CN114450490B - 用于泵送阻隔液体的泵布置结构以及机械轴密封件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在机械轴密封件的密封空间（102）中泵送阻隔液体的泵布置结构（100），其包括可与待由所述机械轴密封件密封的设备的可旋转轴（8）连接组装的壳体（110、24）。所述壳体（100、24）设置有泵送装置（104），所述泵送装置（104）被配置成与所述可旋转轴（8）传力连接，用于在使用时提供动力以操作所述泵送装置（104）。

Description

用于泵送阻隔液体的泵布置结构以及机械轴密封件

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于从机械轴密封件的密封空间泵送阻隔液体的泵布置结构。

本发明还涉及一种机械轴密封件，其包括适于接收可旋转轴以便在其间限定阻隔流体腔的固定壳体，以及用于与所述阻隔流体腔连通的阻隔流体的入口和出口。

背景技术

现有技术已知用于密封流动机器的轴的各种类型的密封件，如压盖填料、滑环密封件（也称为机械密封件）和动态密封件。两种首先提及的密封件类型基于封闭可能经由其发生泄漏的间隙，而动态密封件的操作基于形成能够防止泄漏的压力差。

存在两种基本类型的机械滑环密封件，即，单机械密封件（具有一对滑环）和双机械密封件（具有两对滑环）。当这种密封件应用于例如泵时，例如，当泵送高达8%黏稠度的纤维浆料时，通常使用单机械密封件。当泵吸入压头为正并且叶轮配备有特定平衡孔时，所述密封件可以在没有阻隔流体（即，冲洗水）的情况下使用。双机械密封件应用于最苛刻的操作条件，即，其可以用于密封离心泵的轴，所述离心泵用于泵送所有黏稠度和浓度的液体和悬浮液。换句话说，可以实施清洁粘性纤维浆料、非纤维浆料和包含大固体的液体的泵送。泵吸入压头可以为负或正，并且叶轮可以配备有平衡孔或无平衡孔。

双机械密封件由两个串联布置的密封件组成。更靠近于泵叶轮的内侧或主要密封件将待泵送的介质保持在泵壳体内。更远离泵叶轮布置的外侧或次要密封件防止冲洗液体或阻隔流体泄漏到大气中。

双机械密封件按两种布置结构生产，即，所谓的背靠背布置结构和面对面布置结构。在背靠背布置结构中，两个旋转密封环彼此背对布置。阻隔流体产生润滑膜。通常在化学工业中找到此布置结构。在泄漏的情况下，阻隔流体渗透待泵送的介质。在面对面布置结构中，旋转密封面面对面布置，并且从相反方向滑动到一个或两个固定密封部件。例如，对于食品行业、特别是对于容易粘连的产品，这是常见的选择。在泄漏的情况下，阻隔流体渗透待泵送的介质。如果产品被认为是“热的”，则阻隔流体充当机械密封件的冷却剂。

在以上的一般论述中，已经提及阻隔液体或流体。使用这种液体对于双机械密封件的操作至关重要，因为其一方面润滑和冷却滑动表面，并且另一方面防止待泵送的介质进入滑动表面之间。为了确保双机械密封件在最苛刻操作条件下的可靠性，重点已经放在阻隔流体的循环。换句话说，阻隔流体不仅被引入主要密封件与次要密封件之间的腔中，而且还已经为阻隔流体提供出口布置结构。当需要冷却密封表面、由此阻隔流体充当传热介质时，尤其需要这种液体循环。

WO2017202592 A1公开一种例如用于密封离心泵的轴的双机械密封件。其特别旨在解决与阻隔流体（即，用于润滑密封表面的液体）的循环有关的问题。WO2017202592 A1结合轴公开一种轴套筒，所述轴套筒在其外表面上具有轴向延伸的沟槽，并且阻隔流体由轴套筒的沟槽泵送。

GB2297589 B公开一种设置有双机械密封件的泵，其中密封件的阻隔流体由外部第二泵循环，所述外部第二泵由泵轴驱动。所述文献还公开了已经提出，通过将翅片并入到密封件的附接到旋转轴的部分上或者以其它方式修改密封腔的形状以允许轴的旋转引发流来避免必需使用第二泵和马达。还公开了已经发现，这样的设计并不产生足够的正压来跨越密封面实现压力差。所述文献公开双机械密封件包括适于接收可旋转轴以便在其间限定阻隔流体腔的固定壳体，以及用于与所述腔连通的阻隔流体的入口和出口。存在辅助泵来循环阻隔流体。所述辅助泵由连续柔性驱动元件驱动，其一端绕过向齿轮泵提供驱动的从动轮，并且其另一端绕过从可旋转轴获得驱动的主动轮。

