CN109630685B - 一种轴流泵用双端面机械密封 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轴流泵用双端面机械密封，双端面机械密封位于泵体内部，所述双端面机械密封包括第一密封组件和第二密封组件，还包括磁流体和轴套，所述第二密封组件的密封面与轴之间设有安装在轴上的轴套，所述轴套表面与密封面之间填充磁流体；所述轴套可产生使磁流体吸附所需要的磁场。所述第二密封组件的静环表面周向阵列弧形槽，所述弧形槽随着径向的增加而弧形槽的槽深减少；所述弧形槽内填充磁流体，所述静环的安装座可产生使磁流体吸附在弧形槽内所需要的磁场。本发明解决由于安装造成的动环与静环的线密封，造成泄露。可以直观方便的检测出是否机械密封已经失效，提醒用户更换磨损的机械密封。

Description

一种轴流泵用双端面机械密封

技术领域

本发明涉及机械密封领域或者泵体密封领域，特别涉及一种轴流泵用双端面机械密封。

背景技术

机械密封是一种旋转机械的轴封装置。比如泵、离心机、反应釜和压缩机等设备。由于传动轴贯穿在设备内外，这样，轴与设备之间存在一个圆周间隙，设备中的介质通过该间隙向外泄漏，如果设备内压力低于大气压，则空气向设备内泄漏，因此必须有一个阻止泄漏的轴封装置。轴封的种类很多，由于机械密封具有泄漏量少和寿命长等优点，所以世界上机械密封是在这些设备最主要的轴密封方式。机械密封又叫端面密封，

最近各国都在发展集装式机械密封。这种密封的旋转和静止部分在安装前预装成一整体，经检查和试压合格后套装在轴封箱内轴上，用紧定螺钉固定在轴上，上紧压盖螺栓，拆除集装定位片，机械密封就可以处于平行面工作状态，投入运转。这样不仅容易装配而且保证装配质量。焊接金属波纹管机械密封均做成集装式密封，就具有上述优点。卡式密封也是一种集装式机械密封。这种密封的静环、动环、轴套与压盖和辅助密封在安装前用一轴套都集装在一起，便于检查装配质量。检查合格后只要把紧密封盖、固紧螺钉即可。这样事先组装、检查和试验的密封组件，容易保证安装和装配质量。

机械密封的故障大体上都是由异常的泄漏、异常的磨损、异常的扭矩等现象出现后才被人们所知道。造成故障的主要原因：使用或安装机械密封的机器本身精度达不到要求；而密封失效主要有密封面打开，在修理机械密封时，85％的密封失效不是因磨损造成，而是在磨损前就已泄漏了。当密封面一打开，介质中的固体微粒在液体压力的作用下进入密封面，密封面闭合后，这些固体微粒就嵌入软环(通常是石墨环)的面上，这实际成了一个“砂轮”会损坏硬环表面。由于动环或橡胶圈紧固在轴(轴套)上，当轴串动时，动环不能及时贴合，而使密封面打开，并且密封面的滞后闭合，就使固体微粒进入密封面中。另外，介质也会在橡胶圈与轴(轴套)磨擦部位产生结晶物，在弹簧处也会存有固体物质，都会使密封面打开。因此使用机械密封的门槛较高，对于安装位置的加工要求较高，这样限制了机械密封使用的场所，增加了如泵壳的加工费用。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种轴流泵用双端面机械密封，可以解决由于安装造成的动环与静环的线密封，造成泄露。可以直观方便的检测出是否机械密封已经失效，提醒用户更换磨损的机械密封。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种轴流泵用双端面机械密封，双端面机械密封位于泵体内部，所述双端面机械密封包括第一密封组件和第二密封组件，还包括磁流体和轴套，所述第二密封组件的密封面与轴之间设有安装在轴上的轴套，所述轴套表面与密封面之间填充磁流体；所述轴套可产生使磁流体吸附所需要的磁场。

进一步，所述第二密封组件的静环表面周向阵列弧形槽，所述弧形槽随着径向的增加而弧形槽的槽深减少；所述弧形槽内填充磁流体，所述静环的安装座可产生使磁流体吸附在弧形槽内所需要的磁场。当第二密封组件中的动环和静环安装时产生V型斜面，这样导致原来设计的平面密封变成了线密封，通过离心力的作用使得弧形槽内的磁流体沿着槽径向移动，填充到V型口内，使得填充后的动环和静环恢复了平面密封。

