CN112128097B - 一种工业凸轮转子泵用集装式机械密封 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业凸轮转子泵用集装式机械密封，包括轴套，轴套的外部套设有动环组件、静环组件和静环组件安装座，动环组件的尾部密封的配装在轴套一端的台阶环上；静环组件安装座的一端设有第一安装槽，静环组件的尾端密封的配装在第一安装槽内；静环组件尾端与第一安装槽底部之间设有补偿组件；静环组件安装座的另一端设有第二安装槽，第二安装槽内配装有油封组件，油封组件的内圈密封配合在轴套外侧壁；轴套的另一端套设有驱动环，驱动环与油封组件之间设有限位环。本发明公开的一种工业凸轮转子泵用集装式机械密封,安装、维护方便，性能稳定，适用范围广。

Description

一种工业凸轮转子泵用集装式机械密封

技术领域

本发明涉及机械密封技术领域，具体地来说是一种工业凸轮转子泵用集装式机械密封。

背景技术

凸轮转子泵是一种比较先进的流体设备，相较于常规转子泵设备具有耐磨性强、较好的自吸能力、高扬程能力、坚固、可靠、不宜堵塞、适用于各种不同黏度或含有颗粒物的工况等优点，受到市场很高的认可度，应用越来越广泛。轴封作为凸轮转子泵重要的组成零件之一，是防止泵轴与泵体相邻处泄露而设置的密封装置。随着设备的发展及人们对环保的日趋重视，轴封密封能力的好坏、使用寿命的长短已经是评判凸轮转子泵性能的重要指标之一。常用的轴封形式有机械密封和填料密封,但随着机械密封技术和社会的发展，机械密封已经成为凸轮转子泵主要的密封选择。

目前市场上凸轮转子泵的主要轴封形式有填料密封和机械密封两种：

1、填料密封虽然装配方便、易于更换，但同时存在着泄露量大使用、寿命短、不适合含有固体颗粒的工况介质、摩擦阻力大、消耗轴功率高、不宜用于高压和对密封泄露有较高要求的场合；而且随着对环保的日趋重视，填料密封在转子泵上的应该已经逐步被密封性能优越、使用寿命较长的机械密封代替。

2、机械密封具有泄露量小、使用寿命长、节能环保、维护简单等优点，但因为凸轮转子泵因其自身结构特点，导致机械密封安装腔体尺寸狭小，通用型机械密封无法直接使用，并且现有的机械密封还存在零部件繁多、安装困难的问题，所以必须定制研发，同时因凸轮转子泵使用范围极广、输送介质品类极多、应用工况十分复杂，但此泵在整个机泵行业额占较小，给机械密封的研发带很大困难，导致目前机械密封的性能及安装已经影响凸轮转子泵的行业发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种能够解决上述传统机封的缺陷中至少一种缺陷的工业凸轮转子泵用集装式机械密封，安装、维护方便，性能稳定，适用范围广。

本发明所采取的技术方案是：提供一种工业凸轮转子泵用集装式机械密封，包括轴套，所述轴套的外部套设有动环组件、静环组件和静环组件安装座，所述轴套的一端设有台阶环，所述动环组件的尾部密封的配装在台阶环上；所述静环组件安装座的一端设有第一安装槽，所述静环组件的尾端密封的配装在第一安装槽内，所述静环组件的摩面与动环组件的磨面相贴合以形成密封磨面；所述静环组件尾端与第一安装槽底部之间设有补偿组件；所述静环组件安装座的另一端设有第二安装槽，所述第二安装槽内配装有油封组件，所述油封组件的内圈密封配合在轴套外侧壁；所述轴套的另一端套设有驱动环，所述驱动环与油封组件之间设有限位环；所述轴套、动环组件、静环组件、静环组件安装座、补偿组件、油封组件以及驱动环集装为整体式结构。

