CN113931839B - 一种釜底熔体出料齿轮泵组合密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种釜底熔体出料齿轮泵组合密封结构，旨在解决齿轮泵的密封填料与齿轮轴套的同心度不易掌控，导致密封填料易磨损，缩短了密封填料的运行寿命的不足。该发明包括密封函体、浮动填料盒、螺旋浮环，密封函体内设有台阶孔，台阶孔内套装轴套，台阶孔包括填料密封段、螺旋密封段，螺旋密封段内壁上设有介质螺旋槽；浮动填料盒套设在填料密封段，螺旋浮环内壁上设有通液螺旋槽，螺旋浮环内壁和轴套外壁之间以及螺旋浮环外壁与浮动填料盒内壁之间均设有内浮动间隙，浮动填料盒外壁和填料密封段之间设有外浮动间隙；浮动填料盒和密封函体之间连接弹性预紧件；轴套上螺旋浮环两侧均密封套装有填料环。

Description

一种釜底熔体出料齿轮泵组合密封结构

技术领域

本发明涉及一种熔体齿轮泵结构，更具体地说，它涉及一种釜底熔体出料齿轮泵组合密封结构。

背景技术

釜底熔体出料齿轮泵的密封通常采用的方式为螺旋加填料密封、机械密封和磁流体密封等。对于螺旋加填料密封，由于高压熔体出料齿轮泵都采用动压滑动轴承，由动压滑动轴承的基本原理可知，齿轮轴与滑动轴承不同心，同时，螺旋加填料密封与齿轮轴也不同心；不同心度会随着齿轮轴与轴承的磨损同步增大。螺旋加填料密封与齿轮轴不同心导致填料偏磨，填料与齿轮轴之间的间隙增大，致使填料密封失效，同时螺旋与齿轮轴的齿顶间隙过大同样会导致螺旋密封失效；导致外界空气泄漏进入齿轮泵泵腔。空气进入泵腔一方面会影响齿轮泵进料，导致齿轮泵无法稳定出料、不能正常工作；另一方面可能会导致物料变性；再者会破坏动压滑动轴承油膜的连续性、稳定性，损坏齿轮泵。齿轮泵密封腔内的熔体预冷会凝固，固体颗粒进入密封面会导致机械密封失效；熔体出料齿轮泵的转速都很低，机械密封需单独配置润滑冷却系统，不仅费用高，而且运行不稳定，熔体出料齿轮泵很少使用机械密封。磁流体密封无泄漏、无磨损、无污染，但成本过高，同样不适用于高温的工作环境。

发明内容

为了克服上述不足，本发明提供了一种釜底熔体出料齿轮泵组合密封结构，它能维持密封填料与齿轮轴套的同心度在要求范围内，减缓密封填料的磨损，延长密封填料的运行寿命。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种釜底熔体出料齿轮泵组合密封结构，包括密封函体、浮动填料盒、螺旋浮环，密封函体内设有台阶孔，台阶孔内套装用于连接齿轮轴的轴套，台阶孔的大径段和小径段之间设有过渡面，台阶孔的大径段为填料密封段，台阶孔的小径段为螺旋密封段，台阶孔的螺旋密封段内壁上设有介质螺旋槽；轴套转动使齿轮泵漏出到介质螺旋槽内的熔体在介质螺旋槽的螺旋推送作用下反向推送回流到齿轮泵内；浮动填料盒套设在填料密封段，螺旋浮环套设在轴套和浮动填料盒之间，螺旋浮环内壁上设有通液螺旋槽，螺旋浮环内壁和轴套外壁之间以及螺旋浮环外壁与浮动填料盒内壁之间均设有内浮动间隙，浮动填料盒外壁和填料密封段之间设有外浮动间隙；密封函体上设有和外浮动间隙连通的进液口和出液口，浮动填料盒上设有连通外浮动间隙和内浮动间隙的通液孔；浮动填料盒一端密封贴合在过渡面上，另一端连接有弹性预紧件；轴套上螺旋浮环两侧均密封套装有填料环。

台阶孔的设置能够提高螺旋密封段和填料密封段的隔断密封效果。介质螺旋槽的设置使由齿轮泵内部漏出的高压熔体在轴套和齿轮轴一起旋转的过程中产生轴向运动，对熔体产生反向推送力，促使熔体不断地返回齿轮泵入口。浮动填料盒一端密封贴合在过渡面上，另一端连接有弹性预紧件，保证把浮动填料盒推向螺旋密封段，同时依靠弹性预紧件提供的弹性力来维持密封需要的密封比压。通过进液口向外浮动间隙内通入密封液，轴套转动过程中在通液螺旋槽的螺旋推送作用下，将密封液推向出液口的大气侧，防止空气通过台阶孔进入齿轮泵内。由于轴套转动过程中螺旋密封段内的介质螺旋槽会产生很大的驱动力，这个驱动力的方向是朝向齿轮泵内部的，因此会对外部空气产生很大的抽力，而通过填料密封段内部的结构设置，密封液的流动阻挡了外部空气进入台阶孔，从而避免了外部空气漏入齿轮泵内。螺旋浮环在轴套旋转时对密封液产生泵送效应，实现密封液体外循环，既可冲洗密封腔，维持密封腔清洁，保证密封效果；又可加强对密封填料的润滑、冷却作用。

