CN112178197A - 一种双端面集装式机械密封 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双端面集装式机械密封，包括轴套、静环座和密封座，轴套的外部套设有主密封以及辅助密封，主密封的两端分别密封的配装在轴套一端与静环座之间；密封座近主密封的一端设有密封腔，辅助密封配装在密封腔内；主密封包括主动环、主静环以及主静环座，主动环尾端装在第一安装槽内，静环座近主动环的一端设有第二安装槽，主静环座的尾端装在第二安装槽内；主静环座的另一端设有第三安装槽，主静环远离主动环的一端滑动配合在第三安装槽内，且第三安装槽的底部与主静环的尾端之间设有弹性补偿组件。本发明公开的一种双端面集装式机械密封，安装、维护方便，性能稳定，适用范围广。

Description

一种双端面集装式机械密封

技术领域

本发明涉及机械密封技术领域，具体地是一种双端面集装式机械密封。

背景技术

螺杆泵设备使用工况复杂，应用在很多不同的行业工况中，对机械密封要求很高。而卫生级双螺杆泵对密封的要求更高。传统的双螺杆泵用机械密封多为串联式双端面机械密封，或背靠背式双端面机械密封，通常是由两组标准式机械密封组成。

螺杆泵常用的轴封有填料密封、迷宫密封、机械密封，而机械密封又分为湿式接触式机械密封和干式非接触式机械密封。

1、填料密封：虽然具有结构简单、以维护、成本低的优点，但其使用寿命短，泄露量大，易磨损的等无法解决的缺点，已经无法满足现在工艺双螺杆压缩机的密封使用要求。这种比较原始的轴封形式已经在主流的工艺螺杆压缩机中淘汰。

2、迷宫密封：具有结构简单、成本造价低的优点。但也有:使用寿命短，泄露量大(且随使用时间逐渐加大)，能耗高(需要持续不停的通隔离气)的缺点。在日趋严格的环保要求和节能要求下，迷宫密封也很难满足工艺螺杆压缩机较高的使用要求，其使用占比正在逐渐减少，目前已经达到一个较低的使用水平。

3、机械密封：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，但其也有结构相对比较复杂，零件成本较高，安装技术要求较高，缺乏针对性设计等缺点，不过于其轴封相比很小的泄露量、较小的轴功率消耗，正符合目前整个社会节能环保的要求，机械密封已经成为工艺螺杆压缩机的主要轴封方式。

现有的应用于螺杆泵的双端面机械密封结构中，主密封一般采用静环补偿结构，但是现有的主静环结构通过是通过密封圈配合在静环座中，然后在主静环的尾部设置相应的弹性补偿原件，这种结构在主静环补偿滑动过程中抗偏摆性能差，容易卡死，导致补偿不到位而发生泄漏，尤其是在高速运转的使用工况中，对于主静环的补偿不平稳，导致密封面的密封性能减弱，存在泄漏的风险。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是：克服现有技术的缺陷，提供一种双端面集装式机械密封，安装、维护方便，性能稳定，适用范围广。

本发明所采取的一种技术方案是：提供一种双端面集装式机械密封，包括轴套、静环座和密封座，所述轴套滑动穿设在静环座和密封座内孔中，所述轴套的外部套设有主密封以及辅助密封，所述轴套的一端设有第一安装槽，所述主密封的两端分别密封的配装在第一安装槽与静环座之间；所述密封座近主密封的一端设有密封腔，所述静环座配装在密封座近密封腔的外端面，所述的辅助密封配装在密封腔内，所述轴套穿出于密封座另一端的外部设有驱动环，用于实现轴套与旋转轴的驱动连接，且所述驱动环的端面顶靠在密封座端面上用以实现轴套、主密封、静环座、辅助密封以及密封座沿周向集装为一体式结构；

所述主密封包括主动环、主静环以及主静环座，所述主动环的尾端配装在第一安装槽内，所述静环座近主动环的一端设有第二安装槽，所述主静环座的尾端配装在第二安装槽内；所述主静环座的另一端设有第三安装槽，所述主静环远离主动环的一端滑动配合在第三安装槽内，且所述第三安装槽的底部与主静环的尾端之间设有弹性补偿组件。

采用以上结构后，本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明的机械密封结构中，采用发是整体集装式结构，即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；

