CN1065327C - 叶轮轴密封装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及流体机械，特别是叶轮轴的密封装置。旨在解决已有叶轮轴密封装置的密封性差的问题。叶轮轴密封装置包含叶轮轴上的转子机构及其上用螺旋配装的密封件回转座9，转子机构的螺旋槽15配装屏蔽罩17构成屏蔽螺旋泵；机体上与转子机构相配合的定子32的扣环36与转子机构的阻滞螺旋3配合构成防泄螺旋泵，定子内腔与屏蔽罩的螺旋翼19配合构成螺旋阻滞泵。本密封装置特别适用于高速旋转叶轮轴如高速离心泵、机动船的叶轮轴的密封。
Description
本发明涉及流体机械，特别是叶轮轴的密封装置。
流体机械的叶轮轴的密封，用来阻截流体沿叶轮轴运转间隙的泄漏。现有的叶轮轴密封，主要有填料密封和机械密封。其中机械密封，如EP484305中所公布的结构，由与机体相连的静止环或称静环，用传动机构与旋转相连的旋转环或称动环，组成一对接触式摩擦密封副，再配以由弹性元件或磁性元件构成的补偿缓冲机构和辅助密封圈。其密封结构均属接触摩擦式密封。上述填料密封中填料函内的充填物调得越紧，则密封越严，其缺点是当填料装填不当时，会引起抱轴、烧轴事故。机械密封的摩擦密封副调得越紧，其密封也越严，但摩擦阻力则越大，功耗也越高，有的密封还需供给冷却水，而且其密封材料消耗大，从而限制了叶轮轴转速的提高。此外，其结构复杂，制造精度高，特别是高速机构密封的制造难度更大，维修难度大，制造成本高。
鉴于此，本发明的目的在于提供一种其密封性优良的叶轮轴的密封装置。
本发明根据螺旋泵理论，在叶轮轴上采用由螺旋阻滞泵、屏蔽螺旋泵、防泄螺旋泵构成非接触密封、再组合机械式接触密封来实现其目的。
本发明的叶轮轴密封装置(参见附图)，包含与机体(27)相连的定子(32)、与定子相配合的叶轮轴(1)上的转子机构，上述转子机构有与叶轮轴呈可转动配合的一端为环盘(2)、另一端为圆筒(4)的转子座，圆筒(4)上有弹簧调整件(6)、和用螺旋(8)配装的环形的密封件回转座(9)，在密封件回转座的阶梯轴部，装有密封环(11)和与圆筒相配合的异径密封套(12)，在弹簧调整件与密封件回转座之间有回转弹簧(13)，环盘(2)外周有导流斜坡(14)和螺旋槽(15)，环盘后端有凹入的环形槽(16)，在导流斜坡和螺旋槽上配装环形的屏蔽罩(17)构成屏蔽螺旋泵，屏蔽罩内周有与导流斜坡相配合的导流换向翼(18)，外周有螺旋翼(19)，上述定子与转子机构的环盘呈有能与叶轮腔(40)连通的密封流体间隙(35)的间隙式配合，定子内腔与螺旋翼(19)配合构成螺旋阻滞泵，定子后端扣入环形槽(16)的扣环(36)与环形槽内环面上的阻滞螺旋(3)配合构成防泄螺旋泵，定子的后端面与密封环(11)相配合。
上述的定子(32)与固连在机体(27)上的定子座(25)相固连，定子上有连通密封流体间隙(35)和定子座上的密封流体进给孔(30)的密封流体通道(34)，上述的转子机构的环盘(2)的前端，有与密封流体间隙(35)的口部相配合的防砂密封圈(24)。
上述的转子机构的环盘(2)与定子之间有轴承(20)。
上述的圆筒(4)上的密封环(11)有固定件(10)，上述的弹簧调整件(6)有与圆筒相连的定位螺钉(7)，上述的定子与机体(27)之间有定子密封圈(31)。
本发明采用由屏蔽螺旋泵、螺旋阻滞泵、防泄螺旋泵构成非接触式密封结构，再组合机械式接触式密封结构。与现有机械密封相比，具有在工作时形成射流密封，其密封能力随转速变化而自动调整，静态密封能力可以通过弹簧调整件进行调整，其摩擦损耗少，使用周期长，维护简单，对材料无特殊要求，通用性强，相对运行费用低的优点。