螺旋浮环的泵送效应，增加了密封液的循环量，增强了密封填料的润滑、冷却效果，延长了密封运行寿命；而且对密封腔具有冲洗效果，防止固体颗粒堵塞通液螺旋槽，防止固体颗粒磨损密封填料。由于设置了内浮动间隙和外浮动间隙，因此，在轴套转动过程中，浮动填料盒和螺旋浮环可径向浮动，减小轴套与浮动填料盒之间的偏心距，保证轴套与浮动填料盒尽可能同心；即使螺旋浮环与轴套相接触，螺旋浮环可以起到支撑的作用，支撑起浮动填料盒，受力很轻微。

釜底熔体出料齿轮泵组合密封结构能维持密封填料与齿轮轴轴套的同心度在要求范围内，减缓密封填料的磨损，延长密封填料的运行寿命。螺旋浮环密封既属于非接触密封，又属于动力型密封，运行过程中没有磨损，不但提升了密封效果，又延长了密封运行寿命。

作为优选，密封函体内螺旋密封段对应位置设有冷却环腔，密封函体上设有和冷却环腔连通的进液孔、出液孔。

在设备维修时，向冷却环腔内通入冷却液对密封函体进行冷却，从而冷冻熔体防止熔体外漏。同时可以通过调整冷却介质的温度来微调螺旋密封的齿顶间隙，齿顶间隙过大会导致螺旋密封失效。

作为优选，密封函体上连接盖板，浮动填料盒上和弹性预紧件对应设有安装孔，盖板和浮动填料盒之间安装填料垫，填料垫上和安装孔对应设有凸起，弹性预紧件安装在安装孔中，凸起置于安装孔开口位置且与弹性预紧件抵接。

盖板对浮动填料盒起到了很好的轴向定位作用，填料垫有利于提高密封效果。弹性预紧件安装在安装孔中，平稳可靠。

作为优选，浮动填料盒一端设有向内延伸的延伸环，延伸环与过渡面密封贴合，密封函体上连接填料端盖，延伸环和螺旋浮环之间以及填料端盖和螺旋浮环之间均设置填料环。

延伸环的设置提高了浮动填料盒端部与过渡面之间的密封效果。填料端盖对填料环起到了很好的定位作用。

作为优选，浮动填料盒和密封函体之间安装防转销，螺旋浮环和浮动填料盒之间安装防转销。防转销的设置能够防止螺旋浮环相对浮动填料盒转动，同时防止密封液在浮动填料盒内部循环。

作为优选，螺旋浮环外壁和浮动填料盒内壁之间安装密封环。密封环的设置确保密封液能够从通液螺旋槽一端流通到另一端。

作为优选，螺旋浮环两端面上均设有若干通液槽。通液槽便于密封液在外浮动间隙和内浮动间隙之间的流通。

作为优选，螺旋浮环两端和填料环之间均安装有金属环。

作为优选，弹性预紧件为弹簧。

作为优选，齿轮泵内和齿轮轴对应设有滑动轴承，齿轮轴与滑动轴承套装在一起，滑动轴承内壁上设有通流槽，齿轮轴上滑动轴承到轴套之间的部分与齿轮泵之间设有环槽。

齿轮泵内的熔体流入通流槽对滑动轴承进行冷却，然后送入环槽中进而流入介质螺旋槽，轴套和齿轮轴一起旋转的过程中介质螺旋槽对熔体产生反向推送力，促使熔体不断地返回齿轮泵入口。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）釜底熔体出料齿轮泵组合密封结构能维持密封填料与齿轮轴轴套的同心度在要求范围内，减缓密封填料的磨损，延长密封填料的运行寿命；（2）螺旋浮环密封既属于非接触密封，又属于动力型密封，运行过程中没有磨损，不但提升了密封效果，又延长了密封运行寿命；（3）由于轴套转动过程中螺旋密封段内的介质螺旋槽会产生很大的驱动力，这个驱动力的方向是朝向齿轮泵内部的，因此会对外部空气产生很大的抽力，而通过填料密封段内部的结构设置，密封液的流动阻挡了外部空气进入台阶孔，从而避免了外部空气漏入齿轮泵内。