采用以上结构后，本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明的机械密封主要应用于安装空间狭小的凸轮转子泵中，利用特殊的密封设计使密封结构紧凑，解决因凸轮转子泵的结构特点安装腔体狭小而导致密封难于安装维护或因非集成分散安装的安装困难问题；实现了工业凸轮转子用机械密封的整装整拆的密封安装方式，对于安装人员的技术要求低，机封可快速精准安装到位，降低密封安装困难和解决因安装因素造成的机械密封失效概率；同时降低密封维护成本、节省维修时间。并且在静环组件的尾端设置相应的油封组件，并且油封组件通过限位环进行轴向限位，油封组件设置有即实现了对密封腔侧的泄漏的封堵，又能防止外部的灰尘进入密封腔。

作为改进的，所述轴套的台阶环上一体成型有至少一个限位凸起，所述动环组件的尾端设有与限位凸起相配合的限位凹槽。此改进结构中，用一体成型的限位凸起替代了原有的后期配装销钉的形式作为防转部件，避免了不断的运动转动过程中，销钉发生脱落的风险，提高安全性能，同时还能更好的保证密封环的使用寿命。

再改进的，所述第一安装槽的内侧壁上设有至少一个防转销，所述静环组件的尾端设有与防转销相配合的防转销槽。

再改进的，所述的补偿组件包括波形弹簧和垫片，所述垫片顶靠在静环组件的尾端，所述波形弹簧配合在垫片与第一安装槽底部之间。此改进结构中采用波形弹簧作为弹性补偿件，弹性力稳定，并且轴向尺寸短，节省安装空间；另外的，由于静环组件尾部开设多个防转销槽，为了使得波形弹簧能够平稳驱动静环组件，在静环组件的尾端与波形套环之间增设一个垫片，使弹簧作用在静环上的力能均匀，提高补偿的稳定性。

作为优选的，所述动环组件包括动环和动环座，所述动环座的一端设有第一凹槽，所述动环为“T”型环片，所述“T”型环片的尾端与所述的第一凹槽镶装配合。

作为优选的，所述的静环组件包括静环和静环座，所述静环座的一端设有第二凹槽，所述静环为“T”型环片，所述“T”型环片的尾端与所述的第二凹槽镶装配合。

上述动静环组件环的优选结构均采用独特的镶嵌结构，动、静环的环片结构形式都设置为“T”型环片，此独特的环片形式可以减少动静环外形尺寸，同时降低端面的变形，提升密封密封端面的承压能力和抗变形能力，从而提升密封性能，同时动静环环片可以采用相同设计，可以提升通用性，减少零件库存压力，降低生产成本，提高产品竞争力。

再改进的，所述静环组件安装座近静环座一端的侧壁上对称的设有两个环形孔，且所述静环座上设有与环形孔连通的通孔。此改进结构中，静环组件安装座上，开有分布式冲洗环形孔，用来通冲洗液，能够迅速带走密封面的热量，快速冷却动静环，带走弹簧上的杂物，带走骨架油封和轴套的摩擦热，延长机封的使用寿命。

再改进的，所述静环组件安装座的另一端设有多个开口槽，所述的开口槽与泵体上预设的凸台相配合。此改进机构充分利用特殊泵体上的预设的凸台，在静环组件安装座的端面开设又对应的开口槽，安装时，将开口槽与泵体上的凸台配合，起到防转与定位的作用。

再改进的，所述轴套近动环组件一端的端面开设有定位槽。此结构中，在轴套端部开设的定位槽，是为了与转子结构中容置腔底部的传动销相配合，保证轴套与转子轴的同步转动运行。

作为优选的，所述的油封组件为内腔注满油脂的双向骨架油封。选用特殊的双向自带润滑的骨架油封设计，骨架油封的中间腔内注满油脂，可以减少油封的磨损，提升使用寿命，此油封的承压能力也远高于常规骨架油封，双向油封的左侧密封面可以阻封急冷水或是泄露介质泄露到外部环境中，使之从排液位置排除；双向油封的右侧可以有效防止外部的灰尘进入。