虽然这可能是可操作的解决方案，但是其在技术上复杂，并且消耗泵周围的相当大的空间。

本发明的目的是提供一种用于在机械轴密封件的密封空间中泵送阻隔液体的泵布置结构，以及一种双机械轴密封件，其中以直接且节省空间的方式实现阻隔流体流。

发明内容

可以基本上如独立权利要求中和描述本发明的不同实施例的更多细节的其它权利要求中所公开那样满足本发明的目的。

根据本发明的实施例，一种用于在机械轴密封件的密封空间中泵送阻隔液体的泵布置结构，其包括可与待由所述机械轴密封件密封的设备的可旋转轴连接组装的壳体。所述壳体设置有泵送装置，所述泵送装置被配置成与可旋转轴传力连接，用于在使用时提供动力以操作泵送装置。所述泵布置结构包括传力突出部，所述传力突出部包括可旋转地支撑在所述主体中的轮，所述传力突出部被布置成至少部分地从所述壳体径向向内延伸出来到达所述密封空间，使得所述轮被配置成与向泵送装置提供动力的可旋转轴传力连接。

根据本发明的实施例，一种用于从机械轴密封件的密封空间泵送阻隔液体的泵布置结构包括可与待由所述机械轴密封件密封的设备的可旋转轴连接组装的壳体，并且所述壳体设置有阻隔流体导管、与所述阻隔流体导管和/或所述密封空间流体连通的泵空间以及布置在所述泵空间中的泵送装置。

根据本发明的实施例，所述壳体包括用于待泵送的阻隔液体的至少一个入口导管和至少出口导管，其中所述泵送装置与所述至少一个入口或所述至少出口连接布置在所述壳体中。

根据本发明的实施例，所述泵送装置在所述至少出口导管处布置在所述壳体中。

根据本发明的实施例，所述泵送装置在所述至少入口导管处布置在所述壳体中。

根据本发明的实施例，所述壳体设置有与阻隔流体导管连接的泵空间，所述泵送装置布置到所述泵空间中。

根据本发明的实施例，所述泵布置结构包括传力突出部，所述传力突出部被布置成至少部分从所述壳体延伸出来到达所述密封空间，使得所述突出部被配置成与可旋转轴传力连接，以便当组装使用时向泵送装置提供动力。

根据本发明的实施例，所述传力突出部被布置成通过泵空间中的开口至少部分地在壳体中的密封空间内部径向延伸。

根据本发明的实施例，所述传力突出部包括可旋转地支撑在所述主体中的轮。

根据本发明的实施例，所述轮包括泵送装置的叶轮。

一种根据本发明的机械密封件包括适于接收可旋转轴以便在其间限定阻隔流体腔作为密封空间的固定壳体，以及用于与阻隔流体腔连通的阻隔流体的入口和出口。所述机械密封件进一步包括用于循环阻隔流体的集成阻隔流体泵布置结构，其布置在壳体中并且在安装以供使用时与可旋转轴传力连接。

根据本发明的实施例，所述机械密封件包括具有滑动或密封表面的两对密封环，第一对由主要固定密封环和主要旋转密封环形成，第二对由次要固定密封环和次要旋转密封环形成，其中阻隔流体腔的密封空间由这两对密封环包围，并且泵送装置的传力连接被布置成径向延伸穿过主要固定密封环和/或次要固定密封环。

根据本发明的实施例，所述机械密封件包括根据权利要求1至8中的任一项的泵布置结构。

在此专利申请中呈现的本发明的示例性实施例不应解释为对所附权利要求书的适用性构成限制。本发明适用于离心泵或其它类型的泵、搅拌器或混合器、涡轮机以及其它类似设备中，其中轴穿过所述设备的内部和外部之间的密封件。动词“包括”在此专利申请中用作开放式限制，其并不排除还未叙述特征的存在。在从属权利要求中叙述的特征可彼此自由组合，除非另外明确说明。在所附权利要求书中具体阐述视为本发明的特性的新颖特征。

