CN109595195A - 一种用于液体泵的防漏密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于液体泵的防漏密封装置，设置在泵轴和泵盖上，用于防止泵腔内所输送的介质泄漏至大气，该装置包括三大部分：动力密封组件、静止密封组件和动力密封辅助组件。静止密封组件用于泵停机状态的密封，动力密封组件和动力密封辅助组件用于泵运行状态、泵启动过程以及泵停止过程的密封。动力密封组件包括螺纹轴套、密封压盖、压盖O型圈和压盖螺钉，动力密封辅助组件包括氮气管路、电磁阀、调压阀和氮气气源，静止密封组件包括滑块、固定块、弹簧片、配重块、滑块端面O型圈、滑块轴面O型圈和紧定螺钉。动力密封组件的核心部件为螺纹轴套，它运行时将两侧的介质分别往两侧推送，中间部位为隔离带。

Description

一种用于液体泵的防漏密封装置

技术领域

本发明涉及密封装置领域，具体是一种用于液体泵的防漏密封装置。

背景技术

液体泵是一种用于输送液体或给液体增压的机械，它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加，主要用来输送液体包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等。城市供水、污水系统、发电用电系统、化工系统、矿山冶金、船舶、航空航天等都需要使用各式各样的液体泵。

密封结构或密封组件是液体泵中重要的一环，在输送某些液体时显得格外重要，如有毒有害介质、高温易爆介质、与空气起剧烈反应的介质等。

液体泵中密封分为静密封和动密封，静密封即密封过程中密封面没有相对移动，多采用O型圈，密封垫来实现，动密封即密封过程中密封面会产生相对移动。液体泵中除屏蔽泵等少数几种电机做进泵体内的一体式结构外，其余泵的电机都放置在泵体外面，泵轴穿过泵盖从电机处取得动力，泵轴与泵盖的交接处必须设置一道或几道动密封。

传统上，液体泵的动密封大多采用填料密封或机械密封，填料密封由于其密封效果差，磨损严重，维护频繁等原因，只用在对密封性能要求不高的场合和受成本限制的液体泵上，机械密封效果较好，在高端场合已大量替代填料密封。机械密封由其密封原理决定，它的密封面加工精度要求很高，同时组装精度，机械密封装入泵内的装配精度也有很高要求，所以实际使用时，常常出现密封面发热磨损、弹簧松弛断裂、辅助密封圈裂口卷边等情况，机械密封无法提供持续稳定的密封。