附图说明

图1是本发明的一种工业凸轮转子泵用集装式机械密封的剖视图。

图2是本发明中的轴套的结构图。

图3是本发明中的静环组件安装座结构图。

图4是本发明中的静环组件安装座与静环组件连接结构图。

图5是本发明中的动环组件结构图。

其中，100-转子，101-转子轴，110-容置腔，120-密封腔；

1-轴套，1.1-台阶环，1.2-限位凸起，1.3-定位槽，1.4-第一安装凸台，1.5-连通孔，1.6-限位凸台，2-静环组件安装座，2.1-第一安装槽，2.2-第二安装槽，2.3-环形孔，2.4- 开口槽，2.5-密封圈槽，3-驱动环，3.1-螺纹孔，4-限位环，5-油封组件，6-传动凹槽，7-防转销，8-防转销孔，9-波形弹簧，10-垫片，11-静环，12-静环座，12.1-第一凹槽， 12.2-通孔，12.3-第三安装凸台，13-动环，14-动环座，14.1-第二凹槽，14.2-第二安装凸台，15-紧定螺钉，16-传动销。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“外部”、“尾端”、“外侧壁”、“左右”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。另外的，描述术语中“第一”、“第二”仅是为了便于区分与理解，没有具体特指或者限定的含义。其中，尾端是指背离摩擦面的一端，例如，动环尾端是指动环上背离动磨面的一端。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“配装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1、2、5所示，本发明提供的一种工业凸轮转子泵用集装式机械密封，包括轴套1，该轴套1为不锈钢加工而成的套管状结构。轴套1的外部套设有动环组件、静环组件和静环组件安装座2，其中，在轴套1的一端设有台阶环1.1，动环组件的尾部密封的配装在台阶环1.1上，此结构中，轴套1在跟随转轴转动时，能够更好更稳定的带动动环组件同步转动，在台阶环1.1的端面上一体加工成型有至少一个限位凸起1.2，相应的，在动环组件的尾端设有与限位凸起1.2相配合的限位凹槽6。具体的，本实施例中在台阶环 1.1上沿周向均匀的设置了四个限位凸起1.2，相应的在动环组件的尾部设置四个限位凹槽6与其相匹配，有效保证驱动的稳定性。

此结构中，动环组件包括动环13和动环座14，动环座14的一端设有第二凹槽14.1，动环13为“T”型环片，“T”型环片的尾端与第二凹槽14.1镶装配合，即，动环13的尾端镶嵌在动环座14端面上的第二凹槽14.1内。此结构中动环座14一般采用不锈钢金属结构，能够保证驱动时硬接触的强度需求，并且不锈钢材质的加工性能优良，更容易加工出一些特殊的结构形状；动环13和静环11的材质通常为碳化硅或者硬质合金或表面氮化处理过的高强度合金结构钢等耐磨性好的材质。

为了保证动环组件与轴套1的密封配合，在轴套1上近台阶环1.1的位置还设有第一安装凸台1.4，在动环座14的内侧设有第二安装凸台14.2，第一安装凸台1.4与第二安装凸台14.2之间形成了一个安装腔，安装腔内配合有相应直径的密封圈，使得轴套1的外侧壁与动环座14的内侧之间形成密封点，并且此结构的密封点使得两者连接处的密封更加的稳定，不易发生泄漏。

静环组件安装座2近动环组件的一端设有第一安装槽2.1，静环组件的尾端密封的配装在第一安装槽2.1内，静环组件的摩面与动环组件的磨面相贴合以形成密封磨面；并且静环组件尾端与第一安装槽2.1底部之间设有补偿组件；该补偿组件主要用于补偿密封面的磨损量，保证动静环密封面能够始终紧密贴合，不发生泄漏。具体的，补偿组件包括波形弹簧9和静环垫片10，静环垫片10顶靠在静环组件的尾端，波形弹簧9配合在静环垫片10与第一安装槽2.1底部之间。

此结构中，静环组件包括静环11和静环座12，静环座12的一端设有第一凹槽12.1，静环11为“T”型环片，“T”型环片的尾端与第一凹槽12.1镶装配合。本发明的机封结构中，动环13与静环11结构相同，生产时可以同时批量生产，提升产品零件的通用性，还可以减少零件库存压力，降低生产成本，提高产品竞争力。