附图说明

在下文中，将参考随附示例性示意性附图描述本发明，其中

图1图示根据本发明的实施例的组装在机械轴密封件中的泵布置结构，

图2和图3图示根据本发明的实施例的机械轴密封件的截面视图，并且

图4图示组装在机械轴密封件中的泵布置结构，其描绘本发明的其它实施例。

具体实施方式

图1示意性地描绘组装在机械轴密封件中的泵布置结构100，仅示出其两个节段。泵布置结构100被配置成用于在机械轴密封件中泵送阻隔或冲洗液体。所述机械轴密封件包括适于接收可旋转轴8以便在其间限定阻隔流体腔102的固定壳体110。阻隔流体腔102在壳体110与轴8之间径向延伸。阻隔流体腔102形成用于与周围空气分离的阻隔流体的机械轴密封件的密封空间，并且所述密封空间是阻隔流体腔102的更加一般的表述。如图1中可见，根据密封件的实际结构，可能存在部分在阻隔流体腔102内部属于壳体110的元件，诸如密封环26、34或其区段。实际上，所述壳体可以由以密封和固定方式彼此耦接的多于一个单独的可能轴向重叠的部件构造而成。所述壳体设置有至少一个阻隔流体导管28、28'，并且阻隔流体腔102与一个或多个阻隔流体导管28、28'流体连通。所述阻隔流体导管包括至少一个入口导管28'和至少一个出口导管28，并且入口是指流体流向腔102，并且出口是指从腔102流出。泵布置结构100包括泵送装置104，根据本发明的实施例，其是叶轮的轮，其也可以使用附图标记104表示。泵送装置104至少部分地布置在阻隔流体腔102中，或者与腔102中的阻隔流体相互作用，诸如泵送装置可以在旋转时对阻隔流体产生泵送效果。壳体110设置有泵空间116，泵空间116与阻隔流体导管28、28'和/或阻隔流体腔102流体连通。泵空间116形成为使得叶轮的轮可以例如从壳体径向内侧安装到空间116中。还可以想到，所述壳体是单独部件的组件，并且叶轮的轮布置在壳体的至少两个可移除地组装的部件之间。

叶轮的轮104是指可以具有用于改善泵送效果的特定叶片的轮，但是所述轮可以包括合适图案化、或者在一些情况下甚至平坦的表面以至少在一定程度上对阻隔流体实现这种效果。泵送装置104被配置成与可旋转轴8传力连接，可旋转轴8在使用时向泵送装置提供动力。特别是如图1中所示，叶轮的轮与轴8直接传力。所述泵送装置包括从固定壳体110伸出的传力突出部，其至少部分地从所述壳体朝向阻隔流体腔102径向延伸，使得所述突出部被配置成通过阻隔流体腔102与泵腔之间的开口与当组装使用时向泵送装置提供动力的可旋转轴8传力连接。换句话说，所述泵送装置从所述轴获得操作其所需的动力。如图1中所描绘的，所述轴密封件任选地包括轴套筒12，轴套筒12可移除地附接到所述轴，并且在此情况下，泵送装置104与轴套筒12传力连接。所述传力突出部朝向壳体的中心X延伸，使得从所述传力突出部到壳体的中心的最短距离小于壳体中的密封空间的半径。叶轮的轮104可以包括用于动力传递的单独轴向区段和用于泵送的单独轴向区段。

在图1中所示的本发明的实施例中，叶轮的轮104与轴8或轴套筒12（机械轴密封件应设置有一个）直接连接。如果机械轴密封件是例如泵轴的所谓的筒式密封件，则单独的套筒12组装在轴8上。在轴8或轴套筒12上在定位泵送装置104的轴向位置处布置有驱动表面106。驱动表面106被配置成增强从轴8或轴套筒12到泵送装置的传力连接。所述泵送装置可以由金属或例如由合适复合材料制成。所述泵送装置具有径向边缘或边沿，其被布置成与驱动表面106配合。驱动表面106和/或泵送装置的径向边缘可以包括例如在其表面（未示出）上附接到沟槽的O形环、橡胶套筒或表面、合适摩擦增加涂层等等。即使未示出，但是任选地，通过向驱动表面106和泵送装置104提供齿轮传动，泵送装置104可以在传力中与轴8或轴套筒12耦接。在那种情况下，驱动表面106设置有与布置到叶轮的轮104的齿啮合的齿。

在阻隔流体导管28、28'中存在入口38和出口40，用于与腔102连通的阻隔流体。当泵布置结构100操作时，致使阻隔流体从入口38流入阻隔流体入口导管28'，并且进一步流入腔102，泵送装置104从腔102将阻隔流体传送到阻隔流体出口导管28，并且最后传送到出口40。所述机械轴密封件进一步包括泵送装置，所述泵送装置用于循环布置在壳体中的阻隔流体，并且在安装以供使用时与可旋转轴传力连接。