氮气作为化学性质很不活泼的气体，工业上大量用作保护气体。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于液体泵的防漏密封装置，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于液体泵的防漏密封装置，设置在泵轴和泵盖上，用于防止泵腔内所输送的介质泄漏至大气，该装置包括三大部分：动力密封组件、静止密封组件和动力密封辅助组件。动力密封组件包括螺纹轴套、密封压盖、压盖O型圈和压盖螺钉，动力密封辅助组件包括氮气管路、电磁阀、调压阀和氮气气源，静止密封组件包括滑块、固定块、弹簧片、配重块、滑块端面O型圈、滑块轴面O型圈和紧定螺钉。螺纹轴套设置在轴上，跟随轴一同旋转，螺纹轴套为轴套形结构，内圈设有轴孔，外圈设有两段螺纹和一道隔离槽，两段螺纹旋向相反，靠近泵腔侧的螺纹运动时会将螺纹牙槽内的介质往泵腔内推送，靠近大气侧的螺纹运动时会将螺纹牙槽内的介质往大气侧推送，密封压盖轴向内圈设有轴孔，轴孔与螺纹轴套的螺纹外圈为小间隙配合，密封压盖与泵盖接触的端面设有凸止口和连接孔，密封压盖的凸止口与泵盖的轴孔为过渡配合，用于密封压盖的定位，密封压盖的连接孔设有压盖螺钉用于密封压盖与泵盖之间的紧固，密封压盖与泵盖接触的端面还设有压盖O型圈，密封压盖侧面还设有一个螺纹通孔，氮气管路一端连接密封压盖侧面的螺纹通孔，一端连接氮气气源，氮气管路上设有电磁阀和调压阀，滑块设置在轴上，位于泵盖往泵腔的一侧，滑块为环形块状结构，滑块上与泵盖相面对的端面设有滑块端面O型圈，滑块的内圈设有滑块轴面O型圈，固定块通过紧定螺钉固定在轴上，固定块与轴一同旋转，固定块为环形块状结构，固定块和滑块通过若干弹簧片连接在一起，弹簧片为条状拱形，在拱形的拱顶固定有配重块，弹簧片、滑块、配重块、滑块端面O型圈、滑块轴面O型圈也跟随轴一同旋转。实际使用中有泵停机状态和泵运行状态两种主要状态以及泵启动过程与泵停止过程两段短暂过渡过程。泵停机状态，滑块与泵盖相接触，滑块端面O型圈密封住滑块与泵盖的接触面，滑块轴面O型圈密封住滑块与轴之间的微小配合间隙，这样泵在轴穿过泵盖处就不会发生泄漏。泵启动过程，滑块、弹簧片、固定块、配重块开始旋转，由于配重块的离心力，弹簧片被拉变形，拱形变大，滑块沿轴向往固定块移动，转速稳定后，配重块与弹簧片进入一种平衡状态，滑块不再轴向移动。泵停止过程，弹簧片恢复原状，滑块轴向移动回原位。泵运行状态，旋转的螺纹轴套起动密封作用，螺纹轴套上泵盖侧的螺纹与轴旋转方向相匹配，将进入此段螺纹牙槽内的介质往泵腔内推送，螺纹轴套上大气侧的螺纹与轴旋转方向相匹配，将进入此段螺纹牙槽内的空气往大气侧推送，氮气管路从氮气气源引来氮气，通过密封压盖侧面的螺纹通孔送至螺纹轴套的隔离槽，运行过程中，空气、氮气和介质在螺纹轴套的螺纹牙槽内会达到一种压力平衡状态，不同的螺纹长度与螺纹类型匹配可以达到不同的压力平衡状态，实现氮气将介质与空气隔离开，尤其适用于介质与空气不能发生接触的场合。氮气管路上的调压阀用于调节氮气进入密封装置的压力，氮气管路上的电磁阀在泵停机状态切断氮气供应，减少氮气消耗。压盖O型圈防止泵运行状态介质从密封压盖和泵盖之间的接触面泄漏出去。

作为优化，螺纹轴套与轴之间为过渡配合，通过键或花键传递旋转动力。轴孔使用过渡配合可提高轴套在轴上的定位精度，不会在运转时产生振动，使用键或花键传递动力，连接稳定可靠，轴套不会产生圆周滑移导致密封性能下降。

作为优化，滑块端面上滑块端面O型圈的O型圈槽为燕尾形沟槽。这样的沟槽可以使滑块端面O型圈在滑块与泵盖脱离接触时（即泵运行状态、泵启动过程和泵停止过程）不会掉落出O型圈槽。

作为优化，调压阀在氮气管路上位于靠近氮气气源的一侧，电磁阀在氮气管路上位于靠近密封压盖的一侧。工厂内或其它条件下的氮气气源压力常常是一种或几种特定压力，用于大范围供应，氮气气源不是我们使用时需要的压力就需要调压后使用，泵停机状态，可以先行调节氮气压力，然后电磁阀才打开，氮气就以设定压力进入泵内，防止未调压的太高或太低压力的氮气对泵造成损坏。

作为优化，密封压盖侧面的螺纹通孔与螺纹轴套外圈上的隔离槽轴向位置相同，孔径与槽宽度相等。这样的设计可以氮气准确地进入螺纹轴套的隔离槽内。

作为优化，螺纹轴套上的螺纹为细牙矩形螺纹或细牙梯形螺纹。细牙螺纹较粗牙螺纹有更小的螺距，单位长度上的螺纹牙数更多，单位长度密封能力更好。矩形螺纹或梯形螺纹具有比普通螺纹（三角形螺纹）更大的牙槽，单个牙槽密封能力更好。

