CN107750314B - 包括松开保护装置的机械密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械密封装置，其包括：旋转滑环(2)和固定滑环(3)，旋转滑环(2)和固定滑环(3)一起限定密封间隙(4)，旋转滑环(2)包括具有接触表面(21)的在径向上面向内的凸缘(20)；波纹管元件(10)，其用于在机械密封装置的轴向(X‑X)上调整所述旋转滑环(2)；松开保护装置(5)，其用于所述旋转滑环(2)，松开保护装置(5)包括具有在径向上面向外的腹板(60)的内套筒(6)，腹板(60)限制旋转滑环(2)的在轴向(X‑X)上的移动，其中旋转滑环(2)以能够在轴向(X‑X)上自由地移动的方式配置在内套筒(6)上。

Description

包括松开保护装置的机械密封装置

技术领域

本发明涉及特别地与污染的介质一起使用的、具有用于旋转滑环的松开保护装置的机械密封装置。

背景技术

机械密封装置从现有技术中已知为不同的实施方式。为了避免滑环松开，通常将滑环收缩(shrink)到套筒等上。以这种方式，实现滑环与套筒之间的力配合连接，这防止了滑环的在轴向上的任何轴向移动和松开。特别地，当密封例如原油的污染的介质时，通常使用具有金刚石涂层的滑环。然而，归因于该涂层，这种滑环不能收缩到套筒等上。尤其是当涉及污染的介质时，涂覆金刚石的滑环具有使用寿命较长的优点。因此，这种滑环必须以松的方式配置，即滑环必须能够在机械密封装置的轴向上移动。然而，因为使用污染的介质，所以脏颗粒可能从介质进入旋转滑环处的间隙，并且可能导致滑动表面处的错位或翘曲。

发明内容

因此，本发明的目的是提供如下机械密封装置：其具有松地插入的滑环，该滑环利于在轴向上的安全的重新装配并且能够无问题地与污染的介质一起使用，同时该机械密封装置具有简单的结构并且易于且成本有效地制造。

该目的通过具有技术方案1的特征的机械密封装置实现，从属技术方案示出了本发明的优选的进一步发展。

根据本发明的具有技术方案1的特征的机械密封装置具有旋转滑环和固定滑环，旋转滑环与固定滑环之间限定有密封间隙。此外，设置波纹管元件，其利于旋转滑环的在机械密封件的轴向上的重新装配。松开保护装置防止了旋转滑环的轴向松开。松开保护装置包括具有在径向上面向外的腹板的内套筒。在滑环处，设置有具有接触表面的在径向上面向内的凸缘。为此，旋转滑环能够在轴向上自由地移动并且松的配置在内套筒上。以这种方式，不必再收缩旋转滑环。松开保护装置防止了在滑环的轴向重新装配期间旋转滑环的不期望的松开。因为不需要收缩过程来固定旋转滑环，所以旋转滑环能够具有金刚石涂层或不同种类的涂层。此外，松开保护装置配置于机械密封装置的内部区域处，在该内部区域中机械密封装置不接触污染的介质。以这种方式，能够确保根据本发明的机械密封装置的高的操作安全性。因此，在内套筒处，存在清洁的阻隔介质，并且拒绝任何污染物进入滑环与内套筒之间。另外，在操作期间不会由于污染的介质而发生滑环的翘曲或对滑环的其它种类的损坏。此外，因为不必在套筒处进行收缩等，所以能够促成旋转滑环的非破坏性的拆卸。

此外，优选的是，内套筒的面向外的腹板直接接触旋转滑环处的接触表面。以这种方式，能够促成旋转滑环的在轴向上的安全的移动。此外，直接接触防止了旋转滑环的不期望的松开。

特别优选地，旋转滑环处的接触表面垂直于轴向定向。以这种方式，能够确保简单的结构。

根据本发明的另一优选实施方式，机械密封装置包括配置在内套筒的腹板与旋转滑环的接触表面之间的弹簧元件。这里，弹簧元件提供沿轴向的弹簧力并且提供内套筒与旋转滑环之间的无间隙(free-of-pay)连接。弹簧元件优选地为波形弹簧。

此外，优选的是，设置连接到内套筒的外套筒。以这种方式，能够将来自转动结构部件(例如轴)的扭矩传输经由波纹管元件和外套筒传递到旋转滑环。优选地，设置一个或多个销、特别是柱状销，用于外套筒与旋转滑环之间的扭矩传输。

此外，优选的是，在外套筒与内套筒之间设置焊接连接。

根据本发明的替代实施方式，在外套筒与内套筒之间设置卡合连接。优选地，在外套筒处实施卡合进内套筒中的对应的凹部的两个卡合鼻部。以这种方式，能够以非破坏性的方式将外套筒和内套筒彼此分离，并且能够以非破坏性的方式移除旋转滑环。

