CN107070057B - 一种潜水电机的密封结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种潜水电机的密封结构，属于水泵技术领域。它解决了现有潜水电机容易出现静环橡胶圈烧坏的问题。本潜水电机的密封结构，潜水电机包括机壳和转子轴，密封结构包括至少一组密封组件，密封组件均包括密封静环、密封动环和弹簧，机壳内端面上开设有密封槽，密封静环定位在密封槽内，密封动环与密封静环形成密封，密封静环外周面与密封槽内侧面之间设有密封套，该密封套呈直筒状，且密封套与密封静环之间设有连接件，密封静环端面与密封槽底面相贴合抵靠。本潜水电机的密封结构在保证密封性能的基础上具有较好的散热性能，使得机械密封的寿命得到延长，从而提高电机的寿命。
Description
技术领域
本发明属于水泵技术领域，涉及一种潜水电机的密封结构。
背景技术
深井泵的最大特点是将电动机和泵制成一体，它是浸入地下水井中进行抽吸和输送水的一种泵，被广泛应用于农田排灌、工矿企业、城市给排水和污水处理等，由于电动机同时潜入水中，因此对于电机内腔的密封尤为重要。深井泵的转子轴需要伸出电机，因此在转子轴与上轴承座腔体之间需要设置机械密封，其中机械密封的静环被定位在腔体上，且静环与腔体之间需要设置密封橡胶圈，使得静环与腔体形成密封，动环与静环形成密封，然后转子轴与整套机械密封形成一个完整的密封体。
如中国实用新型申请(申请号：201120459273.4)公开的一种潜水泵用机械密封，传动固定圈两侧均设置有动环座，且动环座内侧设置有动环，动环与动环座直接设置有动环O型圈，动环座上设置有弹簧，动环外侧对称设置有静环，静环外侧设置有静环密封圈，该静环密封圈起到静环与电机轴承座内腔之间的密封作用，然而在深井泵的运行过程中，转子轴处于高速旋转，即动环抵靠在静环密封平面上并高速旋转，两者之间的摩擦会产生大量的热量，而该静环橡胶圈挤压在静环的端面和外周面上，形成包裹结构，导致静环上的热量难以散发，从而出现静环橡胶圈烧坏现象。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种潜水电机的密封结构，该潜水电机的密封结构在保证密封性能的基础上具有较好的散热性能，使得机械密封的寿命得到延长，从而提高电机的寿命。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种潜水电机的密封结构，潜水电机包括机壳和一端伸出机壳的转子轴，所述密封结构包括至少一组设置在机壳与转子轴之间的密封组件，所述密封组件均包括密封静环、密封动环和弹簧，所述机壳内端面上环绕转子轴开设有密封槽，所述密封静环定位在密封槽内，所述密封动环和弹簧套设在转子轴上，且在弹簧的作用下密封动环与密封静环的端面相贴合抵靠形成密封，其特征在于，所述密封静环的外周面与密封槽的内侧面之间设有密封套，该密封套呈直筒状，且密封套内周面与密封静环外周面之间设有能够将密封套轴向定位住的连接件，在所述密封动环的作用下密封静环的端面与密封槽的底面相贴合抵靠。
转子轴在机壳内高速旋转，密封组件对转子轴的伸出位置进行密封，其中弹簧和密封动环随转子轴一起同步旋转，且在弹簧的作用下密封动环抵靠在密封静环上进行密封，密封静环固定在密封槽内，而在密封静环外周面与密封槽内侧面之间设置有密封套，因此能够对密封静环与密封槽之间进行密封，以保证密封性能，同时由于密封动环相对密封静环高速旋转，因此会产生热量，为此本密封套设计成直筒状，使得密封静环的端面能够与密封槽的底面直接抵靠接触，因此密封静环上产生的热量能够快速传递给机壳，从而提高散热性能，避免密封套被烧坏，提高潜水电机的使用寿命，其中鉴于密封套呈直筒状，因此设置连接件，该连接件位于密封套内周面与密封静环外周面之间，不会对密封静环端面与密封槽底面的直接抵靠产生干涉，同时连接件对密封套进行轴向定位，避免长期使用过程中密封套出现轴向移位，从而保证密封性能。