作为优化，滑块端面O型圈和滑块轴面O型圈材质为天然橡胶、丁腈橡胶或聚氨酯橡胶。天然橡胶、丁腈橡胶或聚氨酯橡胶具有良好的耐磨性，由于在泵启动过程和泵停止过程，滑块会移动，其上的滑块端面O型圈和滑块轴面O型圈与密封面间会有短时间的摩擦，所以使用耐磨性好的O型圈可以使用更久，维护周期更长。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所提供的一种用于液体泵的防漏密封装置密封效果好，制造要求不高，安装简单。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明一种用于液体泵的防漏密封装置的剖面结构示意图；

图2为本发明滑块端面O型圈槽的局部放大图；

图3为本发明泵停机状态和泵运行状态滑块、弹簧片等部件的局部示意图。

图中：1-轴、2-泵盖、11-螺纹轴套、12-密封压盖、13-压盖O型圈、14-压盖螺钉、21-氮气管路、22-电磁阀、23-调压阀、24-氮气气源、31-滑块、32-固定块、33-弹簧片、34-配重块、35-滑块端面O型圈、36-滑块轴面O型圈、37-紧定螺钉、51-泵腔、52-大气。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种用于液体泵的防漏密封装置，设置在泵轴1和泵盖2上，用于防止泵腔51内所输送的介质泄漏至大气52，该密封装置包括动力密封组件：螺纹轴套11、密封压盖12、压盖O型圈13和压盖螺钉14，动力密封辅助组件：氮气管路21、电磁阀22、调压阀23和氮气气源24，静止密封组件：滑块31、固定块32、弹簧片33、配重块34、滑块端面O型圈35、滑块轴面O型圈36和紧定螺钉37。螺纹轴套11设置在轴1上，跟随轴1一同旋转，螺纹轴套11为轴套形结构，内圈设有轴孔，外圈设有两段螺纹和一道隔离槽，两段螺纹旋向相反，靠近泵腔51侧的螺纹运动时会将螺纹牙槽内的介质往泵腔51内推送，靠近大气52侧的螺纹运动时会将螺纹牙槽内的介质往大气52侧推送，如图1所示，从泵腔51侧看轴1为顺时针旋转时，泵腔51侧螺纹为右旋螺纹，大气52侧螺纹为左旋螺纹。密封压盖12轴向内圈设有轴孔，轴孔与螺纹轴套11的螺纹外圈为小间隙配合，密封压盖12与泵盖2接触的端面设有凸止口和连接孔，密封压盖12的凸止口与泵盖2的轴孔为过渡配合，用于密封压盖12的定位，密封压盖12的连接孔设有压盖螺钉14用于密封压盖12与泵盖2之间的紧固，密封压盖12与泵盖2接触的端面还设有压盖O型圈13，密封压盖12侧面还设有一个螺纹通孔，氮气管路21一端连接密封压盖12侧面的螺纹通孔，一端连接氮气气源24，氮气管路21上设有电磁阀22和调压阀23，滑块31设置在轴1上，位于泵盖2往泵腔51的一侧，滑块31为环形块状结构，滑块31上与泵盖2相面对的端面设有滑块端面O型圈35，滑块31的内圈设有滑块轴面O型圈36，固定块32通过紧定螺钉37固定在轴1上，固定块32与轴1一同旋转，固定块32为环形块状结构，固定块32和滑块31通过若干弹簧片33连接在一起，弹簧片33为条状拱形，在拱形的拱顶固定有配重块34，弹簧片33、滑块31、配重块34、滑块端面O型圈35、滑块轴面O型圈36也跟随轴一同旋转。实际使用中有泵停机状态和泵运行状态两种主要状态以及泵启动过程与泵停止过程两段短暂过渡过程。泵停机状态，滑块31与泵盖2相接触，滑块端面O型圈35密封住滑块31与泵盖2的接触面，滑块轴面O型圈36密封住滑块31与轴1之间的微小配合间隙，这样泵在轴1穿过泵盖2处就不会发生泄漏。如图3所示，泵启动过程（图3中静止密封组件的虚线部分），滑块31、弹簧片33、固定块32、配重块34开始旋转，由于配重块34的离心力，弹簧片33被拉变形，拱形变大，滑块31沿轴向往固定块32移动，转速稳定后，配重块34与弹簧片33进入一种平衡状态，滑块31不再轴向移动。泵停止过程（图3中静止密封组件的实线部分），弹簧片33恢复原状，滑块31轴向移动回原位。泵运行状态，旋转的螺纹轴套11起动密封作用，如图1所示，螺纹轴套11上泵盖2侧螺纹为右旋，大气52侧螺纹为左旋，两段螺纹运行时分别将其螺纹牙槽内的介质往两侧推送。氮气管路21从氮气气源24引来氮气，通过密封压盖12侧面的螺纹通孔送至螺纹轴套11的隔离槽，运行过程中，空气、氮气和介质在螺纹轴套11的螺纹牙槽内会达到一种压力平衡状态，不同的螺纹长度与螺纹类型匹配可以达到不同的压力平衡状态，实现氮气将介质与空气隔离开。氮气管路21上的调压阀23用于调节氮气进入密封装置的压力，氮气管路21上的电磁阀22在泵停机状态切断氮气供应，减少氮气消耗。压盖O型圈13防止泵运行状态、泵启动过程和泵停止过程介质从密封压盖11和泵盖2之间的接触面泄漏出去。