并且此结构中，同样的在静环座12背离第一凹槽12.1的一侧设有第三安装凸台12.3，在第三安装凸台12.3与静环组件安装座2的左侧端面之间配装有密封圈，安装时，该密封圈的外侧面与密封腔120的内侧壁密封贴合形成相应的密封点；在静环组件安装座2中部的外侧壁上还设有密封圈槽2.5，该密封圈槽2.5中同样配设有相应直径的密封圈，密封圈的外侧面与密封腔120内侧壁密封贴合，形成有一个密封点。在静环组件以及静环组件安装座2外部设置两道辅助密封圈，及保证了密封性能，又提高了静环组件以及静环组件安装座2的配合稳定性，两道密封结构，使得在径向上具有一定的支撑作用。

另一方面的，为了防止静环组件在动环组件的摩擦力作用下与静环组件安装座2发生相对转动，影响密封性能，在第一安装槽2.1的内侧壁上设有至少一个防转销7，静环组件的尾端设有与防转销7相配合的防转销槽8。具体的，在第一安装槽2.1的内侧壁上沿周向均匀的设置了四根防转销7，对应的，在静环组件的尾部开设有四个防转销槽8。

再一方面的，如图3、4所示，在静环组件安装座2上靠近静环座12一端的侧壁上对称的设有两个环形孔2.3，该环形孔2.3与密封腔120上的进出水口相连通，用来通冲洗液，能够迅速带走密封面的热量，快速冷却动静环，带走补偿弹簧上的杂物，带走骨架油封和轴套1的摩擦热，延长机封的使用寿命。并且，此结构中，在静环座12上设有与环形孔2.3连通的通孔12.2，该通孔12.2设置后，冲洗液可以更好的进入到动静环组件内侧与轴套1外侧之间的腔体中以及弹性补偿件、骨架油封5所在的位置，提高冷却、冲洗的效率。

如图1所示，静环组件安装座2的另一端设有第二安装槽2.2，第二安装槽2.2内配装有油封组件5，油封组件5的内圈密封配合在轴套1外侧壁；此结构中，优选的，油封组件5为内腔注满油脂的双向骨架油封。选用这种特殊的双向自带润滑的骨架油封设计，骨架油封的中间腔内注满油脂，可以减少油封的磨损，提升使用寿命，此油封的承压能力也远高于常规骨架油封，双向油封的左侧密封面可以阻封急冷水或是泄露介质泄露到外部环境中，使之从排液位置排除；双向油封的右侧可以有效防止外部的灰尘进入。

轴套1的另一端套设有驱动环3，驱动环3与油封组件5之间设有限位环4，该限位环4的左侧主要用于对油封组件5进行压紧限位，限位环4的右侧顶靠在驱动环3上，对驱动环3进行轴向限位，保证整个机封的工作高度。

此结构中驱动环3的外侧壁上沿周向设有多个螺纹孔3.1，各个螺纹孔3.1内配装有紧定螺钉15，在轴套1的侧壁上与各个螺纹孔3.1对应的设有连通孔1.5，该连通孔1.5 可以供紧定螺钉15的尖端通过，以使得紧定螺钉15能够将轴套1紧定限位在转子轴101 上。另外的，为了对驱动环3的轴向进行限位，在轴套1近驱动环3一端外侧壁设有限位凸台1.6，驱动环3套装在轴套1上时，驱动环3的端面与限位凸台1.6端面相抵靠。

整个机械密封机构中，轴套1、动环组件、静环组件、静环组件安装座2、补偿组件、油封组件5以及驱动环5集装为整体式结构。集装式的结构可以实现机械密封的整装整拆，对于安装人员的技术要求低，机封可快速精准安装到位，降低密封安装困难和解决因安装因素造成的机械密封失效。