图1是横截面视图，其中相对于中心X（其表示垂直于图1的视图的纵向轴线）的内部部分是轴8。壳体110包括轴空间，使得所述壳体可被组装成外接待密封设备的可旋转轴8。用于将阻隔流体引导到腔102中的入口38从壳体的外部延伸到泵布置结构100，并且用于将阻隔流体从泵100引导出来的至少一个出口40从泵延伸到壳体的外部。如图1中所示，在此实施例中，泵送装置104布置在壳体的至少一个出口导管28处。即使图1中未示出，如果轴8的旋转方向与图1中所示方向相反，则阻隔流体的流动方向也与所示方向相反。在那种情况下，入口38变成出口，并且出口40变成入口。因此，泵送装置104于是在壳体110的入口导管28处。

叶轮的轮104可旋转地支撑到引导销108，壳体110针对引导销108设置有细长引导空间114。叶轮的轮附接到引导销108的第一端部，而引导销108的第二端部延伸到所述细长空间中。弹簧元件112等布置在细长空间的端部与引导销108之间，其从壳体110径向向内推动引导销108和叶轮的轮104。弹簧元件112可以例如是普通螺旋弹簧或其它材料（诸如橡胶等等）的弹性件。还可以想到，如图5中所示，弹簧元件112'包括弹性支撑构件112'，叶轮的轮的轴117附接到弹性支撑构件112'上，以便将轮104弹性地支撑到固定壳体110。在此情况下，所述布置结构也可以省略引导销。

图2示意性地图示图1中的切口2-3的第一径向半截面，其应用于设置有集成阻隔流体泵布置结构100的双机械轴密封件10，并且图3示意性地图示切口2-3的第二径向半截面，其应用于设置有根据本发明的实施例的集成阻隔流体泵布置结构100的双机械轴密封件10。

阻隔流体泵布置结构100在双机械轴密封件中特别有利，其中两对密封环包围阻隔流体腔102，并且泵布置结构100的传力连接被布置成径向延伸穿过充当或构成所述密封件的壳体110的主要固定密封环和/或次要固定密封环。

参考图2和图3，示出双机械轴密封件10与轴套筒12连接，轴套筒12待布置在轴上，使得其与所述轴一起旋转。所述双机械轴密封件具有轴线X，并且双机械轴密封件10与轴套筒12和双机械轴密封件10旨在装配在其上的实际的轴同轴。然而，本发明的双机械轴密封件10也可以直接使用或安装在旋转轴上，而无具有对旋转密封环的合适修改的单独的轴套筒12。双机械轴密封件10包括在此实施例中通过O形环16支撑在轴套筒12上的主要旋转密封环14和通过O形环20支撑在轴套筒12上的次要旋转密封环18。机械轴密封件10进一步包括支撑到密封压盖24的主要固定密封环22，密封压盖24是图1中参考的壳体100的一部分。在图2和图3中，主要固定密封环22经由压力环26支撑到密封压盖24，压力环26例如借助于O形环28从外部支撑主要固定密封环22。压力环26具有与双机械轴密封件的轴线X重合的轴线。压力环26在其一部分上借助于O形环从外部支撑到密封压盖24。密封压盖24包括阻隔流体出口导管28'。自然地，除了用于阻隔流体的出口导管28'以外，密封压盖24还设置有入口导管28。双机械轴密封件10进一步包括经由O形环32直接支撑到密封压盖30的次要固定密封环30。次要固定密封环30具有承载环34，承载环34沿轴向方向延伸以径向地位于压力环26与密封压盖24之间。承载环34可以在阻隔流体出口开口前面延伸，使得承载环34或其边沿设置有开口或凹部以使得阻隔流体能够流入出口导管28。例如借助于至少一个驱动销（未示出）或者从密封压盖24延伸到固定密封环20、30中的至少一者的对应固定或可移除元件确保主要和次要固定密封环22、30的固定性质。然而，两个固定密封环都可以具有例如彼此配合的齿状突出部，使得仅具有一个固定密封环足矣，即，在图2和图3中，设置有驱动销的次要固定密封环，所述齿状突出部防止另一个固定密封环旋转。因此，次要固定密封环30在其与具有密封表面的边沿相对的边沿中或附近具有用于引导销等的至少一个凹部或开口。并且最后，一个弹簧或一组弹簧（取决于弹簧类型）36布置在主要与次要固定密封环22、30之间以朝向旋转密封环14、18推动固定密封环22、30，使得密封表面始终彼此接触。弹簧36可以与固定密封环直接连通，或者借助于一些其它元件（如例如图2和图3中所示借助于压力环26）连通。具有双机械轴密封件的密封筒在所述密封件用于泵中时使用延伸穿过密封压盖24的螺栓紧固到泵壳体的端部。