螺纹轴套11与轴1之间为过渡配合，通过键或花键传递旋转动力。轴孔使用过渡配合可提高螺纹轴套11在轴1上的定位精度，不会在运转时产生振动，使用键或花键传递动力，连接稳定可靠，螺纹轴套11不会产生圆周滑移导致密封性能下降。

如图2所示，滑块31端面上滑块端面O型圈35的O型圈槽为燕尾形沟槽。这样的沟槽可以使滑块端面O型圈在滑块与泵盖脱离接触时（即泵运行状态、泵启动过程和泵停止过程）不会掉落出O型圈槽。

如图1所示，调压阀23在氮气管路21上位于靠近氮气气源24的一侧，电磁阀22在氮气管路21上位于靠近密封压盖12的一侧。这样的顺序可以方便对氮气先行调压后再送入密封装置，防止未调压的太高或太低压力的氮气对泵造成损坏。

如图1所示，密封压盖12侧面的螺纹通孔与螺纹轴套11外圈上的隔离槽轴向位置相同，孔径与槽宽度相等。这样可以将氮气准确送至螺纹轴套11的隔离槽。

螺纹轴套11上的螺纹为细牙矩形螺纹或细牙梯形螺纹。单位长度的螺纹轴套11可以提供更好的密封性能。

滑块端面O型圈35和滑块轴面O型圈36材质为天然橡胶、丁腈橡胶或聚氨酯橡胶。天然橡胶、丁腈橡胶或聚氨酯橡胶具有良好的耐磨性，泵启动过程或泵停止过程，滑块31会移动，其上的滑块端面O型圈35和滑块轴面O型圈36与密封面间会有短时间的摩擦，所以使用耐磨材料制成的O型圈可以使用更久，维护周期更长。

实际使用时：泵停机状态：滑块端面O型圈35密封住滑块31与泵盖2之间的接触面，滑块轴面O型圈36密封住滑块31与轴1之间的间隙。泵启动过程、泵停止过程和泵运行状态，配重块34跟随轴1旋转，带动弹簧片33变形，滑块31与泵盖2脱离接触，压盖O型圈13密封住密封压盖12与泵盖2之间的接触面，螺纹轴套11跟随轴1旋转，螺纹轴套11上的螺纹在密封压盖12内的小空间里旋转产生动力将泵腔51内的介质与大气52中的空气隔离开，中间部位通过氮气管路21从氮气气源24引入氮气作为隔离气体，氮气管路21上的调压阀23对氮气进行调压，氮气管路21上的电磁阀22对氮气的通断进行控制。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (9)

1.一种用于液体泵的防漏密封装置，设置在泵轴（1）和泵盖（2）上，用于防止泵腔（51）内所输送的介质泄漏至大气（52），其特征在于：所述一种用于液体泵的防漏密封装置包括动力密封组件、静止密封组件和动力密封辅助组件。

