CN110440003B - 一种基于脉动性能无泄漏密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械密封技术领域，具体涉及一种基于脉动性能无泄漏密封装置，包括容积泵本体和罐体，所述容积泵本体内设置传动轴和机械密封组件，所述机械密封组件包括静环、动环、第一波纹管和第一波纹管座，所述罐体的一侧具有用于与容积泵本体的出口连接的泵连接部，罐体内设置具有弹性的隔膜组件，罐体的下端设置第一容器，所述第一容器设置接头，所述接头与容积泵本体上的注液通道配合连接。本发明能够解决介质对第一波纹管的冲击问题，可以延长第一波纹管乃至机械密封组件的使用寿命。

Description

一种基于脉动性能无泄漏密封装置

技术领域

本发明属于机械密封技术领域，具体涉及一种基于脉动性能无泄漏密封装置。

背景技术

机械密封是一种旋转机械的轴封装置。比如离心泵、离心机、反应釜和压缩机等设备。由于传动轴1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，因此必需要采用机械密封。

如图1所示，在采用机械密封的容积泵中，机械密封的波纹管容易损坏，具体原因如下：机械密封结构由静环200、动环201、第一波纹管202、波纹管座203、紧定螺钉、旋转环辅助密封圈和静止环辅助密封圈等元件组成，防转销固定在压盖上以防止静止环转动。在机械密封结构中，由于静环200与传动轴1之间以及动环201与传动轴1之间具有缝隙，介质可以从该缝隙漏到第一波纹管202的内侧，容积泵上通常具有用于注入润滑液的注液通道3，该注液通道3与第一波纹管202的外侧连通，注液通道3注入的润滑液能够作用于第一波纹管202的外侧，使第一波纹管202内外侧形成压差，介质压力越大，则压差就越大，当介质存在压力脉动的情况时，第一波纹管202更容易受到冲击，导致第一波纹管202疲劳，进而损坏，如何解决介质对第一波纹管202的冲击是一个棘手的问题。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供一种基于脉动性能无泄漏密封装置的技术方案。

所述的一种基于脉动性能无泄漏密封装置，包括容积泵本体，所述容积泵本体内设置传动轴，所述传动轴上设置机械密封组件，所述机械密封组件包括静环、动环、第一波纹管和第一波纹管座，容积泵本体上具有连通至第一波纹管外侧的注液通道，其特征在于还包括罐体，所述罐体的一侧具有用于与容积泵本体的出口连接的泵连接部，罐体内设置具有弹性的隔膜组件，罐体的下端设置第一容器，所述第一容器设置接头，所述接头与容积泵本体上的注液通道配合连接，所述隔膜组件将罐体内的空间隔成两部分，一部分为与泵连接部连接的第一储液腔，另一部分为与第一容器连接的第二储液腔。

所述的一种基于脉动性能无泄漏密封装置，其特征在于所述隔膜组件包括依次配合连接的固定压板、第二波纹管和密封压板，所述固定压板固定连接于罐体，所述第二波纹管能够伸缩。

所述的一种基于脉动性能无泄漏密封装置，其特征在于所述隔膜组件还包括与密封压板固定连接的限位杆，所述限位杆与固定压板滑动连接。

所述的一种基于脉动性能无泄漏密封装置，其特征在于所述固定压板将罐体隔成两部分，所述第二波纹管和密封压板位于第二储液腔。

所述的一种基于脉动性能无泄漏密封装置，其特征在于所述罐体上设置补偿组件，所述补偿组件包括与罐体固定连接的连接座、与连接座固定连接的第二容器、设置于连接座上的三个阀门，三个阀门分别为第一阀门、第二阀门和第三阀门，所述连接座上设有多个使阀门与罐体的第一储液腔连通的补偿通道，所述第一阀门为只能容许介质从罐体流向第二容器的单向阀，所述第二阀门为只能容许气体从罐体流向第二容器的单向阀，所述第三阀门为只能容许介质从第二容器流向罐体的单向阀。