图2和图3中所示的机械轴密封件中的壳体110包括所述密封件的固定部分，并且所述壳体由以密封和固定方式彼此耦接的多于一个单独部件构造而成。阻隔流体腔102形成在套筒12与密封件的密封环之间。密封件的压盖24设置有阻隔流体入口导管28，其示出在图3中。图2继而公开如结合图1所述通过引导销108支撑到压盖24的泵布置结构100的突出部。

图4公开本发明的实施例，其中在壳体24中设置多于一个泵布置结构100。与仅一个泵布置结构相比，此方式可以增加泵送能力。即使图4中的泵送布置结构不同于图1和图2中所示的泵送布置结构，其也自然地适用于在机械轴密封件中使用图1和图2中所示的数个泵布置结构。图4中所示的泵布置结构不同于图1和图2中所示的泵布置结构，使得弹簧元件112由液压缸代替。存在管道114'，其将阻隔流体导管28连接到细长空间的端部，使得阻隔流体的压力施加到引导销108的端部。这继而将轮104推动成抵靠驱动表面106。在图4中，示出叶轮的轮在其径向边沿处包括叶片或桨叶。

虽然在本文中已经结合目前被认为是最优选实施例的实施例通过示例描述了本发明，但是应理解，本发明并不限于所公开的实施例，而是旨在涵盖其特征的各种组合或修改以及包括在如在所附权利要求书中限定的本发明的范围内的数个其它应用。当这种组合在技术上可行时，可以结合另一实施例使用结合以上任何实施例提及的细节。

Claims (8)

1.一种用于在机械轴密封件的密封空间(102)中泵送阻隔液体的泵布置结构(100)，其包括可与待由所述机械轴密封件密封的设备的可旋转轴(8)连接组装的壳体(110、24)，并且所述壳体(110、24)设置有泵送装置(104)，所述泵送装置(104)被配置成与所述可旋转轴(8)传力连接，用于在使用时提供动力以操作所述泵送装置(104)，其特征在于：所述泵布置结构(100)包括传力突出部，所述传力突出部包括可旋转地支撑在所述壳体(110、24)中的轮，所述传力突出部被布置成至少部分从所述壳体(110)延伸出来并到达所述密封空间(102)，使得所述轮被配置成与所述可旋转轴(8)传力连接，从而在组装使用时向所述泵送装置(104)提供动力。

2.根据权利要求1所述的泵布置结构(100)，其特征在于：所述壳体(110、24)设置有阻隔流体导管(28、28')、与所述阻隔流体导管(28、28')流体连通的泵空间(116)和/或所述密封空间(102)，其中，所述泵送装置(104)布置在所述泵空间(116)中。

3.根据权利要求1所述的泵布置结构(100)，其特征在于：所述壳体(110、24)包括用于待泵送的阻隔液体的至少一个入口导管(28')和至少一个出口导管(28)，其中，所述泵送装置(104)与所述至少一个入口导管(28')或所述至少一个出口导管(28)连接布置在所述壳体(110、24)中。

4.根据权利要求2所述的泵布置结构(100)，其特征在于：所述壳体(110)设置有与所述阻隔流体导管(28、28')连接的泵空间(116)，所述泵送装置(104)布置到所述空间(116)中。

5.根据权利要求4所述的泵布置结构(100)，其特征在于：所述传力突出部被布置成通过所述泵空间(116)中的开口至少部分地在所述壳体(110、24)中的所述密封空间(102)内部径向延伸。

6.根据权利要求1所述的泵布置结构，其特征在于：所述轮包括所述泵送装置(104)的叶轮。

7.一种机械轴密封件，其包括适于接收可旋转轴(8)以便在其间限定阻隔流体腔(102)作为密封空间的固定壳体(110、24)，以及用于与所述阻隔流体腔(102)连通的阻隔流体的入口导管(28')和出口导管(28)，其特征在于：所述机械轴密封件进一步包括用于循环所述阻隔流体的根据前述权利要求1–6中的任一项所述的泵布置结构(100)，所述泵布置结构(100)布置在所述壳体(110、24)中并且在安装以供使用时与所述可旋转轴(8)传力连接。

8.根据权利要求7所述的机械轴密封件，其特征在于：所述机械轴密封件包括具有滑动或密封表面的两对密封环，第一对密封环由主要固定密封环(22)和主要旋转密封环(14)形成，第二对密封环由次要固定密封环(30)和次要旋转密封环(18)形成，其中，阻隔流体腔(102)的所述密封空间由这两对密封环包围，并且泵送装置(104)的传力连接被布置成径向延伸穿过所述主要固定密封环(22)和/或所述次要固定密封环(30)。