在上述的潜水电机的密封结构中，所述连接件包括位于密封套内周面上的至少一个连接凸沿，所述连接凸沿呈环形并沿密封套周向设置，所述密封静环的外周面上周向开设有至少一个连接槽，所述连接凸沿卡接在连接槽内。密封套具有弹性，因此能够将连接凸沿卡入连接槽内，而密封套涨紧在密封静环与密封槽之间，因此能够实现较稳定的轴向定位，以保证密封性能；当然通过密封静环与机壳的直接抵靠使得散热性能提高，但是密封套的设计仍然需要考虑一定的耐热和耐腐蚀性能，而将连接凸沿设置在密封套内周面上能够有效的提高密封套的整体强度；附带的，密封套采用氟橡胶材料制成，因此在内周面上加工连接凸沿较为方便，而密封静环需要较高的耐磨性，因此材料成本较高，而开设连接槽能够减少材料的使用，降低成本。
在上述的潜水电机的密封结构中，所述连接件包括至少一个卡簧，所述密封套的内周面和密封静环的外周面上均周向开设有至少一个连接槽，所述卡簧套设在密封静环上，且卡簧的内边沿卡接在密封静环的连接槽内，卡簧的外边沿卡接在密封套的连接槽内。该结构的密封套通过卡簧进行轴向定位，同样取材方便，并具有较为稳定的轴向定位能力。
在上述的潜水电机的密封结构中，所述密封套的一端伸出密封槽并与密封静环的端面齐平，密封套的另一端抵靠在密封槽的底面上。使得密封套充分利用密封静环与密封槽之间的轴向间隙空间，以提高密封面积，进而保证密封性能。
在上述的潜水电机的密封结构中，所述密封组件有三组，其中一组密封组件为机械密封一，另外两组密封组件为机械密封二，所述机壳包括电机筒、轴承座和过渡板，所述轴承座和过渡板均固连在电机筒的端口处，且轴承座位于过渡板内侧，所述轴承座的一端具有与电机筒内腔相连通的密封腔一，轴承座的另一端与过渡板之间形成密封腔二，所述机械密封一设置在密封腔一内，两组机械密封二设置在密封腔二内。轴承座用于定位转子轴，使得转子轴保持稳定，同时轴承座与过渡板之间形成独立的密封腔二，其中机械密封一对轴承座的内端进行密封，两组机械密封二分别对轴承座的外端以及过渡板的内端进行密封，从而实现三重密封，具有较好的密封效果，密封腔一和密封腔二也使得密封动环周边具有较大的空间，从而加快密封动环散热，提高整体的散热性能。
在上述的潜水电机的密封结构中，所述轴承座的内端面上开设有上述的密封槽，所述机械密封一还包括筒状的动环座一，该动环座一套设在转子轴上并通过螺钉锁紧，所述机械密封一的弹簧为若干相互叠靠的波形弹簧，该若干波形弹簧位于动环座一内，在动环座一内还设有调整垫片，上述波形弹簧的一端抵靠在动环座一上，另一端抵靠在调整垫片上，在波形弹簧的作用下调整垫片抵靠在机械密封一的密封动环端面上。动环座一通过螺钉进行锁紧定位，弹簧采用多个波形弹簧叠靠，具有较为均匀、稳定的弹力，从而使得密封动环稳定的抵靠在密封静环上，其中由于弹簧的弹力过大容易导致密封动环与密封静环过快的磨损，而弹力过小则会导致灰尘进入密封动环与密封静环之间，从而破坏两者之间的油膜，因此在波形弹簧与密封动环之间设置调整垫片，通过选取合适厚度的调整垫片能够调整密封动环与密封静环之间的抵靠压力，从而达到最佳的密封性能。
在上述的潜水电机的密封结构中，所述动环座一径向内凹形成若干凸出内周面的导向凸棱，该若干导向凸棱周向分布，且导向凸棱的长度方向与动环座一的轴向一致，所述机械密封一的密封动环外周面上周向具有若干导向槽，所述导向凸棱与导向槽滑动配合。通过导向凸棱与导向槽配合，既能够对密封动环进行周向的定位，同时使得密封动环保持稳定，从而对密封静环产生周向均匀的抵靠力，以保证密封性能。
在上述的潜水电机的密封结构中，所述过渡板的内端面和轴承座的外端面上均开设有上述的密封槽，两组所述机械密封二对称设置，且两组机械密封二的两个密封静环分别定位在过渡板和轴承座的密封槽内。两组机械密封二为对称设置，使得密封腔二两端的密封效果一致。
在上述的潜水电机的密封结构中，所述机械密封二还包括筒状的动环座二和盘状的抵靠座，机械密封二的密封动环固连在动环座二上，所述机械密封二的弹簧为螺旋弹簧，且螺旋弹簧的一端抵靠在动环座二上，另一端抵靠在抵靠座上，在两螺旋弹簧的作用下两抵靠座相抵靠。两个抵靠座相互抵靠实现轴向定位，同时该结构设计使得两个动环座二受到相同的弹力，进而对密封静环产生相同的抵靠力，即在使用过程中当一对密封动环与密封静环抵靠力过大时，该结构设计能够使过大的抵靠力传递分担给另一对密封动环和密封静环，从而平衡两对密封动环与密封静环之间的抵靠压力，提高密封性能和使用寿命。