附图说明

图1是本发明的安装状态的结构示意图；

图2是本发明的剖视图；

图3是本发明的螺旋浮环的结构示意图；

图中：1、密封函体，2、浮动填料盒，3、螺旋浮环，4、轴套，5、过渡面，6、填料密封段，7、螺旋密封段，8、介质螺旋槽，9、通液螺旋槽，10、内浮动间隙，11、外浮动间隙，12、进液口，13、出液口，14、通液孔，15、弹性预紧件，16、填料环，17、冷却环腔，18、盖板，19、安装孔，20、填料垫，21、凸起，22、延伸环，23、填料端盖，24、金属环，25、通液槽，26、蝶形弹簧，27、填料环圈，28、防转销，29、密封环，30、环槽，31、连接键，32、轴肩，33、垫片，34、滑动轴承，35、通流槽，36、齿轮泵，37、齿轮轴。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：

实施例：一种釜底熔体出料齿轮泵组合密封结构（参见附图1至附图3），包括密封函体1、浮动填料盒2、螺旋浮环3，密封函体内设有台阶孔，台阶孔内套装用于连接齿轮轴37的轴套4，台阶孔的大径段和小径段之间设有过渡面5，台阶孔的大径段为填料密封段6，台阶孔的小径段为螺旋密封段7，台阶孔的螺旋密封段内壁上设有介质螺旋槽8；轴套转动使齿轮泵漏出到介质螺旋槽内的熔体在介质螺旋槽的螺旋推送作用下反向推送回流到齿轮泵36内；浮动填料盒套设在填料密封段，螺旋浮环套设在轴套和浮动填料盒之间，螺旋浮环内壁上设有通液螺旋槽9，螺旋浮环内壁和轴套外壁之间以及螺旋浮环外壁与浮动填料盒内壁之间均设有内浮动间隙10，浮动填料盒外壁和填料密封段之间设有外浮动间隙11；密封函体上设有和外浮动间隙连通的进液口12和出液口13，浮动填料盒上设有连通外浮动间隙和内浮动间隙的通液孔14；浮动填料盒一端密封贴合在过渡面上，另一端连接有弹性预紧件15；轴套上螺旋浮环两侧均密封套装有碳纤维的填料环16。

密封函体内螺旋密封段对应位置设有冷却环腔17，密封函体上设有和冷却环腔连通的进液孔、出液孔。

密封函体上连接盖板18，浮动填料盒上和弹性预紧件对应设有安装孔19，盖板和浮动填料盒之间安装聚四氟乙烯填料垫20，填料垫上和安装孔对应设有凸起21，弹性预紧件安装在安装孔中，凸起置于安装孔开口位置且与弹性预紧件抵接。弹性预紧件均布设置有若干个，弹性预紧件为弹簧。

浮动填料盒一端设有向内延伸的延伸环22，延伸环与过渡面密封贴合，密封函体上连接填料端盖23，延伸环和螺旋浮环之间以及填料端盖和螺旋浮环之间均设置填料环。螺旋浮环两端和填料环之间均安装有金属环24。螺旋浮环两端面上均设有若干均布设置的通液槽25，通液槽径向布设。填料端盖和密封函体之间通过螺栓进行连接，螺栓上连接蝶形弹簧26，蝶形弹簧抵接在填料端盖上，蝶形弹簧给填料环提供了可靠的预紧力。浮动填料盒一端面和过渡面之间安装聚四氟乙烯填料环圈27。填料端盖与盖板紧密套装在一起，填料端盖和盖板之间安装填料密封环。盖板和密封函体端面之间安装密封垫。

浮动填料盒和密封函体之间安装防转销28，螺旋浮环和浮动填料盒之间安装防转销。螺旋浮环外壁和浮动填料盒内壁之间安装聚四氟乙烯密封环29。保证密封液从通液螺旋槽一端沿着通液螺旋槽的螺旋方向流动到另一端。

齿轮泵内和齿轮轴对应设有滑动轴承34，齿轮轴与滑动轴承套装在一起，滑动轴承内壁上设有通流槽35，齿轮轴上滑动轴承到轴套之间的部分与齿轮泵之间设有环槽30。齿轮轴和轴套之间安装有连接键31。齿轮轴上轴套前部设有轴肩32，密封函体紧密安装在齿轮泵上，密封函体端面和齿轮泵之间以及轴套端面和轴肩之间均安装有垫片33。与轴套套装在一起的齿轮轴插入齿轮泵内，且与齿轮泵内的滑动轴承套装在一起。