为了特别紧凑的结构，波纹管元件优选地固定地连接到外套筒。

根据本发明的另一优选实施方式，外套筒部分地经过旋转滑环。以这种方式，能够实现旋转滑环的面向远离密封间隙的端部的免受污染的介质影响的保护。这里，特别优选的是，在外套筒与旋转滑环之间配置辅助密封元件、特别是O型环。特别优选的是，辅助密封元件配置于外套筒中的槽中，其中该槽形成于外套筒的面向旋转滑环的内周区域处。

此外，优选的是，在外套筒与旋转滑环之间设置接触密封件。接触密封件优选地设置于旋转滑环与外套筒的面向远离密封间隙的端部。

特别优选的是，旋转滑环具有金刚石涂层。以这种方式，能够使用以不受力的方式配置的、并且特别地以便能够在轴向上在机械密封装置中复位的涂覆金刚石的旋转滑环。此外，旋转滑环的非破坏性拆卸是可能的。以这种方式，能够仅更换一个旋转滑环，并且可以重复使用机械密封装置的其它结构部件、特别是波纹管元件。

附图说明

以下，参照附图详细说明根据本发明的优选示例性实施方式的机械密封装置。具有相同结构和功能的结构部件在图中由相同的附图标记表示。其中：

图1示出了根据本发明的第一优选示例性实施方式的机械密封装置的示意性截面图，

图2示出了根据本发明的第二优选示例性实施方式的机械密封装置的示意性截面图，

图3示出了图2中示出的松开保护装置的局部放大截面图。

具体实施方式

以下，参照图1详细说明根据本发明的第一示例性实施方式的机械密封装置1。

如图1所示，机械密封装置1包括旋转滑环2和固定滑环3，旋转滑环2和固定滑环3之间限定密封间隙4。

固定滑环3固定于例如壳体等的固定结构部件30处。

这里，设置机械密封装置1以借助于例如诸如油等的阻隔流体的密封介质使存在污染的介质的区域12与例如轴的转动结构部件14处的内部区域13密封隔开。

此外，为了借助于转动结构部件14进行轴向补偿移动，设置经由多件波纹管固定单元11固定地连接到转动结构部件14的波纹管元件10(参照图1)。以这种方式，轴的轴向移动能够由波纹管元件10补偿。波纹管元件10优选地由金属制成。

为了避免在这种轴向移动的情况下、特别是在沿轴向X-X进行往复移动的情况下旋转滑环2的松开，根据本发明设置松开保护装置5。

松开保护装置5包括内套筒6和外套筒7。

这里，旋转滑环2松地插入内套筒6与外套筒7之间。为此，内套筒6配置于旋转滑环2的内周部分区域处，而外套筒7配置于旋转滑环2的外周部分区域处。这里，外套筒7与旋转滑环2的外壳区域重叠。

多个柱状销9被设置成插入在旋转滑环2中对应地形成的凹部并且借助于压配合固定在外套筒7处以用于扭矩同步。以这种方式，转动结构部件14的转动能够经由多件波纹管固定单元11以及波纹管元件10传递到外套筒7，并且该转动能够从外套筒7传递到旋转滑环2。

此外，O型环形式的辅助密封件8配置于外套筒7与旋转滑环2之间。为此目的，在外套筒7中设置有对应地形成的凹部71。

波纹管元件10例如借助于焊接连接固定地连接到外套筒7。

此外，外套筒7和内套筒6也彼此固定地连接。这里，优选地还设置有焊接连接18。

如图1进一步所示，在内套筒6处设置有腹板60，腹板60配置于内套筒6的面朝密封间隙4的端部处。腹板60是抵接旋转滑环2的接触表面21的环形周向腹板。接触表面21被实施在旋转滑环2的凸缘20处。以这种方式得到的结果为腹板60与接触表面21之间的相对于轴向X-X以垂直的方式延伸的接触区域23。因此，腹板60与接触表面21之间的接触区域23沿机械密封装置的径向延伸。此外，内套筒6在内周区域具有多个开口61以将密封介质从内部区域13供应到波纹管10的内侧区域101。

与旋转滑环2借助于收缩接合固定地安装于套筒处的现有技术不同，在本发明中旋转滑环2以不受力的方式配置于内套筒6与外套筒7之间。因此，旋转滑环2在安装之前松地插在内套筒6上，并且随后外套筒7和内套筒6例如经由焊接连接18彼此固定地连接。然而，通过在内套筒6处设置腹板60，防止了旋转滑环2从内套筒6与外套筒7之间的复合结构松开。因此，特别可能的是，能够在旋转滑环2的滑动表面22处设置涂层、特别是金刚石涂层。

因为松开保护装置5大致配置于旋转滑环2的内周，所以机械密封装置1能够特别地与例如用于原油生产的转动结构部件中的污染的介质一起使用。特别地，这里能够防止会导致旋转滑环2的从其沿轴向X-X对齐的位置偏移的错位的、来自待输送介质的颗粒从区域12逐渐行进到腹板60与接触表面21之间的接触区域23。这种错位会导致旋转滑环2与固定滑环3之间的在密封间隙4的区域中的不期望的磨损或接触。此外，能够以非破坏的方式拆卸和更换旋转滑环2。即使内套筒6与外套筒7之间的固定连接为此目的必须被移除，松地插入的滑环也能够以简单的方式取出，并且新的旋转滑环2能够以不受张力的方式配置在松开保护装置5处。