在上述的潜水电机的密封结构中，所述动环座二内具有环形的台阶，在动环座二的内周面以及台阶面上均固连有密封层，所述密封动环抵靠在台阶面的密封层上，所述动环座二内周面上的密封层与转子轴外壁过盈配合。通过密封层实现密封动环与转子轴外壁之间的密封，同时密封层与转子轴外壁之间过盈配合，能够对密封动环产生一定的周向定位力，使得密封动环随转子轴同步稳定旋转。
与现有技术相比，本潜水电机的密封结构具有以下优点：
1、由于密封套设计成直筒状，使得密封静环的端面能够与密封槽的底面直接抵靠接触，因此密封静环上产生的热量能够快速传递给机壳，从而提高散热性能，避免密封套被烧坏。
2、由于密封套呈直筒状，因此在密封套内周面与密封静环外周面之间设置连接件，不会对密封静环端面与密封槽底面的直接抵靠产生干涉，同时连接件对密封套进行轴向定位，避免长期使用过程中密封套出现轴向移位，从而保证密封性能。
3、由于机械密封一对轴承座的内端进行密封，两组机械密封二分别对轴承座的外端以及过渡板的内端进行密封，从而实现三重密封，具有较好的密封效果。
4、由于两个抵靠座相互抵靠实现轴向定位，对密封静环产生相同的抵靠力，即在使用过程中当一对密封动环与密封静环抵靠力过大时，该结构设计能够使过大的抵靠力传递分担给另一对密封动环和密封静环，从而平衡两对密封动环与密封静环之间的抵靠压力，提高密封性能和使用寿命。
附图说明
图1是潜水电机的局部结构剖视图。
图2是图1中A处的结构放大图。
图3是图1中B处的结构放大图。
图4是实施例二中密封静环与密封套的连接示意图。
图中，1、机壳；11、电机筒；12、轴承座；13、过渡板；131、环形槽；14、密封腔一；15、密封腔二；16、密封槽；2、转子轴；21、轴承；3a、机械密封一；3b、机械密封二；31、密封静环；311、连接槽；32、密封动环；321、导向槽；33、密封套；331、连接凸沿；34a、动环座一；341a、导向凸棱；34b、动环座二；341b、台阶；342b、密封层；35a、波形弹簧；35b、螺旋弹簧；36、调整垫片；37、抵靠座；371、限位翻边；372、限位凸沿；38、密封圈；4、防沙套；41、上套体；42、下套体；5、环形骨架；51、内翻边；52、外翻边；6、卡簧。
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。
实施例一：
如图1所示，一种潜水电机的密封结构，潜水电机包括机壳1和位于机壳11内的转子轴2，机壳1包括筒状的电机筒11、轴承座12和过渡板13，轴承座12和过渡板13固定在电机筒11的端口处，且轴承座12位于过渡板13的内侧，转子轴2的一端穿过轴承座12并伸出过渡板13。密封结构包括设置在机壳1与转子轴2之间的三组密封组件，其中一组密封组件为机械密封一3a，另外两组密封组件为机械密封二3b。结合图2所示，机械密封一3a和机械密封二3b均包括密封静环31、密封动环32和弹簧，轴承座12的内端具有密封腔一14，该密封腔一14与电机筒11内腔相连通，在密封腔一14的端口处定位有轴承21，转子轴2穿设定位在轴承21内，密封腔一14的底面上环绕转子轴2开设有密封槽16，机械密封一3a的密封静环31定位在密封槽16内，密封静环31的外周面与密封槽16的内侧面之间设有密封套33，该密封套33呈直筒状并涨紧在密封静环31的外周面与密封槽16的内侧面之间，密封套33内周面上具有连接凸沿331，连接凸沿331呈环形并沿密封套33周向设置，密封静环31的外周面上周向开设有连接槽311，连接凸沿331卡接在连接槽311内，实现对密封套33的轴向定位，密封套33的一端伸出密封槽16并与密封静环31的端面齐平，该密封套33的另一端贴合抵靠在密封槽16的底面上。当然仅从对密封套33的定位上讲，在实际加工过程中连接凸沿331与密封槽16的位置可以对调，即连接凸沿331可以设置在密封静环31的外周面上，而连接槽311开设在密封套33的内周面上。机械密封一3a的弹簧为若干波形弹簧35a，该若干波形弹簧35a相互叠靠，机械密封一3a还包括筒状的动环座一34a和调整垫片36，机械密封一3a的密封动环32、波形弹簧35a以及动环座一34a均套设在转子轴2上其中动环座一34a通过径向插入的螺钉锁紧固定，密封动环32、若干波形弹簧35a以及调整垫片36均位于动环座一34a内，波形弹簧35a的一端抵靠在动环座一34a上，另一端抵靠在调整垫片36上，在波形弹簧35a的作用下调整垫片36抵靠在机械密封一3a的密封动环32端面上，密封动环32则抵靠在密封静环31的端面上实现密封。其中动环座一34a径向内凹形成若干凸出内周面的导向凸棱341a，该若干导向凸棱341a周向分布，且导向凸棱341a的长度方向与动环座一34a的轴向一致，机械密封一3a的密封动环32外周面上周向具有若干导向槽321，导向凸棱341a与导向槽321滑动配合，对密封动环32进行周向的定位，在该密封动环32与转子轴2之间还设有密封圈38。