密封函体上的台阶孔的设置能够提高螺旋密封段和填料密封段的隔断密封效果。介质螺旋槽的设置使由齿轮泵内部漏出的高压熔体在轴套和齿轮轴一起旋转的过程中产生轴向运动，对熔体产生反向推送力，促使熔体不断地返回齿轮泵入口。浮动填料盒一端密封贴合在过渡面上，另一端连接有弹性预紧件，保证把浮动填料盒推向螺旋密封段，同时依靠弹性预紧件提供的弹性力来维持密封需要的密封比压。通过进液口向外浮动间隙内通入密封液，轴套转动过程中在通液螺旋槽的螺旋推送作用下，将密封液推向出液口的大气侧，防止空气通过台阶孔进入齿轮泵内。由于轴套转动过程中螺旋密封段内的介质螺旋槽会产生很大的驱动力，这个驱动力的方向是朝向齿轮泵内部的，因此会对外部空气产生很大的抽力，而通过填料密封段内部的结构设置，密封液的流动阻挡了外部空气进入台阶孔，从而避免了外部空气漏入齿轮泵内。螺旋浮环在轴套旋转时对密封液产生泵送效应，实现密封液体外循环，既可冲洗密封腔，维持密封腔清洁，保证密封效果；又可加强对密封填料的润滑、冷却作用。

螺旋浮环的泵送效应，增加了密封液的循环量，增强了密封填料的润滑、冷却效果，延长了密封运行寿命；而且对密封腔具有冲洗效果，防止固体颗粒堵塞通液螺旋槽，防止固体颗粒磨损密封填料。由于设置了内浮动间隙和外浮动间隙，因此，在轴套转动过程中，浮动填料盒和螺旋浮环可径向浮动，减小轴套与浮动填料盒之间的偏心距，保证轴套与浮动填料盒尽可能同心；即使螺旋浮环与轴套相接触，螺旋浮环可以起到支撑的作用，支撑起浮动填料盒，受力很轻微。

以上所述的实施例只是本发明较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (9)

1.一种釜底熔体出料齿轮泵组合密封结构，其特征是，包括密封函体、浮动填料盒、螺旋浮环，密封函体内设有台阶孔，台阶孔内套装用于连接齿轮轴的轴套，台阶孔的大径段和小径段之间设有过渡面，台阶孔的大径段为填料密封段，台阶孔的小径段为螺旋密封段，台阶孔的螺旋密封段内壁上设有介质螺旋槽；轴套转动使齿轮泵漏出到介质螺旋槽内的熔体在介质螺旋槽的螺旋推送作用下反向推送回流到齿轮泵内；浮动填料盒套设在填料密封段，螺旋浮环套设在轴套和浮动填料盒之间，螺旋浮环内壁上设有通液螺旋槽，螺旋浮环内壁和轴套外壁之间以及螺旋浮环外壁与浮动填料盒内壁之间均设有内浮动间隙，浮动填料盒外壁和填料密封段之间设有外浮动间隙；密封函体上设有和外浮动间隙连通的进液口和出液口，浮动填料盒上设有连通外浮动间隙和内浮动间隙的通液孔；浮动填料盒一端密封贴合在过渡面上，另一端连接有弹性预紧件；轴套上螺旋浮环两侧均密封套装有填料环；密封函体上连接盖板，浮动填料盒上和弹性预紧件对应设有安装孔，盖板和浮动填料盒之间安装填料垫，填料垫上和安装孔对应设有凸起，弹性预紧件安装在安装孔中，凸起置于安装孔开口位置且与弹性预紧件抵接；密封函体上连接填料端盖，填料端盖和螺旋浮环之间设置填料环。

2.根据权利要求1所述的一种釜底熔体出料齿轮泵组合密封结构，其特征是，密封函体内螺旋密封段对应位置设有冷却环腔，密封函体上设有和冷却环腔连通的进液孔和出液孔。

3.根据权利要求1所述的一种釜底熔体出料齿轮泵组合密封结构，其特征是，浮动填料盒一端设有向内延伸的延伸环，延伸环与过渡面密封贴合，延伸环和螺旋浮环之间设置填料环。

4.根据权利要求1所述的一种釜底熔体出料齿轮泵组合密封结构，其特征是，浮动填料盒和密封函体之间安装防转销，螺旋浮环和浮动填料盒之间安装防转销。

5.根据权利要求1所述的一种釜底熔体出料齿轮泵组合密封结构，其特征是，螺旋浮环外壁和浮动填料盒内壁之间安装密封环。

6.根据权利要求1所述的一种釜底熔体出料齿轮泵组合密封结构，其特征是，螺旋浮环两端面上均设有若干通液槽。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的一种釜底熔体出料齿轮泵组合密封结构，其特征是，螺旋浮环两端和填料环之间均安装有金属环。

8.根据权利要求1至6任意一项所述的一种釜底熔体出料齿轮泵组合密封结构，其特征是，弹性预紧件为弹簧。

9.根据权利要求1至6任意一项所述的一种釜底熔体出料齿轮泵组合密封结构，其特征是，齿轮泵内和齿轮轴对应设有滑动轴承，齿轮轴与滑动轴承套装在一起，滑动轴承内壁上设有通流槽，齿轮轴上滑动轴承到轴套之间的部分与齿轮泵之间设有环槽。