所述的一种基于脉动性能无泄漏密封装置，其特征在于所述第一阀门包括第一阀体、第一阀杆和第一弹簧，所述第一阀体上具有第一进流通道，所述第一进流通道分别与第二容器以及连接座上对应的补偿通道连通，所述第一阀杆滑动连接于第一阀体，所述第一弹簧设置于第一阀体内，第一弹簧能够将第一阀杆向上挤压，第一阀杆的下端具有第一阀芯，所述第一阀芯向上能够堵住第一进流通道的进口。

所述的一种基于脉动性能无泄漏密封装置，其特征在于所述第二阀门包括第二阀体和阀球，所述第二阀体具有第二进流通道，所述第二进流通道的两端分别与第二容器以及对应的补偿通道连通，第二进流通道的中部具有阀腔，所述阀腔的横截面大于第二进流通道的横截面，所述阀球设置于阀腔，阀球能够堵住阀腔与第二进流通道上下两个连接口。

所述的一种基于脉动性能无泄漏密封装置，其特征在于所述第三阀门包括第三阀体、第三阀杆和第三弹簧，所述第三阀体的下端具有第三进流通道，所述第三进流通道分别与第二容器以及连接座上对应的补偿通道连通，所述第三阀杆滑动连接于第三阀体，第三弹簧设置于第三阀体内，第三弹簧能够将第三阀杆向下挤压，第三阀杆的下端具有第三阀芯，所述第三阀芯向下能够堵住第三进流通道的进口。

本发明的有益效果是：本发明能够解决介质对第一波纹管的冲击问题，可以延长第一波纹管乃至机械密封组件的使用寿命。

附图说明

图1为现有技术中的容积泵结构示意图；

图2为本发明结构示意图；

图3为图2中A处放大图；

图4为图2中B处放大图；

图5为图4中C处放大图；

图6为图4中D处放大图；

图7为图4中E处放大图。

图中：传动轴1、静环200、动环201、第一波纹管202、第二波纹管座203、注液通道3、罐体4、法兰400、第一储液腔401、第二储液腔402、隔膜组件5、固定压板500、第二波纹管501、密封压板502、限位杆503、第一容器6、接头7、连接座8、补偿通道800、第二容器9、第一阀门10、第一阀体1000、第一进流通道10000、第一阀杆1001、第一弹簧1002、第二阀门11、第二阀体1100、阀球1101、第二进流通道11000、阀腔11001、第三阀门12、第三阀体1200、第三进流通道12000、第三阀杆1201、第三弹簧1202、第三阀芯1203。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图2-7所示，一种基于脉动性能无泄漏密封装置，包括容积泵本体13，所述容积泵本体13内设置传动轴1，所述传动轴1上设置机械密封组件，所述机械密封组件包括静环200、动环201、第一波纹管202和第一波纹管座203，容积泵本体13上具有连通至第一波纹管202外侧的注液通道3。该部分均为现有技术。

本装置还包括罐体4，所述罐体4的一侧具有用于与容积泵本体13的出口连接的泵连接部，所述泵连接部为法兰400，法兰400用于与具有能够产生压力脉冲的泵，即容积泵，包括注塞泵、隔膜泵、转子泵等。罐体4内设置具有弹性的隔膜组件5，罐体4的下端固定连接用于储放润滑液的第一容器6，所述第一容器6为管状结构，第一容器6固定连接接头7，所述接头7与容积泵本体13上的注液通道3的进液口配合连接，所述隔膜组件5将罐体4内的空间隔成两部分，一部分为与泵连接部连接的第一储液腔401，另一部分为与第一容器6连接的第二储液腔402。罐体4的上端设置补偿组件。