如图1所示，本发明的机械密封应用的泵体中，转子100与转子轴101为一体式结构，并且在转子100上开设有容置腔110，集装式的机械密封近动环组件的一端配合在容置腔 110内，并且，在轴套1的内侧壁以及动环座14的外侧壁与容置腔110的内外两侧壁之间均配设有相应的密封圈，实现密封配合。另外的，为了保证轴套1与转子轴101的同步转动运行，在容置腔110底部设有传动销16，相应的，在轴套1的端部设有与传动销16相配合的定位槽1.3。

如图3所示，静环组件安装座2的另一端设有多个开口槽2.4，开口槽2.4与泵体上预设的凸台相配合。集装式机械密封在密封腔120上沿轴向安装到位时，将开口槽2.4与泵体上的凸台配合，起到防转与定位的作用。

以上就本发明较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化，凡在本发明独立要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种工业凸轮转子泵用集装式机械密封，包括轴套(1)，所述轴套(1)的外部套设有动环组件、静环组件和静环组件安装座(2)，其特征在于：

所述轴套(1)的一端设有台阶环(1.1)，所述动环组件的尾部密封的配装在台阶环(1.1)上；所述静环组件安装座(2)的一端设有第一安装槽(2.1)，所述静环组件的尾端密封的配装在第一安装槽(2.1)内，所述静环组件的摩面与动环组件的磨面相贴合以形成密封磨面；所述静环组件尾端与第一安装槽(2.1)底部之间设有补偿组件；所述静环组件安装座(2)的另一端设有第二安装槽(2.2)，所述第二安装槽(2.2)内配装有油封组件(15)，所述油封组件(15)的内圈密封配合在轴套(1)外侧壁；所述轴套(1)的另一端套设有驱动环(3)，所述驱动环(3)与油封组件(15)之间设有限位环(4)；所述轴套(1)、动环组件、静环组件、静环组件安装座(2)、补偿组件、油封组件(15)以及驱动环(5)集装为整体式结构；

所述的动环组件包括动环(13)和动环座(14)，所述动环座(14)的一端设有第二凹槽(14.1)，所述动环(13)为“T”型环片，所述“T”型环片的尾端与所述的第二凹槽(14.1)镶装配合；所述静环组件包括静环(11)和静环座(12)，所述静环座(12)的一端设有第一凹槽(12.1)，所述静环(11)为“T”型环片，所述“T”型环片的尾端与所述的第一凹槽(12.1)镶装配合；所述静环组件安装座(2)近静环座(12)一端的侧壁上对称的设有两个环形孔(2.3)，所述静环座(12)上设有与环形孔(2.3)连通的通孔(12.2)，且所述环形孔（2.3）与密封腔的进出水口相连通。

2.根据权利要求1所述的工业凸轮转子泵用集装式机械密封，其特征在于：所述轴套(1)的台阶环(1.1)上一体成型有至少一个限位凸起(1.2)，所述动环组件的尾端设有与限位凸起(1.2)相配合的传动凹槽(6)。

3.根据权利要求1所述的工业凸轮转子泵用集装式机械密封，其特征在于：所述第一安装槽(2.1)的内侧壁上设有至少一个防转销(7)，所述静环组件的尾端设有与防转销(7)相配合的防转销槽(8)。

4.根据权利要求1所述的工业凸轮转子泵用集装式机械密封，其特征在于：所述的补偿组件包括波形弹簧(9)和垫片(10)，所述垫片(10)顶靠在静环组件的尾端，所述波形弹簧(9)配合在垫片(10)与第一安装槽(2.1)底部之间。

5.根据权利要求1所述的工业凸轮转子泵用集装式机械密封，其特征在于：所述静环组件安装座(2)的另一端设有多个开口槽(2.4)，所述的开口槽(2.4)与泵体上预设的凸台相配合。

6.根据权利要求1所述的工业凸轮转子泵用集装式机械密封，其特征在于：所述轴套(1)近动环组件一端的端面开设有定位槽(1.3)，所述定位槽(1.3)与转子(100)上的容置腔(110)底部的传动销(16)配合。

7.根据权利要求1所述的工业凸轮转子泵用集装式机械密封，其特征在于：所述的油封组件(15)为内腔注满油脂的双向骨架油封。

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