CN104989823A - 一种机械密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于密封系统技术领域，涉及一种机械密封装置。该机械密封装置包括转轴和套设于转轴上的传动套，传动套上依次设置有动环座、静环座以及止动套，传动套上凸起形成有环形定位部，环形定位部上设置有传动螺钉，动环座上卡设有动环，静环座内卡设有静环，动环的后端贴于静环上且动环能相对静环转动，传动套上还设置有密封盘，止动套卡设于密封盘内，止动套和静环座之间设置有弹簧且弹簧的两端分别与静环座和止动套相连；密封盘由复合材料制成，其组成成份如下：聚氨酯100份，环氧树脂10-28份，羟基化多壁碳纳米管0.5-3份，填料0.5-3份，助剂2-15份。本发明通过合理设置机械密封的结构，采用复合材料制成密封盘，提高了密封装置的密封效果和使用寿命。

Description

一种机械密封装置

技术领域

本发明属于密封系统技术领域，涉及一种机械密封装置。

背景技术

目前通常使用的机械密封主要包括设置在旋转轴外的动环与静环以其相对的密封端面进行密封，其中动环经锁定与旋转轴连接而能同步旋转，在静环尾端设置包括弹簧和相应弹簧座在内的静止的密封补偿结构，静环以轴向贯穿端盖外端面，其密封端面位于端盖内，尾端外伸于端盖外侧，与位于端盖外侧的密封补偿结构中的弹簧作弹性接触。

现有技术中机械密封中需要多个部件共同组成，且各部件之间的连接繁琐，增加了机械密封的安装时间，增加了机械密封的制造成本，复杂的结构使机械密封维修替换不方便。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种密封性能好、安装简单、维修方便的机械密封装置。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种机械密封装置，包括转轴和套设于转轴上的传动套，在传动套上依次设置有动环座、静环座以及止动套，其特征在于，在传动套上凸起形成有环形定位部，在环形定位部上设置有若干一端穿过环形定位部并与动环座相连的传动螺钉，在动环座上卡设有动环，在静环座内卡设有静环，所述动环的后端贴于静环上且动环能相对静环转动，在传动套上还设置有密封盘，所述止动套卡设于密封盘内，在止动套和静环座之间设置有弹簧且弹簧的两端分别与静环座和止动套相连；其中，所述密封盘由复合材料制成。

在上述的一种机械密封装置中，在转轴上设置有第一环形台阶，在传动套上设置有与第一环形台阶相对应的第二环形台阶，且所述第二环形台阶抵靠于第一环形台阶上。

在上述的一种机械密封装置中，在密封盘上还设置有一端穿过密封盘且螺纹连接于止动套上的定位螺钉。

在上述的一种机械密封装置中，所述定位螺钉和传动螺钉的数量均为6个，所述6个定位螺钉和6个传动螺钉分别均匀环绕设置于密封盘和环形定位部上。

在上述的一种机械密封装置中，在环形定位部和动环座之间设置有动摩擦片，所述动摩擦片的两端分别抵靠于动环座和环形定位部上。

在上述的一种机械密封装置中，在止动套和密封盘之间设置有静摩擦片，所述静摩擦片的两端分别抵靠于止动套和密封盘上。

在上述的一种机械密封装置中，密封盘所用的复合材料由以下成份及其重量份数组成：聚氨酯：100份，环氧树脂：10-28份，羟基化多壁碳纳米管：0.5-3份，填料：0.5-3份，助剂：2-15份。

本发明采用配伍合理的，性能优异的复合材料制成密封盘，进一步提高密封盘的密封性、耐磨性、耐腐蚀性，进而提高本机械密封装置的使用寿命。其中，聚氨酯是由硬段和软段交替组成，具有良好的物理和机械性能，具有耐磨、耐撕裂、耐腐蚀等优良性能。本发明密封盘采用配伍合理的复合材料制成，其中复合材料中加入15-25份的环氧树脂可对聚氨酯水分散体改性，将支化点引入聚氨酯主链，使之形成部分网状结构大幅度提高复合材料的硬度、附着力、耐化学性等。本发明密封盘的复合材料中同时添加有多壁碳纳米管，多壁碳纳米管与水性聚氨酯分散体具有良好的相容性和协同增强效应，多壁碳纳米管的掺杂改性能够提高聚氨酯的耐热性能，进而提高复合材料的耐磨性。