更为关键的是本发明的结构中，主密封部分的静环采用的是组件形式，即包括静环和静环座结构，通过静环座与相应的安装部件连接，静环滑动配合在静环座内，并且在静环座内位于静环的尾端设置弹性补偿组件，从而实现静环的稳定、顺畅的弹性补偿，特别是在高速运转使用工况下，不会造成发生静环补偿卡顿的情况，保证密封性能的稳定。

进一步的，所述辅助密封包括副动环、副动环座以及副静环，所述密封腔的底部设有第四安装槽，所述副静环的尾端密封配装在第四安装槽内，副动环座通过卡环周向定位在轴套外部，且所述副动环座侧壁上设有传动螺钉，用以实现副动环座与转轴的驱动连接；所述副动环座近副静环的一端设有第五安装槽，所述副动环远离副静环的一端滑动配合在第五安装槽内，且所述第五安装槽的底部与副动环尾端之间设有弹性补偿组件。

作为改进的，所述密封座上设有与密封腔连通的进液孔以及出液孔，且所述副动环座的外侧套装有泵送环，所述泵送环的外侧壁上设有沿轴向延伸的螺旋槽，所述泵送环外侧壁与密封腔的内侧壁之间留有间隙。此结构有效增强了密封腔中冷却液或者隔离液的循环，提高密封磨面的冷却效果。

再改进的，所述泵送环远离副动环的一端一体成型有限位板，所述副动环座的尾端顶靠在限位板上；所述限位板上设有至少两个对称设置限位凸起，所述副动环座的尾端设有与限位凸起相配合的限位凹槽。此改进结构中增强了副动环座与泵送还的径向限位作用，在旋转过程中泵送环与副动环座之间不易发生相对滑动，保证泵送环的动作稳定性。

再改进的，所述轴套的外侧壁与主静环座内孔对应位置一体成型有环形凸台，所述环形凸台的外侧面设有沿轴向延伸的泵送螺旋槽。此改进结构中，在轴套近主密封一端与主静环座内孔对应位置的外侧壁上还设置了泵送螺旋槽，进一步的增强了冷却液或者隔离液的循环流动，提高了冷却效率，同时也加速了对于密封磨面的颗粒冲洗，降低介质中固体颗粒对于密封面的磨损，提高密封面的使用寿命。

再改进的，所述密封座背离密封腔一侧的端面上沿周向可拆卸的设有多个限位块，所述轴套的外侧壁上设有用于供限位块的端部配合的限位槽，用以限定整个机械密封的工作高度。此改进结构中，限位结构简单，直接将限位槽设置在轴套的侧壁上使得整个机械密封工作高度的限定更加的准确、稳定。

再改进的，所述驱动环的一端设有限位挡板，当所述驱动环套装在轴套的外部时，所述限位挡板顶靠在轴套的端面上，以实现轴向限位。此改进结构中增加的限位挡板更加的方便驱动环的安装，并且在安装到位后即能实现轴向位置的定位，只要转动驱动环调整径向驱动元件的位置即可，快捷方便。

再改进的，所述第二安装槽底部设有至少两个对称分布的防转销，所述主静环座的尾端设有与防转销配合的防转销孔。次改进结构进一步的保证了主静环座在主动环的旋转带动作用下不会发生偏转，从而保证主密封面的稳定性。

再改进的，所述第一安装槽为台阶槽，且所述第一安装槽内设有驱动销，所述主动环尾端设有与驱动销相配合的驱动销槽；所述主动环近摩擦面一端的外侧壁设有环形裙边，当所述主动环配装在第一安装槽内时，所述环形裙边与第一安装槽的外端面之间留有拆装间隙。此结构中保证主动环能够随着轴套同步旋转，并且在主动环端面的环形裙边设置，在维修时更加方便从第一安装槽中将主动环取出。

附图说明

图1是本发明的双端面集装式机械密封的剖视图。

图2是图1中的X处放大结构图。

图3是本发明中的副动环与副动环座的安装结构图。

图4是本发明中的泵送环的结构图。

图5是图1中的Y处放大结构图。

图6是本发明中的主静环的结构图。

其中，01-主密封，02-辅助密封；03-弹性补偿组件，04-进液孔，05-出液孔；

1-轴套，1.1-第一安装槽，2-静环座，2.1-第二安装槽，3-密封座，3.1-密封腔，3.2- 第四安装槽，4-驱动环，4.1-限位挡板，5-主动环，5.1-驱动销槽，5.2-环形裙边，6-主静环，6.1-限位凹槽，6.2-环形凸台，7-主静环座，7.1-第三安装槽，7.2-限位凸起，7.3- 弹簧孔，8-副动环，9-副动环座，9.1-第五安装槽，10-副静环，11-卡环，12-泵送环， 13-限位板，13.1-限位凸起，14-限位块，15-防转销，16-驱动销，17-传动螺钉，18-驱动螺钉，19-紧固螺钉，20-小弹簧，21-推环，22-卡簧，23-挡圈。