本叶轮轴密封装置，可用于一切机械传动轴的密封，特别适用于高速泵的叶轮轴密封、和机动船艉轴的密封。
下面，再用实施例及其附图对本发明作进一步地说明。
附图的简要说明。
图1是本发明的一种叶轮轴密封装置的结构示意图。
图2是图1的转子机构的环盘前部的立体图。
图3是图1阻滞螺旋的立体图。
图4是图1的屏蔽罩的立体图。
实施例1
本发明的一种叶轮轴密封装置，如附图所示。由转子机构和定子组件等构成。本实施例配装在机动船的叶轮轴上。
上述转子机构，套装在叶轮轴1上，有与叶轮轴呈可转动配合的组合结构的转子座，转子座的前端为阶梯形的环盘2，在环盘后端的内周固装有与环盘成为一体的圆筒形的阻滞螺旋3。在阻滞螺旋3的内周用螺纹联接固装有置于转子座后端的阶梯形的圆筒4。在圆筒的尾端的较大直径的台阶上有能将转子座固定在叶轮轴1上的固定螺钉5。在固定螺钉的前方套装有环形的弹簧调整件6，弹簧调整件上有能将其与圆筒4呈固定相连的定位螺钉7。在圆筒4的中部的表面制有螺旋8，依靠该螺旋，用螺旋配合装有前侧呈阶梯轴、后侧与弹簧调整件相配合的环形的密封件回转座9。在密封件回转座的阶梯轴部的中部阶台上，用通常的固定件10装有密封环11，密封环可以选用O型密封环。在密封件回转座的阶梯轴部的内缘阶台上，套装异径密封套12的大径端、异径密封套12的小径端套装在圆筒4上，构成导向螺旋防泄机构。在密封件回转座9与弹簧调整件6之间，装有回转弹簧13。转子座的前端的环盘2的中部的周缘，制成锥面形的导流斜坡14、和紧接导流斜坡的螺旋槽15；在环盘2后端的阻滞螺旋3外周与环盘内周之间，形成在环盘后端面上凹入的环形槽16，从而使阻滞螺旋3的螺旋置于环形槽16的内环面上。在导流斜坡和螺旋槽部，套装有环形的屏蔽罩17，屏蔽罩内周的喇叭形口部有与导流斜坡14相配合的环状布置的齿形的导流换向翼18，外周有成环状分布的螺旋翼19。上述的螺旋槽15、导流斜坡14，与屏蔽罩17相组合，构成屏蔽螺旋泵。在环盘2的前端安装有通常的轴承20。在叶轮轴前端固装的叶轮21与转子座的环盘2的前端面之间，夹装有与轴承20相配合的板块形的轴承固定件22，和板块形的密封件座23，在密封件座上装有与定子前端面相配合的防砂密封圈24。
上述定子组件，有呈内台阶圆筒形的定子座25，用固定件26将定子座嵌装固连在机体27上，固定件可以采用螺纹联接结构，本实施例选用螺母。定子座25套装在转子机构的环盘2外，定子座前端的内腔与轴承20相配合，内腔中还固装有与轴承20相配合的压环28，在定子座的后端的内周制有导流环槽29，有沿径向与导流环槽连通的密封流体进给孔30，在定子座后端面与机体之间有定子座密封圈31。定子32，呈内扣环式结构的双层圆筒形，用螺纹联接固装在定子座25的内周，在定子座后端与定子后端的法兰边之间装有定子密封圈33，在定子的适当部位开制有与导流环槽29连通的密封流体通道34。定子与转子机构的环盘2成有密封流体间隙35的间隙式配合，使定子32后端的向内弯扣的扣环36扣入转子机构的环形槽16内，与环形槽内环面上的阻滞螺旋3构成防泄螺旋泵。定子与压环28之间的内腔与上述屏蔽罩的螺旋翼19之间形成流体回流阻滞泵室37，从而由定子与屏蔽罩的螺旋翼构成螺旋阻滞泵；定子后端的端面与转子机构的密封件回转座上的密封环11相配合。