所述羟基化多壁碳纳米管通过叠氮法将聚乙二醇、季戊四醇分别接枝到多壁碳纳米管上制得羟基化多壁碳纳米管。

所述填料为纳米二氧化钛，所述纳米二氧化钛的粒径为20nm-60nm。纳米二氧化钛具有大的比表面积，表面原子数、表面能和表面张力随着粒径的下降急剧增加。小尺寸效应、表面效应、尺寸效应及宏观量子隧道效应等，都导致纳米二氧化钛的热、敏感特性和表面稳定性不同于常规粒子。在复合材料中添加0.5-3份的纳米二氧化钛不仅能有效提高复合材料的耐磨性，还可以有效提高复合材料的抗腐蚀能力。但是填料份数过多，对复合材料的耐磨性、抗腐蚀性及热稳定性的提高并不大，且会增大生产成本。

所述的助剂包括润滑剂：0.5-3份，相容剂：1-5份，抗氧剂：1-6份，抗静电剂：0.5-3份。所述润滑剂、相容剂、抗氧剂、抗静电剂均为现有技术中常用的，普通市售即可得到的。

如所述的润滑剂为脂肪酸及其酯类、脂肪酸酰胺、有机硅化合物中的一种或多种。

所述相容剂为POE-g-MAH、酚醛树脂、硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂中的一种或多种。

所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂中的一种或多种。抗氧剂能抑制空气中的氧气对材料的氧化分解作用，改善本发明材料在有氧空气中加热后物理性能的保留。

所述抗静电剂为烷基磺酸、二硫代氨基甲酸的碱金属盐的一种或多种。

与现有技术相比，本发明包括转轴和套设于转轴上的传动套，在传动套设置有相互贴合的动环和静环，通过静环和动环的相对转动而形成密封端面，提高了本发明的密封性能，通过传动套上的部件相互配合能实现有效地密封，同时也方便了本发明的安装和维修。此外，密封盘采用配伍合理的复合材料制成，大幅度提高了密封盘的耐磨性、强度、弹性恢复性能，进而提高了本发明机械密封装置的密封效果和使用寿命。

附图说明

图1是本发明的剖视图。

图中，100、转轴；110、第一环形台阶；200、传动套；210、传动螺钉；220、第二环形台阶；300、动环座；310、动环；400、止动套；410、静环座；420、弹簧；430、静环；500、密封盘；510、定位螺钉；600、动摩擦片；700、静摩擦片。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，本机械密封装置，包括转轴100和套设于转轴100上的传动套200，在传动套200上依次设置有动环座300、静环座410以及止动套400，在传动套200上凸起形成有环形定位部，在环形定位部上设置有若干一端穿过定位部与动环座300相连的传动螺钉210，在动环座300上卡设有动环310，在静环座410内卡设有静环430，所述动环310的后端贴于静环430上且动环310和静环430能相对转动，在传动套200上还设置有密封盘500，所述止动套400卡设于密封盘500内，在止动套400和静环座410之间设置有弹簧420且弹簧420的两端分别与静环座410和止动套400相连；密封盘500由复合材料制成。

在上述转轴100上存在直径差而形成了第一环形台阶110，在传动套200上设置有与第一环形台阶110相对应的第二环形台阶220，在安装的过程中第二环形台阶220抵靠于第一环形台阶110上，第一环形台阶110和第二环形台阶220的设置方便了传动套200安装于转轴100，减少了安装时间，提高了机械密封装置的安装效率，同时第一环形台阶110和第二环形台阶220的设置保证了传动套200随着转轴100同步转动的过程中传动套200的位置不会发生偏移，从而避免了传动套200的位置发生偏移而影响机械密封装置正常工作的现象的产生。

在环形定位部上设置有传动螺钉210，传动螺钉210的数量为6个，但传动螺钉210的数量并不局限于6个，可以为7个或者更多，6个传动螺钉210均匀环绕分布于环形定位部上，传动螺钉210的设置保证了动环座300与环形定位部连接的稳固性，使动环座300与转轴100同步转动，在动环座300上卡设有动环310，且动环310能与动环座300同步转动，从而实现了转轴100能带动动环座300同步转动。