隔膜组件的具体结构：所述隔膜组件5包括依次配合连接的固定压板500、第二波纹管501和密封压板502，三者构成筒状结构，所述固定压板500固定连接于罐体4，所述第二波纹管501为橡胶材料制成，具有一定的弹性，能够伸缩，固定压板500不是实心结构，能够允许介质通过，密封压板502为实心结构，不允许介质通过，固定压板500和密封压板502均将第二波纹管501压紧，保证第二波纹管501不泄漏。此外，所述隔膜组件5还包括与密封压板502固定连接的限位杆503，所述限位杆503与固定压板500滑动连接，限位杆503可以保证隔膜组件只能轴向上下伸缩，保持平稳。所述固定压板500将罐体4在结构上隔成两部分，与法兰400连接的部分为第一储液腔401，与第一容器6连接的部分为第二储液腔402，所述第二波纹管501和密封压板502位于第二储液腔402，密封压板502将罐体4内的空间分隔成两部分，一部分与法兰400连通，另一部分与第一容器6连通。

补偿组件的具体结构：所述补偿组件包括与罐体4固定连接的连接座8、与连接座8固定连接的第二容器9、设置于连接座8上的三个阀门。其中，连接座8可以是整体式的结构，也可以是多个部件固定连接而成的座体。第二容器9同样可以是整体式的结构，也可以是多个部件固定连接而成的容器结构。三个阀门分别为第一阀门10、第二阀门11和第三阀门12，所述连接座8上设有多个使阀门与罐体4连通的补偿通道800。所述第一阀门10为只能容许介质从罐体4流向第二容器9的单向阀，所述第二阀门11为只能容许气体从罐体4流向第二容器9的单向阀，所述第三阀门12为只能容许介质从第二容器9流向罐体4的单向阀。

显然，现有技术中能够实现第一阀门10、第二阀门11和第三阀门12功能的阀门有许多，本发明中的第一阀门10、第二阀门11和第三阀门12同样也是常规的阀门结构，具体结构如下：

第一阀门：所述第一阀门10包括第一阀体1000、第一阀杆1001和第一弹簧1002，所述第一阀体1000上具有第一进流通道10000，所述第一进流通道10000分别与第二容器9以及连接座8上对应的补偿通道800连通，所述第一阀杆1001滑动连接于第一阀体1000，所述第一弹簧1002设置于第一阀体1000内，套接在第一阀杆1001上，第一弹簧1002的上端与第一阀杆1001抵接，下端与第一阀体1000抵接，第一弹簧1002能够将第一阀杆1001向上挤压，第一阀杆1001的下端具有第一阀芯1003，所述第一阀芯1003的横截面面积大于第一进流通道10000进口的横截面面积，第一阀芯1003向上能够堵住第一进流通道10000的进口。其中，第一阀体1000可以是整体式的结构，也可以是多个部件固定连接而成的阀体结构，第一阀杆1001同样可以是整体式的结构，也可以是多个部件固定连接而成的阀杆结构。此外，第一阀门10上还具有其它常规的阀门部件，其结构和连接方式均为公知技术，本领域的技术人员可从附图中清楚无误的知晓，因此不再赘述。

第二阀门：所述第二阀门11包括第二阀体1100和阀球1101，所述第二阀体1100具有第二进流通道11000，所述第二进流通道11000的两端分别与第二容器9以及对应的补偿通道800连通，第二进流通道11000的中部具有阀腔11001，所述阀腔11001的横截面大于第二进流通道11000的横截面，所述阀球1101设置于阀腔11001，阀球1101能够堵住阀腔11001与第二进流通道11000上下两个连接口。其中，第二阀体1100可以是整体式的结构，也可以是多个部件固定连接而成的阀体结构。此外，第二阀门11上还具有其它常规的阀门部件，其结构和连接方式均为公知技术，本领域的技术人员可从附图中清楚无误的知晓，因此不再赘述。