结合图3所示，轴承座12的外端与过渡板13内端之间形成密封腔二15，该密封腔二15呈直筒状，两组机械密封二3b设置在密封腔二15内，具体的，过渡板13的内端面和轴承座12的外端面上均开设有密封槽16，两组机械密封二3b对称设置，且两组机械密封二3b的两个密封静环31分别定位在过渡板13和轴承座12的密封槽16内，同样，在机械密封二3b的密封静环31外周面与密封槽16内侧面之间也设有密封套33，密封套33内周面上具有连接凸沿331，连接凸沿331呈环形并沿密封套33周向设置，密封静环31的外周面上周向开设有连接槽311，连接凸沿331卡接在连接槽311内，实现对密封套33的轴向定位，该密封套33的一端伸出密封槽16并与密封静环31的端面齐平，密封套33的另一端抵靠在密封槽16的底面上。机械密封二3b还包括筒状的动环座二34b和盘状的抵靠座37，动环座二34b和抵靠座37均套设在转子轴2上，机械密封二3b的密封动环32固连在动环座二34b上，机械密封二3b的弹簧为螺旋弹簧35b，且螺旋弹簧35b的一端抵靠在动环座二34b上，另一端抵靠在抵靠座37上，在两螺旋弹簧35b的作用下密封动环32抵靠在密封静环31的端面上实现密封，而两抵靠座37则相互抵靠实现轴向定位。其中动环座二34b内具有环形的台阶341b，在动环座二34b的内周面以及台阶341b面上均固连有密封层342b，密封动环32抵靠在台阶341b面的密封层342b上，动环座二34b内周面上的密封层342b与转子轴2外壁过盈配合。抵靠座37通过金属片冲压形成，其外边沿翻折形成限位翻边371，在抵靠座37上还通过冲压形成周向设置的限位凸沿372，螺旋弹簧35b的端部位于限位翻边371与限位凸沿372之间，使得螺旋弹簧35b保持稳定。
在转子轴2伸出过渡板13的一端还套设有防沙套4，过渡板13的外端端面上环绕转子轴2开设有环形槽131，在环形槽131内固定有环形骨架5，该环形骨架5的内边沿具有内翻边51，外边沿具有外翻边52，其中内翻边51抵靠在转子轴2外壁上，防沙套4呈锥形，包括上套体41和下套体42，下套体42的下端固定套设在环形骨架5的外翻边52上，上套体41的下端固定套设在下套体42的上端边沿，上套体41的上端为直径较小的一端，且上套体41的上端内壁抵靠在转子轴2外壁上。
实施例二：
该潜水电机的密封结构的结构与实施例一基本相同，不同点在于如图4所示，连接件包括卡簧6，密封套33的内周面和密封静环31的外周面上均周向开设有连接槽311，卡簧6套设在密封静环31上，且卡簧6的内边沿卡接在密封静环31的连接槽311内，卡簧6的外边沿卡接在密封套33的连接槽311内。
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。
尽管本文较多地使用了机壳1、电机筒11、轴承座12等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (9)