在转轴100带动动环310转动的过程中，转轴100将扭力传递至传动套200，并通过动环座300传递至动环310，实现动环310与转轴100的同步转动，由于通过传动套200带动动环座300转动，因此扭力主要由定位螺钉510承担，避免了传动套200和动环310之间瞬间产生较大的扭矩，导致传动套200撕裂或者破损的现象的产生，因此保证了本机械密封装置的密封性较好且不会失效，并提高了本机械密封装置的使用寿命。

在密封盘500上还设置有一端穿过密封盘500螺纹连接于止动套400上的定位螺钉510，定位螺钉510的数量也为6个，同样定位螺钉510的数量并不局限于6个，定位螺钉510的数量可以是7个甚至更多，6个定位螺钉510的均匀环绕设置于密封盘500上，定位螺钉510的设置提高了密封盘500和止动套400的安装的稳固性，避免了止动套400与密封盘500两者的位置发生偏移而影响机械密封装置正常工作的现象的产生。

静环座410能使静环430静止不动，使静环430和动环310之间相对转动，保证了机械密封的正常工作，在静环座410和止动套400之间设置有两端分别与静环座410和止动套400相连的弹簧420，弹簧420的设置能辅助静环座410保证静环430静止，提高了静环座410的止动效率。

优选地，在环形定位部和动环座300之间设置有动摩擦片600，动摩擦片600的两端分别抵靠于动环座300和环形定位部上，动摩擦片600的设置增加了环形定位部和动环座300之间的摩擦力，分担了传动螺钉210的扭力，减少了扭力对传动螺钉210的磨损，提高了传动螺钉210的使用寿命。

进一步地，在止动套400和密封盘500之间设置有静摩擦片700，静摩擦片700的两端分别抵靠于止动套400和密封盘500上，静摩擦片700的设置增加了止动套400和密封盘500之间的摩擦力，提高了止动套400与密封盘500之间连接的紧密性。

密封盘500由复合材料制成，所述复合材料由以下成份及其重量份数组成：聚氨酯：100份，环氧树脂：10-28份，羟基化多壁碳纳米管：0.5-3份，填料：0.5-3份，助剂：2-15份。

所述的助剂包括润滑剂：0.5-3份，相容剂：1-5份，抗氧剂：1-6份，抗静电剂：0.5-3份。所述润滑剂、相容剂、抗氧剂、抗静电剂均为现有技术中常用的，普通市售即可得到的。

以下通过具体实施例对密封盘作进一步描述。

实施例1：

按如下重量份数称取原料：聚氨酯：100份，环氧树脂：20份，羟基化多壁碳纳米管：2份，粒径为40nm的纳米二氧化钛：2份，脂肪酸及其酯类润滑剂：1份，POE-g-MAH：2份，受阻酚类抗氧剂：3份，烷基磺酸：2份，其中，所述羟基化多壁碳纳米管通过叠氮法将聚乙二醇、季戊四醇分别接枝到多壁碳纳米管上制得羟基化多壁碳纳米管。

将上述配比的原料投放到配混机中混合均匀，再倒入挤出机中熔融、挤出、切粒得复合材料，然后将复合材料放入模框中进行热压塑化，热压完成后的磨框进行冷压成型，冷压完成后取出密封盘粗品，切毛边得到密封盘成品。

实施例2

按如下重量份数称取原料：聚氨酯：100份，环氧树脂：22份，羟基化多壁碳纳米管：1份，粒径为30nm的纳米二氧化钛：1份，脂肪酸酰胺：2份，酚醛树脂：3份，亚磷酸酯类抗氧剂：5份，烷基磺酸：2份，其中，所述羟基化多壁碳纳米管通过叠氮法将聚乙二醇、季戊四醇分别接枝到多壁碳纳米管上制得羟基化多壁碳纳米管。

将上述配比的原料投放到配混机中混合均匀，再倒入挤出机中熔融、挤出、切粒得复合材料，然后将复合材料放入模框中进行热压塑化，热压完成后的磨框进行冷压成型，冷压完成后取出密封盘粗品，切毛边得到密封盘成品。