此外，通过在腹板60与垂直于轴向X-X的接触表面21之间设置接触区域23，能够防止结构部件的任何堵塞。

另外，根据本发明的机械密封装置还能够用于具有压力逆转(pressurereversal)的过程。

图2和图3示出了根据本发明的第二示例性实施方式的机械密封装置1。

与第一示例性实施方式不同，在第二示例性实施方式中，设置有松开保护装置5，松开保护装置5中设置有内套筒6与外套筒7之间的非破坏性的可松开连接。

在该示例性实施方式中，内套筒6与外套筒7之间设置有卡合连接16。为此，内套筒6包括卡合鼻部62，卡合鼻部62卡合进外套筒7中的以互补的形状对应地形成的卡合凹部70。这能够在图3中详细观察到。因此，卡合连接16被实施在内套筒6的面向远离密封间隙4的端部处。这里优选地设置有周向的卡合鼻部62和对应的周向的卡合凹部70。

此外，与第一示例性实施方式不同，腹板60与旋转滑环2的接触表面21之间设置有波形弹簧15。这里，波形弹簧沿轴向X-X施加力。波形弹簧15在周向上具有波形，交替地抵接腹板60和接触表面21。因此，由波形弹簧15施加的轴向力在周向上大致均匀地分布。

此外，代替在第一示例性实施方式中使用的辅助密封件8形式的弹性体密封件，在第二示例性实施方式中，外套筒7与旋转滑环2之间设置有接触密封件17。以这种方式，特别可能的是，将第二示例性实施方式的机械密封件1设计成在径向上、即在垂直于轴向X-X的方向上非常紧凑。

附图标记说明

1 机械密封装置

2 旋转滑环

3 固定滑环

4 密封间隙

5 松开保护装置

6 内套筒

7 外套筒

8 辅助密封件

9 柱状销

10 波纹管元件

11 波纹管固定单元

12 区域

13 内部区域

14 转动结构部件

15 弹簧元件、波形弹簧

16 卡合连接

17 接触密封件

18 焊接连接

20 凸缘

21 接触表面

22 滑动表面

23 接触区域

30 壳体

60 腹板

61 轴向开口

62 卡合鼻部

70 卡合凹部

71 凹部

101 内侧区域

X-X 轴向

Claims (9)

1.一种机械密封装置，其包括：

-旋转滑环(2)和固定滑环(3)，所述旋转滑环(2)和所述固定滑环(3)之间限定有密封间隙(4)，

-其中所述旋转滑环(2)具有在径向上面向内的凸缘(20)，所述凸缘(20)具有接触表面(21)，

-波纹管元件(10)，其用于在所述机械密封装置的轴向(X-X)上重新装配所述旋转滑环(2)，以及

-松开保护装置(5)，其用于所述旋转滑环(2)，

-其中所述松开保护装置(5)包括具有在径向上面向外的腹板(60)的内套筒(6)，所述旋转滑环(2)配置在所述内套筒(6)上，使得所述旋转滑环(2)能够在所述轴向(X-X)上移动，而所述腹板(60)限制所述旋转滑环(2)的在所述轴向(X-X)上朝向所述固定滑环的方向的移动，并且所述机械密封装置还包括连接到所述内套筒(6)的外套筒(7)，其中所述旋转滑环配置于所述内套筒与所述外套筒之间，

-所述波纹管元件(10)固定地连接到所述外套筒(7)，并且

-波纹管固定单元固定地连接到所述波纹管元件和轴，以便补偿所述轴的轴向移动。

2.根据权利要求1所述的机械密封装置，其特征在于，所述面向外的腹板(60)直接接触所述旋转滑环(2)的接触表面(21)。

3.根据权利要求1所述的机械密封装置，其特征在于，所述腹板(60)与所述旋转滑环(2)的接触表面(21)之间配置有弹簧元件(15)。

4.根据权利要求1所述的机械密封装置，其特征在于，所述接触表面(21)与所述轴向(X-X)垂直地配置。

5.根据权利要求1所述的机械密封装置，其特征在于，所述外套筒(7)与所述内套筒(6)之间的连接被设置为焊接连接(18)。

6.根据权利要求1所述的机械密封装置，其特征在于，所述外套筒(7)与所述内套筒(6)之间的连接被实施为卡合连接(16)。

7.根据权利要求1所述的机械密封装置，其特征在于，所述机械密封装置还包括销(9)，所述销(9)用于将来自所述外套筒(7)的扭矩传递到所述旋转滑环(2)。

8.根据权利要求1所述的机械密封装置，其特征在于，所述外套筒(7)与所述旋转滑环(2)之间设置有接触密封件(17)。

9.根据权利要求1所述的机械密封装置，其特征在于，所述旋转滑环(2)的滑动表面(22)具有金刚石涂层。

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