1.一种潜水电机的密封结构，潜水电机包括机壳(1)和一端伸出机壳(1)的转子轴(2)，所述密封结构包括至少一组设置在机壳(1)与转子轴(2)之间的密封组件，所述密封组件均包括密封静环(31)、密封动环(32)和弹簧，所述机壳(1)内端面上环绕转子轴(2)开设有密封槽(16)，所述密封静环(31)定位在密封槽(16)内，所述密封动环(32)和弹簧套设在转子轴(2)上，且在弹簧的作用下密封动环(32)与密封静环(31)的端面相贴合抵靠形成密封，其特征在于，所述密封静环(31)的外周面与密封槽(16)的内侧面之间设有密封套(33)，该密封套(33)呈直筒状，且密封套(33)内周面与密封静环(31)外周面之间设有能够将密封套(33)轴向定位住的连接件，在所述密封动环(32)的作用下密封静环(31)的端面与密封槽(16)的底面相贴合抵靠；所述密封组件有三组，其中一组密封组件为机械密封一(3a)，其中两组密封组件为机械密封二(3b)，所述机壳(1)包括轴承座(12)和过渡板(13)，所述过渡板(13)和轴承座(12)相对的端面上均开设有上述的密封槽(16)，两组所述机械密封二(3b)对称设置，且两组机械密封二(3b)的两个密封静环(31)分别定位在过渡板(13)和轴承座(12)的密封槽(16)内，所述机械密封二(3b)包括动环座二(34b)和抵靠座(37)，机械密封二(3b)的密封动环(32)固连在动环座二(34b)上，所述机械密封二(3b)的弹簧为螺旋弹簧(35b)，且螺旋弹簧(35b)的一端抵靠在动环座二(34b)上，另一端抵靠在抵靠座(37)上，在两螺旋弹簧(35b)的作用下两抵靠座(37)相抵靠。
2.根据权利要求1所述的潜水电机的密封结构，其特征在于，所述连接件包括位于密封套(33)内周面上的至少一个连接凸沿(331)，所述连接凸沿(331)呈环形并沿密封套(33)周向设置，所述密封静环(31)的外周面上周向开设有至少一个连接槽(311)，所述连接凸沿(331)卡接在连接槽(311)内。
3.根据权利要求1所述的潜水电机的密封结构，其特征在于，所述连接件包括至少一个卡簧(6)，所述密封套(33)的内周面和密封静环(31)的外周面上均周向开设有至少一个连接槽(311)，所述卡簧(6)套设在密封静环(31)上，且卡簧(6)的内边沿卡接在密封静环(31)的连接槽(311)内，卡簧(6)的外边沿卡接在密封套(33)的连接槽(311)内。
4.根据权利要求1或2或3所述的潜水电机的密封结构，其特征在于，所述密封套(33)的一端伸出密封槽(16)并与密封静环(31)的端面齐平，密封套(33)的另一端抵靠在密封槽(16)的底面上。
5.根据权利要求1或2或3所述的潜水电机的密封结构，其特征在于，所述机壳(1)包括电机筒(11)，所述轴承座(12)和过渡板(13)均固连在电机筒(11)的端口处，且轴承座(12)位于过渡板(13)内侧，所述轴承座(12)的一端具有与电机筒(11)内腔相连通的密封腔一(14)，轴承座(12)的另一端与过渡板(13)之间形成密封腔二(15)，所述机械密封一(3a)设置在密封腔一(14)内，两组机械密封二(3b)设置在密封腔二(15)内。
6.根据权利要求5所述的潜水电机的密封结构，其特征在于，所述机械密封一(3a)还包括筒状的动环座一(34a)，该动环座一(34a)套设在转子轴(2)上并通过螺钉锁紧，所述机械密封一(3a)的弹簧为若干相互叠靠的波形弹簧(35a)，该若干波形弹簧(35a)位于动环座一(34a)内，在动环座一(34a)内还设有调整垫片(36)，上述波形弹簧(35a)的一端抵靠在动环座一(34a)上，另一端抵靠在调整垫片(36)上，在波形弹簧(35a)的作用下调整垫片(36)抵靠在机械密封一(3a)的密封动环(32)端面上。
7.根据权利要求6所述的潜水电机的密封结构，其特征在于，所述动环座一(34a)径向内凹形成若干凸出内周面的导向凸棱(341a)，该若干导向凸棱(341a)周向分布，且导向凸棱(341a)的长度方向与动环座一(34a)的轴向一致，所述机械密封一(3a)的密封动环(32)外周面上周向具有若干导向槽(321)，所述导向凸棱(341a)与导向槽(321)滑动配合。
8.根据权利要求5所述的潜水电机的密封结构，其特征在于，所述动环座二(34b)呈筒状，所述抵靠座(37)呈盘状。
9.根据权利要求8所述的潜水电机的密封结构，其特征在于，所述动环座二(34b)内具有环形的台阶(341b)，在动环座二(34b)的内周面以及台阶(341b)面上均固连有密封层(342b)，所述密封动环(32)抵靠在台阶(341b)面的密封层(342b)上，所述动环座二(34b)内周面上的密封层(342b)与转子轴(2)外壁过盈配合。
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