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”、“内侧壁”、“底部”、“前端部”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”、“第三”、“第四”、“第五”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磨面的一端。前端部，是指螺钉背离螺钉头的一端。

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所示，本发明提供的一种双端面集装式机械密封，包括轴套1、静环座2和密封座3，工作时，轴套1套设在旋转轴的外部，并且轴套1与旋转轴旋转驱动连接。

该轴套1滑动穿设在静环座2和密封座3内孔中，轴套1的外部套设有主密封01以及辅助密封02，以形成一套双端面机械密封结构。具体的，主密封01主要设在介质端起到主要的密封作用，辅助密封02设置在靠近大气端的一侧，并且主密封01与辅助密封02 之间形成隔离密封腔，在该隔离密封腔中通过会通入冷却液或者是隔离液，用于对密封面进行冲洗、冷却，并且在不断的循环过程中将介质中的杂质颗粒带走，降低密封面的磨损，提高密封的使用寿命；此结构中，万一主密封01侧发生泄漏，那么泄漏的介质最先进入隔离密封腔中，并且在辅助密封02的作用下不会快速外泄到大气端，从而为检修增加了缓冲时间。

具体的，轴套1的一端设有第一安装槽1.1，主密封01的两端分别密封的配装在第一安装槽1.1与静环座2之间；密封座3近主密封的一端设有密封腔3.1，静环座2配装在密封座3近密封腔3.1的外端面，辅助密封02配装在密封腔3.1内，轴套1穿出于密封座3另一端的外部设有驱动环4，用于实现轴套1与旋转轴的驱动连接，具体的，在驱动环4的外侧壁上沿周向设有多个驱动螺钉18，驱动螺钉18的前端部穿过轴套1紧定在转轴的侧壁上，实现转轴与轴套1的驱动连接；另外的，此结中在驱动环4的侧壁上沿周向还设有多个紧固螺钉19，各个紧固螺钉19的前端部连接在轴套1的侧壁上，实现驱动环 4与轴套1的固定连接；并且此结构中多个驱动螺钉18与多个紧固螺钉19依次交替错开排列。

此结构中，当驱动环4固定连接在轴套1外部时，驱动环4的端面顶靠在密封座3端面上用以实现轴套1、主密封01、静环座2、辅助密封02以及密封座3沿周向集装为一体式结构，从而实现了整套机械密封的集装式结构，即，在安装之前可以将所有的零部件预装在整体式结构，安装到泵腔时，直接将整个密结构沿着轴套1内孔套装在转轴的外部，然后将密封座3与泵壳固定即可，非常方便，这种方式可以避免现场装配过程中因过多零部件造成漏装、错装的情况。再一方面的，此结构中，在驱动环4的一端设有限位挡板4.1，当驱动环4套装在轴套1的外部时，限位挡板4.1顶靠在轴套1的端面上，以实现轴向限位。

如图2所示，本实施例中，主密封01包括主动环5、主静环6以及主静环座7，主动环5的尾端配装在第一安装槽1.1内，且主动环5外部与第一安装槽1.1内侧壁之间设有相应的密封圈。更加具体的，此处的第一安装槽1.1为台阶槽，且第一安装槽1.1内设有驱动销16，主动环5尾端设有与驱动销16相配合的驱动销槽5.1；主动环5近摩擦面一端的外侧壁设有环形裙边5.2，当主动环5配装在第一安装槽1.1内时，环形裙边5.2与第一安装槽1.1的外端面之间留有拆装间隙。