进一步，所述轴套或安装座均内嵌入线圈，用于产生磁场。

进一步，所述弧形槽随着径向的增加而弧形槽的槽宽减少，且所述弧形槽与所述静环的外表面不连通。

进一步，所述弧形槽为4-6条。

进一步，还包括冷却系统，所述泵体设有进口和出口，所述进口和出口之间连接磁性过滤器和泵；所述磁性过滤器用于检测是否产生磁性流通的泄露。

进一步，所述磁性过滤器包括磁棒和外壳，所述磁棒穿入外壳轴线，用于吸附进入外壳液体中还有的磁性物质。

进一步，所述外壳为透明材料，方便观察磁棒表面的磁流体吸附情况。

进一步，所述磁性过滤器进口与出口分别设有压力传感器，用于检测磁性过滤器是否堵塞。

本发明的有益效果在于：

1.本发明所述的轴流泵用双端面机械密封，通过在第二密封组件的密封面与轴套之间填充磁流体，可以通过离心力以及冷却腔体的压力使得磁流体填充在由于动环和静环加工误差造成的安装斜面内部，增加机械密封使用寿命，减少泄露。

2.本发明所述的轴流泵用双端面机械密封，通过弧形槽的设计，可以使得磁流体根据设计的路线移动，使得动环与静环之间的间隙处产生了具有一定阻尼的磁流体层，通过磁流体层，恢复了原有的平面密封，此外动环与静环的间隙处为接触机械密封，当动环的弹性压紧机构失效时，动环与静环的平面接触密封可以调整为非接触机械密封，增加使用寿命。

3.本发明所述的轴流泵用双端面机械密封，通过磁性过滤器，可检测是否存在磁流体的泄露，从而判断机械密封是否失效或者机械密封安装有缺陷。

附图说明

图1为本发明所述轴流泵用双端面机械密封结构示意图。

图2为本发明所述静环上圆弧槽的示意图。

图3为图2的剖视图。

图4为本发明所述冷却系统原理图。

图5a为本发明的动环和静环安装偏差1度的示意图。

图5b为本发明无弧形槽时磁流体工作原理。

图5c为本发明有弧形槽时磁流体工作原理。

图中：

1-磁流体；2-轴套；3-密封面；4-轴；5-动环；6-静环；7-弧形槽；8-安装座；9-泵体；10-磁性过滤器。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示，本发明所述的轴流泵用双端面机械密封，双端面机械密封位于泵体9内部，所述双端面机械密封包括第一密封组件和第二密封组件，所述第一密封组件位于泵体9前端，也就是说第一密封组件的密封面与需要密封的介质直接接触，而第二密封组件位于泵后端，第一密封组件的密封面、第二密封组件的密封面与泵体9之间的空间为冷却腔体；这里的双端面机械密封安装方式已经是泵或者机械设计常用的安装方式为现有技术，故在此不再阐述。本发明的发明点主要包括磁流体1和轴套2，所述第二密封组件的密封面3与轴4之间设有安装在轴上的轴套2，所述轴套2表面与密封面3之间填充磁流体1；所述轴套2可产生使磁流体1吸附所需要的磁场。所述轴套2的材质为磁性材料或者所述轴套2内嵌入线圈，用于产生磁场，电生磁为现有技术，具体结构以及为现有技术，在此不再描述；由于加工误差造成了安装后动环5和静环6的两平面不是平行的，通常都是呈喇叭口，也就是本领域统称的V型口。通过在第二密封组件的密封面3与轴套4之间填充磁流体1，首先，磁流体1可以单独作用密封层，防止介质从第二密封组件的密封面3处泄露；其次，磁流体1可以通过离心力或者冷却腔体的压力使得磁流体1移动填充在动环和静环由于加工误差造成的安装斜面内部，增加机械密封使用寿命，减少泄露。

如图2和图3所示，所述第二密封组件包括动环5和静环6，所述静环6表面周向阵列弧形槽7，所述弧形槽7随着静环6径向的增加而弧形槽7的槽深减少，也就是弧形槽7的槽深在靠近静环6外圆(即外径)处最小，在静环6内圆(内径)处最大；所述弧形槽7内填充磁流体1，所述静环6的安装座8可产生使磁流体1吸附在弧形槽7内所需要的磁场。所述安装座8内嵌入永磁体或者所述安装座8内嵌入线圈。所述弧形槽7随着静环6径向的增加而弧形槽7的槽宽减少，且所述弧形槽7与所述静环6的外表面不连通，可以与所述静环6的内圆连通。通过弧形槽7的设计，可以使得磁流体1根据设计的路线移动，使得动环5与静环6之间的间隙处产生了具有一定阻尼的磁流体层，通过磁流体层，恢复了原有的平面密封。此外动环5与静环6的间隙处为接触机械密封，当动环5与静环6工作一段时间后，动环5或者静环6磨损，一般情况需要通过动环5的弹性压紧机构使得动环5与静环6贴紧。当动环5的弹性压紧机构失效时(一般输送的介质具有腐蚀性或者颗粒物较多时)，动环5与静环6的平面接触密封可以调整为非接触机械密封，增加使用寿命。