实施例3

按如下重量份数称取原料：聚氨酯：100份，环氧树脂：28份，羟基化多壁碳纳米管：0.5份，粒径为60nm的纳米二氧化钛：3份，有机硅化合物：0.5份，硅烷类偶联剂：1份，受阻胺类抗氧剂：2份，二硫代氨基甲酸的碱金属盐：0.5份，其中，所述羟基化多壁碳纳米管通过叠氮法将聚乙二醇、季戊四醇分别接枝到多壁碳纳米管上制得羟基化多壁碳纳米管。

将上述配比的原料投放到配混机中混合均匀，再倒入挤出机中熔融、挤出、切粒得复合材料，然后将复合材料放入模框中进行热压塑化，热压完成后的磨框进行冷压成型，冷压完成后取出密封盘粗品，切毛边得到密封盘成品。

实施例4

按如下重量份数称取原料：聚氨酯：100份，环氧树脂：10份，羟基化多壁碳纳米管：3份，粒径为20nm的纳米二氧化钛：3份，脂肪酸及其酯类：3份，POE-g-MAH：1份，受阻酚类抗氧剂：5份，受阻胺类抗氧剂：1份，烷基磺酸：3份，其中，所述羟基化多壁碳纳米管通过叠氮法将聚乙二醇、季戊四醇分别接枝到多壁碳纳米管上制得羟基化多壁碳纳米管。

将上述配比的原料投放到配混机中混合均匀，再倒入挤出机中熔融、挤出、切粒得复合材料，然后将复合材料放入模框中进行热压塑化，热压完成后的磨框进行冷压成型，冷压完成后取出密封盘粗品，切毛边得到密封盘成品。

将实施例1-4中制得的密封盘及现有技术中普通市售的密封盘进行性能检测，检测结果如表1所示。

表1：实施例1-4中的密封盘与普通密封盘的性能比较

综上所述，本发明机械密封装置中的密封盘采用配伍合理的复合材料制成，大幅度提高了密封盘的综合性能，如耐磨性、强度、耐蚀性，大幅度提高密封圈的密封性和使用寿命，进而提高本发明机械密封装置的密封效果和使用寿命。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种机械密封装置，包括转轴和套设于转轴上的传动套，在传动套上依次设置有动环座、静环座以及止动套，其特征在于，在传动套上凸起形成有环形定位部，在环形定位部上设置有若干一端穿过环形定位部并与动环座相连的传动螺钉，在动环座上卡设有动环，在静环座内卡设有静环，所述动环的后端贴于静环上且动环能相对静环转动，在传动套上还设置有密封盘，所述止动套卡设于密封盘内，在止动套和静环座之间设置有弹簧且弹簧的两端分别与静环座和止动套相连；其中，所述密封盘由复合材料制成。

2.根据权利要求1所述的一种机械密封装置中，其特征在于，在转轴上设置有第一环形台阶，在传动套上设置有与第一环形台阶相对应的第二环形台阶，且所述第二环形台阶抵靠于第一环形台阶上。

3.根据权利要求1所述的一种机械密封装置中，其特征在于，在密封盘上还设置有一端穿过密封盘且螺纹连接于止动套上的定位螺钉。

4.根据权利要求3所述的一种机械密封装置中，其特征在于，所述定位螺钉和传动螺钉的数量均为6个，所述6个定位螺钉和6个传动螺钉分别均匀环绕设置于密封盘和环形定位部上。

5.根据权利要求1所述的一种机械密封装置中，其特征在于，在环形定位部和动环座之间设置有动摩擦片，所述动摩擦片的两端分别抵靠于动环座和环形定位部上。

6.根据权利要求1所述的一种机械密封装置中，其特征在于，在止动套和密封盘之间设置有静摩擦片，所述静摩擦片的两端分别抵靠于止动套和密封盘上。

7.根据权利要求1所述的一种机械密封装置中，其特征在于，密封盘所用的复合材料由以下成份及其重量份数组成：聚氨酯：100份，环氧树脂：10-28份，羟基化多壁碳纳米管：0.5-3份，填料：0.5-3份，助剂：2-15份。