另外的，如图1、5、6所示，静环座2近主动环5的一端设有第二安装槽2.1，主静环座7的尾端配装在第二安装槽2.1内；主静环座7的另一端设有第三安装槽7.1，主静环6远离主动环5的一端滑动配合在第三安装槽7.1内，且第三安装槽7.1的底部与主静环6的尾端之间设有弹性补偿组件03。此结构中，为了防止主静环座7的偏转，在第二安装槽7.1底部设有至少两个对称分布的防转销15，在主静环座7的尾端对应的设有与防转销15配合的防转销孔7.2。具体的，在第二安装槽7.1内侧壁上设有限位凸起7.2，相应的在主静环6的外侧壁上设有与限位凸起7.2先匹配且沿轴向延伸的限位凹槽6.1；更加具体的，在主静环6的尾端还设有环形凸台6.2，限位凹槽6.1开设在环形凸台6.2上，并且在第二安装槽7.1开口端的内侧壁上设有卡簧槽7.3，在卡簧槽7.3内配装有卡簧22，自然状态时，卡簧22限位顶靠在环形凸台6.2端面上，用于避免主静环6沿轴向与第二安装槽7.1脱离。并且此结构中，在主静环6尾端的内侧壁设有密封槽6.3，密封槽6.3 内配装有密封圈，密封圈的内圈密封配装在第二安装槽7.1对应的侧壁上。并且为了防止在使用工况压力过高的情况下，密封圈发生挤压变形，影响密封性能，此结构中在密封槽 6.3的底部还设有一个挡圈23，用于放置密封圈挤压变形。

再一方面中，此结构中的弹性补偿组件03包括多个小弹簧20，在第二安装槽7.1底部沿周向设有多个弹簧孔7.3，并且在主静环6的尾端设有推环21，多个小弹簧20的一端配装在弹簧孔7.3内，另一端顶靠在推环21端面上。此结构中，为了防止

如图1、3所示，辅助密封02包括副动环8、副动环座9以及副静环10，密封腔3.1 的底部设有第四安装槽3.2，副静环10的尾端密封配装在第四安装槽3.2内，副动环座9 通过卡环11周向定位在轴套1外部，且副动环座9侧壁上设有传动螺钉17，用以实现副动环座9与转轴的驱动连接；副动环座9近副静环10的一端设有第五安装槽9.1，副动环 8远离副静环10的一端滑动配合在第五安装槽9.1内，且第五安装槽9.1的底部与副动环 8尾端之间设有弹性补偿组件03。此结构中副动环8与副动环座9的滑动配装结构与主密封中主静环6与主静环座7滑动配装结构类似，此处不再赘述。另外的，此结构中的弹性补偿组件03结构与主密封01中的弹性补偿组件03结构相同，具体结构参考上述主静环6、主静环座7结构中的描述，此处不再赘述。

如图1所示，本实施例结构中，密封座3上设有与密封腔3.1连通的进液孔04以及出液孔05，且副动环座9的外侧套装有泵送环12，泵送环12的外侧壁上设有沿轴向延伸的螺旋槽；泵送环12外侧壁与密封腔3.1的内侧壁之间留有间隙。

如图4所示，泵送环12远离副动环8的一端一体成型有限位板13，副动环座9的尾端顶靠在限位板13上；限位板13上设有至少两个对称设置限位凸起13.1，副动环座9的尾端设有与限位凸起13.1相配合的限位凹槽9.2。此结构中，为了进一步保证泵送环12 与副动环座9的固定连接，限位板13上的各个限位凸起13.1与副动环座9上的限位凹槽 9.2过盈配合连接。

如图2所示，为了进一步的增强隔离密封腔中的液体的循环流动，在轴套1的外侧壁与主静环座7内孔对应位置一体成型有环形凸台1.2，环形凸台1.2的外侧面设有沿轴向延伸的泵送螺旋槽。

如图1所示，密封座3背离密封腔3.1一侧的端面上沿周向可拆卸的设有多个限位块 14，轴套1的外侧壁上设有用于供限位块13的端部配合的限位槽1.3，用以限定整个机械密封的工作高度。在装机过程中，将原先装配好且工作高度限定好的整体式机械密封结构安装至泵腔中时，在密封座3与泵体固定完成后，将驱动环4上的驱动螺钉18紧定在转轴外侧，然后拆卸限位块13即可，从而保证安装完成后的集装式机械密封在预设的工作高度位置，方便、准确，不需要再次进行工作高度的调整，简单、高效。机械密封的工作高度是指整套机械密封结构中各弹性补偿组件中的弹簧的压缩高度，即，在该压缩高度情况下，机械密封的弹力性能符合设计要求。

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 (9)