如图4所示，检测是否存在磁流体的泄露到冷却腔体内部，本发明还包括冷却系统，所述泵体9设有进口和出口，所述进口和出口之间连接磁性过滤器10和泵；所述磁性过滤器用于检测是否产生磁性流通1的泄露。所述磁性过滤器10包括磁棒和外壳，所述磁棒穿入外壳轴线，用于吸附进入外壳液体中含有的磁性流体1。所述外壳为透明材料。所述磁性过滤器10进口与出口分别设有压力传感器，用于检测磁性过滤器10是否堵塞，从而判断机械密封是否失效或者机械密封安装有缺陷。

一般机械密封失效为第一密封组件和第二密封组件均失效，当第一密封组件失效时，介质进入到冷却腔体内部，此时由于有第二密封组件的存在，介质不会泄露到泵体9外部，介质在冷却系统的作用下循环流动，一般冷却系统上都设有过滤器，过滤颗粒状的介质；由于颗粒状的介质在循环流动中会带走小部分第二密封组件的密封面3处的磁流体1(上文中描述的当动环5和静环6安装出现误差造成的)，此刻磁性过滤器10内磁棒表面会吸附磁流体1；当第一密封组件失效时，颗粒状的介质可以直接和所述轴套2表面与密封面3之间的磁流体1接触，这样颗粒状的介质在循环流动中会带走较多的，当磁棒表面会吸附磁流体1超过设定的面积或者重量时，可以判断机械密封是否失效。

判断出厂的轴流泵的第二密封组件的密封面3是否安装符合要求的过程为：用清水做实验，通过调节通电的电流将轴套2和安装座8的磁场调小，使得轴套2和安装座8的磁场仅仅保证在无压力的情况下磁流体1不损失；通过冷却系统看是否有磁流体1进入磁棒，当有小部分磁流体1吸附在磁棒上说明第二密封组件的密封面3呈V型，此时可以使轴套2断电即去磁，使得安装座8的磁场恢复工作状态，启动泵，让所述轴套2表面与密封面3之间的磁流体1通过离心力流入弧形槽7，补充弧形槽7内的磁流体1，通过磁流体层，恢复了原有的平面密封。当有大部分磁流体1吸附在磁棒上，说明机械密封安装出现问题，需要拆卸重新安装。

如图5a所示，假设的动环5和静环6的安装V型，且安装的偏差角度1°。图5b为本发明无弧形槽时磁流体工作原理，即磁流体1可以通过离心力或者冷却腔体的压力使得磁流体1移动填充在动环和静环由于加工误差造成的安装斜面内部，增加机械密封使用寿命，减少泄露。图5c为本发明有弧形槽时磁流体工作原理，即弧形槽7内的磁流体1通过离心力和冷却腔体的压力沿弧形槽7径向移动，使得动环5与静环6之间的间隙处产生了具有一定阻尼的磁流体层，通过磁流体层，恢复了原有的平面密封。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种轴流泵用双端面机械密封，双端面机械密封位于泵体(9)内部，所述双端面机械密封包括第一密封组件和第二密封组件，其特征在于，还包括磁流体(1)和轴套(2)，所述第二密封组件的密封面(3)与轴(4)之间设有安装在轴上的轴套(2)，所述轴套(2)表面与密封面(3)之间填充磁流体(1)；所述轴套(2)可产生使磁流体(1)吸附所需要的磁场；所述第二密封组件的静环(6)表面周向阵列弧形槽(7)，所述弧形槽(7)随着径向的增加而弧形槽(7)的槽深减少；所述弧形槽(7)内填充磁流体(1)，所述静环(6)的安装座(8)可产生使磁流体(1)吸附在弧形槽(7)内所需要的磁场。

2.根据权利要求1所述的轴流泵用双端面机械密封，其特征在于，所述轴套(2)或安装座(8)均内嵌入线圈，用于产生磁场。

3.根据权利要求1所述的轴流泵用双端面机械密封，其特征在于，所述弧形槽(7)随着径向的增加而弧形槽(7)的槽宽减少，且所述弧形槽(7)与所述静环(6)的外表面不连通。

4.根据权利要求1所述的轴流泵用双端面机械密封，其特征在于，所述弧形槽(7)为4-6条。

5.根据权利要求1-4任一项所述的轴流泵用双端面机械密封，其特征在于，还包括冷却系统，所述泵体(9)设有进口和出口，所述进口和出口之间连接磁性过滤器(10)和泵；所述磁性过滤器用于检测是否产生磁流体(1)的泄露。

6.根据权利要求5所述的轴流泵用双端面机械密封，其特征在于，所述磁性过滤器(10)包括磁棒和外壳，所述磁棒穿入外壳轴线，用于吸附进入外壳液体中含有的磁性流体(1)。

7.根据权利要求6所述的轴流泵用双端面机械密封，其特征在于，所述外壳为透明材料。

8.根据权利要求6所述的轴流泵用双端面机械密封，其特征在于，所述磁性过滤器(10)进口与出口分别设有压力传感器，用于检测磁性过滤器是否堵塞。

Images