第三阀门：所述第三阀门12包括第三阀体1200、第三阀杆1201和第三弹簧1202，所述第三阀体1200的下端具有第三进流通道12000，所述第三进流通道12000分别与第二容器9以及连接座8上对应的补偿通道800连通，所述第三阀杆1201滑动连接于第三阀体1200，第三阀杆1201的下端具有第三阀芯1203，第三弹簧1202设置于第三阀体1200内，第三弹簧1202套接于第三阀杆1201上，第三弹簧1202的上端通过一固定套与第三阀体1200抵接，第三弹簧1202的下端与第三阀芯1203抵接，第三弹簧1202能够将第三阀杆1201向下挤压，所述第三阀芯1203的横截面面积大于第三进流通道12000进口的横截面面积，所述第三阀芯1203向下能够堵住第三进流通道12000的进口。其中，第三阀体1200可以是整体式的结构，也可以是多个部件固定连接而成的阀体结构，第三阀杆1201同样可以是整体式的结构，也可以是多个部件固定连接而成的阀杆结构。此外，第三阀门12上还具有其它常规的阀门部件，其结构和连接方式均为公知技术，本领域的技术人员可从附图中清楚无误的知晓，因此不再赘述。

本发明的主要工作原理：将本发明的法兰400接到容积泵本体13的出口上，将接头7接到容积泵本体13的注液通道3进口上，容积泵本体13的内部压力与出口介质的压力基本保持压力和频率相同。容积泵本体13出口介质被引至罐体4中，第一容器6中具有润滑液，第二波纹管501和密封压板502将容积泵本体13的介质与第一容器6中的润滑液隔开，该介质中的压力通过隔膜组件5的伸缩传递给润滑液，润滑液又作用于第一波纹管202的外侧，则第一波纹管202内外两侧的压力抵消，产生平衡，消除或尽可能减小了第一波纹管202内外侧的压差，避免第一波纹管202因疲劳而损坏。由于第一容器6中的润滑液要用于润滑静环波纹管机械密封结构，润滑液会有所流失，润滑液减少时，第二波纹管501下侧的压力会变小，第二波纹管501会受压差影响向下伸长以保持压力平衡，即第二波纹管501伸长时的幅值会变大，第二波纹管501向下伸长时，密封压板502将润滑液向下挤压，使润滑液向前供给。

本发明中的补偿组件的作用：有时候容积泵本体13输送的介质是气液混输的状态，造成第一储液腔401和隔膜组件5构成的隔膜腔内含有气体，由于气体具有压缩性，容易造成容积泵本体13在压力释放时，介质回的特别快，导致第二波纹管501的伸缩幅值过大，即伸缩动作较大，容易疲劳损坏。为了防止第二波纹管501伸缩幅值过大，需要做到补液、放液和放气这三点。补液：当第二波纹管501往下伸长时，隔膜腔内的介质压力变小，第一阀门10中的第一阀芯1001受压差影响，被向下吸引，第一进流通道10000打开，第二容器9内的介质补充到罐体4的第一储液腔401内，这样可以减小第二波纹管501伸长时的最大值，进而减轻第二波纹管501的疲劳程度。放液：当第二波纹管501往上回缩时，第一储液腔401内部介质压力变大，第三阀门12的第三阀芯1201由于压力差，被往上挤压，第三进流通道12000打开，第一储液腔401内的介质通过第三阀门12流至第二容器9，这样同样可以减小第二波纹管501回缩的最大值，进而减轻第二波纹管501的疲劳程度。放气：当第一储液腔401中的气体压力达到一定程度时，气体会把阀球1101推开，气体进入第二容器9，当液体经过时，液体会把阀球1101往上推，使阀球1101堵住第三进流通道11000，液体不会进入第二容器9中去，因为气体是在液体上面，所以气体先通过，气体先放完，液体不会进入第二容器9，这样可以保证第一储液腔401内都是液体。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种基于脉动性能无泄漏密封装置，包括容积泵本体（13），所述容积泵本体（13）内设置传动轴（1），所述传动轴（1）上设置机械密封组件，所述机械密封组件包括静环（200）、动环（201）、第一波纹管（202）和第一波纹管座（203），容积泵本体（13）上具有连通至第一波纹管（202）外侧的注液通道（3），其特征在于还包括罐体（4），所述罐体（4）的一侧具有用于与容积泵本体（13）的出口连接的泵连接部，罐体（4）内设置具有弹性的隔膜组件（5），罐体（4）的下端设置第一容器（6），所述第一容器（6）设置接头（7），所述接头（7）与容积泵本体（13）上的注液通道（3）配合连接，所述隔膜组件（5）将罐体（4）内的空间隔成两部分，一部分为与泵连接部连接的第一储液腔（401），另一部分为与第一容器（6）连接的第二储液腔（402）；