2.根据权利要求1所述的一种用于液体泵的防漏密封装置，其特征在于：所述静止密封组件设置在轴（1）上，泵停机状态起密封作用；所述动力密封组件设置在轴（1）和泵盖（2）上，在泵运行状态、泵启动过程和泵停止过程，设置在轴（1）上动力密封组件的部分与轴（1）一同旋转，配合动力密封组件的其余部分和动力密封辅助组件实现泵的密封。

3.根据权利要求2所述的一种用于液体泵的防漏密封装置，其特征在于：所述动力密封组件包括螺纹轴套（11）、密封压盖（12）、压盖O型圈（13）和压盖螺钉（14），所述动力密封辅助组件包括氮气管路（21）、电磁阀（22）、调压阀（23）和氮气气源（24），所述静止密封组件包括滑块（31）、固定块（32）、弹簧片（33）、配重块（34）、滑块端面O型圈（35）、滑块轴面O型圈（36）和紧定螺钉（37）；所述螺纹轴套（11）设置在所述轴（1）上，跟随轴（1）一同旋转，螺纹轴套（11）为轴套形结构，内圈设有轴孔，外圈设有两段螺纹和一道隔离槽，两段螺纹旋向相反，靠近所述泵腔（51）侧的螺纹运动时会将螺纹牙槽内的介质往泵腔（51）内推送，靠近所述大气（52）侧的螺纹运动时会将螺纹牙槽内的介质往大气（52）侧推送，所述密封压盖（12）轴向内圈设有轴孔，轴孔与螺纹轴套（11）的螺纹外圈为小间隙配合，密封压盖（12）与所述泵盖（2）接触的端面设有凸止口和连接孔，密封压盖（12）的凸止口与泵盖（2）的轴孔为过渡配合，用于密封压盖（12）的定位，密封压盖（12）的连接孔设有所述压盖螺钉（14）用于密封压盖（12）与泵盖（2）之间的紧固，密封压盖（12）与所述泵盖（2）接触的端面还设有所述压盖O型圈（13），所述密封压盖（12）侧面还设有一个螺纹通孔，所述氮气管路（21）一端连接密封压盖（12）侧面的螺纹通孔，一端连接所述氮气气源（24），氮气管路（21）上设有所述电磁阀（22）和所述调压阀（23），所述滑块（31）设置在轴（1）上，位于泵盖（2）往泵腔（51）的一侧，滑块（31）为环形块状结构，滑块（31）上与泵盖（2）相面对的端面设有所述滑块端面O型圈（35），滑块（31）的内圈设有所述滑块轴面O型圈（36），所述固定块（32）通过所述紧定螺钉（37）固定在轴（1）上，固定块（32）与轴（1）一同旋转，固定块（32）为环形块状结构，所述固定块（32）和滑块（31）通过若干所述弹簧片（33）连接在一起，所述弹簧片（33）为条状拱形，在拱形的拱顶固定有所述配重块（34）。

4.根据权利要求3所述的一种用于液体泵的防漏密封装置，其特征在于：所述螺纹轴套（11）与轴（1）之间为过渡配合，通过键或花键传递旋转动力。

5.根据权利要求3所述的一种用于液体泵的防漏密封装置，其特征在于：所述滑块（31）端面上滑块端面O型圈（35）的O型圈槽为燕尾形沟槽。

6.根据权利要求3所述的一种用于液体泵的防漏密封装置，其特征在于：所述调压阀（23）在氮气管路（21）上位于靠近氮气气源（24）的一侧，所述电磁阀（22）在氮气管路（21）上位于靠近密封压盖（12）的一侧。

7.根据权利要求3所述的一种用于液体泵的防漏密封装置，其特征在于：所述密封压盖（12）侧面的螺纹通孔与所述螺纹轴套（11）外圈上的隔离槽轴向位置相同，孔径与槽宽度相等。

8.根据权利要求3所述的一种用于液体泵的防漏密封装置，其特征在于：所述螺纹轴套（11）上的螺纹为细牙矩形螺纹或细牙梯形螺纹。

9.根据权利要求3所述的一种用于液体泵的防漏密封装置，其特征在于：所述滑块端面O型圈（35）和滑块轴面O型圈（36）材质为天然橡胶、丁腈橡胶或聚氨酯橡胶。