(5)的两个半环，使动环剖分面(19)和静环剖分面(20)保持所需要的压力，同时也实现了动环座(2)与动环(3)、静环座(8)与静环(5)的周向固定和轴向固定，并保证了组成动环(3)的两个半环和组成静环(5)的两个半环端面在同一平面内；拆下两个限位件(15)和动静环辅助安装基准盘(16)，将动环座(2)和动环(3)右移，并紧贴静环(5)端面后拧紧紧定螺钉I(1)。
2.如权利要求1所述的一种剖分式机械密封，其特征是：动静环辅助安装基准盘(16)是由沿直径处剖开的两个半环组成，中间加工有通孔，将两个半环包在主轴上后，与主轴的配合为间隙配合；在两个半环的剖分面(21)上，其中一个半环剖分面(21)上加工有榫槽，另一个半环剖分面(21)上加工有榫头，当剖分面(21)上的榫头插入榫槽时动静环辅助安装基准盘(16)的两端面就形成完整的圆环平面并与主轴轴线垂直。
3.如权利要求1所述的一种剖分式机械密封，其特征是：限位件(15)卡口两侧面加工成1：20的斜度，从外到内形成一个收敛的梯形，其梯形口边长Lmax略大于动环(3)和静环(5)凸缘厚度与动静环辅助安装基准盘(16)的厚度之和，其梯形根部边长Lmin略小于动环、静环凸缘厚度和动静环辅助安装基准盘的厚度之和；安装动环(3)和静环(5)时，用两个限位件(15)在动环(3)的剖分面(19)和静环(5)的剖分面(20)处卡住组成动环(3)的两个半环和组成静环(5)的两个半环，使动环(3)的两个半环和静环(5)的两个半环靠紧动静环辅助安装基准盘(16)两侧的圆环平面，这样就使得拧紧紧定螺钉II(13)、压紧动环(3)的剖分面(19)和静环(5)的剖分面(20)后，组成动环(3)的两个半环和组成静环(5)的两个半环端面仍然保持为平面。
4.如权利要求1所述的一种剖分式机械密封，其特征是：静环座(8)外圆面上用指形铣刀对称加工有两个U形浅槽，在固定套(11)相对应的位置处开有两个通孔，将两个防转销(7)打入固定套(11)的两个通孔中，其防转销(7)的头部插入到静环座(8)外圆面上的U形浅槽中；防转销(7)与固定套(11)采用过盈配合、与浅槽为间隙配合，防转销(7)与槽底部不接触；由此实现了静环座(8)与固定套(11)的周向固定，并能在密封端面磨损后，在介质压力和弹簧力作用下使静环座(8)带动静环(5)相对于固定套(11)作轴向移动进行补偿。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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Effective date of registration: 20181109 Address after: 239001 2nd Floor of No.10 Factory Building, 555 Garden East Road, Chuzhou City, Anhui Province Patentee after: Chuzhou Yang an hi tech technology Co., Ltd. Address before: 211225 Baima Town, Lishui County, Nanjing, Jiangsu, China. The white horse base of Nanjing Forestry University is a national agricultural science and technology park. Patentee before: Nanjing Forestry University |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
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Addressee: Chuzhou Yang an hi tech technology Co., Ltd. Document name: Notification of Passing Examination on Formalities |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160413 Termination date: 20190519 |
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