所述隔膜组件（5）包括依次配合连接的固定压板（500）、第二波纹管（501）和密封压板（502），所述固定压板（500）固定连接于罐体（4），所述第二波纹管（501）能够伸缩；所述固定压板（500）将罐体（4）隔成两部分，所述第二波纹管（501）和密封压板（502）位于第二储液腔（402）；

所述隔膜组件（5）还包括与密封压板（502）固定连接的限位杆（503），所述限位杆（503）与固定压板（500）滑动连接；

所述罐体（4）上设置补偿组件，所述补偿组件包括与罐体（4）固定连接的连接座（8）、与连接座（8）固定连接的第二容器（9）、设置于连接座（8）上的三个阀门，三个阀门分别为第一阀门（10）、第二阀门（11）和第三阀门（12），所述连接座（8）上设有多个使阀门与罐体（4）的第一储液腔（401）连通的补偿通道（800），所述第一阀门（10）为只能容许介质从罐体（4）流向第二容器（9）的单向阀，所述第二阀门（11）为只能容许气体从罐体（4）流向第二容器（9）的单向阀，所述第三阀门（12）为只能容许介质从第二容器（9）流向罐体（4）的单向阀。

2.根据权利要求1所述的一种基于脉动性能无泄漏密封装置，其特征在于所述第一阀门（10）包括第一阀体（1000）、第一阀杆（1001）和第一弹簧（1002），所述第一阀体（1000）上具有第一进流通道（10000），所述第一进流通道（10000）分别与第二容器（9）以及连接座（8）上对应的补偿通道（800）连通，所述第一阀杆（1001）滑动连接于第一阀体（1000），所述第一弹簧（1002）设置于第一阀体（1000）内，第一弹簧（1002）能够将第一阀杆（1001）向上挤压，第一阀杆（1001）的下端具有第一阀芯（1003），所述第一阀芯（1003）向上能够堵住第一进流通道（10000）的进口。

3.根据权利要求1所述的一种基于脉动性能无泄漏密封装置，其特征在于所述第二阀门（11）包括第二阀体（1100）和阀球（1101），所述第二阀体（1100）具有第二进流通道（11000），所述第二进流通道（11000）的两端分别与第二容器（9）以及对应的补偿通道（800）连通，第二进流通道（11000）的中部具有阀腔（11001），所述阀球（1101）设置于阀腔（11001），阀球（1101）能够堵住阀腔（11001）与第二进流通道（11000）上下两个连接口。

4.根据权利要求1所述的一种基于脉动性能无泄漏密封装置，其特征在于所述第三阀门（12）包括第三阀体（1200）、第三阀杆（1201）和第三弹簧（1202），所述第三阀体（1200）的下端具有第三进流通道（12000），所述第三进流通道（12000）分别与第二容器（9）以及连接座（8）上对应的补偿通道（800）连通，所述第三阀杆（1201）滑动连接于第三阀体（1200），第三弹簧（1202）设置于第三阀体（1200）内，第三弹簧（1202）能够将第三阀杆（1201）向下挤压，第三阀杆（1201）的下端具有第三阀芯（1203），所述第三阀芯（1203）向下能够堵住第三进流通道（12000）的进口。