本叶轮轴密封装置的工作原理：置于密封件回转座9上的密封环11，在回转弹簧13的张力作用下，沿螺旋8转动并向前端运动，使密封件回转座上的密封环11与定子32的后端面接触，获得叶轮轴静止或低速转动时的密封功能。当叶轮轴1高速旋转时，密封件回转座9随叶轮轴高速旋转，获得较高的离心惯性力，足以克服回转弹簧的回转张力，使密封件回转座沿螺旋8转动并向后运动到弹簧调整件6，其上的密封环11与定子32的后端脱离接触；同时螺旋阻滞泵的屏蔽罩17外周的螺旋翼19，在流体回流阻滞泵室37内将泄漏流体反向泵回，形成螺旋阻滞流体减压密封圈，泄漏流体被阻滞减压后，流经屏蔽螺旋泵的吸入口38，被屏蔽螺旋泵吸入屏蔽罩内沿螺旋槽15反向泵回，经屏蔽罩的斜口上的导流换向翼18，呈斜角射入转子机构的运转间隙，形成反射流体楔状密封圈。当作为泵送含砂流体的离心泵的叶轮轴密封装置或机动船叶轮轴密封装置时，从密封流体进给孔30供给一定量的带压洁净流体，经屏蔽螺旋泵的吸入口38进入屏蔽螺旋泵的螺旋槽15，被螺旋加速后经屏蔽罩17，和导流斜坡14中上的导流换向翼18，成斜角射入定子与转子机构间的运转间隙即流体密封间隙35，过量的密封流体将穿过运转间隙，进入轴承20内腔，对轴承进行冷却润滑后形成泵压，经密封流体间隙35，将防砂密封圈24顶开至密封固定件23的限位台阶39，形成泄流间隙，使泄流流体泄入叶轮腔40，并阻止外界杂质进入运转中的轴承20及运转间隙。转子机构的阻滞螺旋3与定子的扣环36的内周构成的阻滞螺旋泵，将沿轴向泄漏的密封流体反向泵回。上述密封装置中形成的螺旋阻滞流体减压密封圈和反射流体楔状密封圈，使密封装置获得非接触动压流体密封功能。
本实施例也可以用于高速离心泵的叶轮轴的密封。
Claims (4)
1、叶轮轴密封装置，包含与机体(27)相连的定子(32)、与定子相配合的叶轮轴(1)上的转子机构，其特征在于上述转子机构有与叶轮轴呈可转动配合的一端为环盘(2)另一端为圆筒(4)的转子座，圆筒(4)上有弹簧调整件(6)和用螺旋(8)配装的环形的密封件回转座(9)，在密封件回转座的阶梯轴部，装有密封环(11)和与圆筒相配合的异径密封套(12)，在弹簧调整件与密封件回转座之间有回转弹簧(13)，环盘(2)外周有导流斜坡(14)和螺旋槽(15)，环盘后端有凹入的环形槽(16)，在导流斜坡和螺旋槽上配装环形的屏蔽罩(17)构成屏蔽螺旋泵，屏蔽罩内周有与导流斜坡相配合的导流换向翼(18)，外周有螺旋翼(19)，上述定子与转子机构的环盘呈有能与叶轮腔(40)连通的密封流体间隙(35)的间隙式配合，定子内腔与螺旋翼(19)配合构成螺旋阻滞泵，定子后端扣入环形槽(16)的扣环(36)与环形槽内环面上的阻滞螺旋(3)配合构成防泄螺旋泵，定子的后端面与密封环(11)相配合。
2、根据权利要求1所述的叶轮轴密封装置，其特征在于所说的定子(32)与固连在机体(27)上的定子座(25)相固连，定子上有连通密封流体间隙(35)和定子座上的密封流体进给孔(30)的密封流体通道(34)，所说的转子机构的环盘(2)的前端，有与密封流体间隙(35)的口部相配合的防砂密封圈(24)。
3、根据权利要求1或2所述的叶轮轴密封装置，其特征在于所说的转子机构的环盘(2)与定子之间有轴承(20)。
4、根据权利要求3所述的叶轮轴密封装置，其特征在于所说的圆筒(4)上的密封环(11)有固定件(10)，所说的弹簧调整件(6)有与圆筒相连的定位螺钉(7)，所说的定子与机体(27)之间有定子密封圈(31)。
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