1.一种双端面集装式机械密封，包括轴套(1)、静环座(2)和密封座(3)，所述轴套(1)滑动穿设在静环座(2)和密封座(3)内孔中，所述轴套(1)的外部套设有主密封(01)以及辅助密封(02)，其特征在于：所述轴套(1)的一端设有第一安装槽(1.1)，所述主密封(01)的两端分别密封的配装在第一安装槽(1.1)与静环座(2)之间；所述密封座(3)近主密封(01)的一端设有密封腔(3.1)，所述静环座(2)配装在密封座(3)近密封腔(3.1)的外端面，所述的辅助密封(02)配装在密封腔(3.1)内，所述轴套(1)穿出于密封座(3)另一端的外部设有驱动环(4)，用于实现轴套(1)与旋转轴的驱动连接，且所述驱动环(4)的端面顶靠在密封座(3)端面上用以实现轴套(1)、主密封(01)、静环座(2)、辅助密封(02)以及密封座(3)沿周向集装为一体式结构；

所述主密封(01)包括主动环(5)、主静环(6)以及主静环座(7)，所述主动环(5)的尾端配装在第一安装槽(1.1)内，所述静环座(2)近主动环(5)的一端设有第二安装槽(2.1)，所述主静环座(7)的尾端配装在第二安装槽(2.1)内；所述主静环座(7)的另一端设有第三安装槽(7.1)，所述主静环(6)远离主动环(5)的一端滑动配合在第三安装槽(7.1)内，且所述第三安装槽(7.1)的底部与主静环(6)的尾端之间设有弹性补偿组件(03)。

2.根据权利要求1所述的双端面集装式机械密封，其特征在于：所述辅助密封(02)包括副动环(8)、副动环座(9)以及副静环(10)，所述密封腔(3.1)的底部设有第四安装槽(3.2)，所述副静环(10)的尾端密封配装在第四安装槽(3.2)内，副动环座(9)通过卡环(11)周向定位在轴套(1)外部，且所述副动环座(9)侧壁上设有传动螺钉(17)，用以实现副动环座(9)与转轴的驱动连接；所述副动环座(9)近副静环(10)的一端设有第五安装槽(9.1)，所述副动环(8)远离副静环(10)的一端滑动配合在第五安装槽(9.1)内，且所述第五安装槽(9.1)的底部与副动环(8)尾端之间设有弹性补偿组件(03)。

3.根据权利要求2所述的双端面集装式机械密封，其特征在于：所述密封座(3)上设有与密封腔(3.1)连通的进液孔(04)以及出液孔(05)，且所述副动环座(9)的外侧套装有泵送环(12)，所述泵送环(12)的外侧壁上设有沿轴向延伸的螺旋槽；所述泵送环(12)外侧壁与密封腔(3.1)的内侧壁之间留有间隙。

4.根据权利要求3所述的双端面集装式机械密封，其特征在于：所述泵送环(12)远离副动环(8)的一端一体成型有限位板(13)，所述副动环座(9)的尾端顶靠在限位板(13)上；所述限位板(13)上设有至少两个对称设置限位凸起(13.1)，所述副动环座(9)的尾端设有与限位凸起(13.1)相配合的限位凹槽(9.2)。

5.根据权利要求3所述的双端面集装式机械密封，其特征在于：所述轴套(1)的外侧壁与主静环座(7)内孔对应位置一体成型有环形凸台(1.2)，所述环形凸台(1.2)的外侧面设有沿轴向延伸的泵送螺旋槽。

6.根据权利要求1所述的双端面集装式机械密封，其特征在于：所述密封座(3)背离密封腔(3.1)一侧的端面上沿周向可拆卸的设有多个限位块(14)，所述轴套(1)的外侧壁上设有用于供限位块(13)的端部配合的限位槽(1.3)，用以限定整个机械密封的工作高度。

7.根据权利要求1所述的双端面集装式机械密封，其特征在于：所述驱动环(4)的一端设有限位挡板(4.1)，当所述驱动环(4)套装在轴套(1)的外部时，所述限位挡板(4.1)顶靠在轴套(1)的端面上，以实现轴向限位。

8.根据权利要求1所述的双端面集装式机械密封，其特征在于：所述第二安装槽(7.1)底部设有至少两个对称分布的防转销(15)，所述主静环座(7)的尾端设有与防转销(15)配合的防转销孔(7.2)。

9.根据权利要求1所述的双端面集装式机械密封，其特征在于：所述第一安装槽(1.1)为台阶槽，且所述第一安装槽(1.1)内设有驱动销(16)，所述主动环(5)尾端设有与驱动销(16)相配合的驱动销槽(5.1)；所述主动环(5)近摩擦面一端的外侧壁设有环形裙边(5.2)，当所述主动环(5)配装在第一安装槽(1.1)内时，所述环形裙边(5.2)与第一安装槽(1.1)的外端面之间留有拆装间隙。

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