CN116877700A - 剖分式机械密封 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种剖分式机械密封，用于转轴轴端的密封，包括两个相对设置且能够形成密封配合的密封组件；密封组件包括采用剖分结构的密封座和密封环，在密封环与密封座之间设置有弹性组件，密封组件在装配状态下，密封环与密封座之间通过弹性组件形成弹性连接，使密封环与密封座之间在连接的同时不直接接触。该剖分式机械密封中密封座与密封环在装配状态下形成弹性连接，且密封座与密封环之间不会发生直接接触，在实现密封环在密封座上稳定安装的情况下，能够很好地解决密封环在外力的作用下容易发生变形的问题，从而保证装配状态下密封端面的平面度，提高机械密封的密封性能。

Description

剖分式机械密封

技术领域

本发明属于机械密封技术领域，具体涉及一种用于搅拌装置等旋转设备中对转轴位置进行密封的剖分式机械密封。

背景技术

剖分式机械密封件广泛应用于搅拌罐等机械装置中，相比于整体式密封，剖分式机械密封安装、拆卸更加方便。剖分式机械密封一般是将呈周向对开或多瓣结构的环（包括动环座、动环、静环座、静环等）采用接插销钉连接或采用抱箍箍成环形整体。

剖分式机械密封虽然较整体式密封在装配上具备了一定的优势，但是我们知道作为一种通过静环与动环端面之间的配合来实现密封的结构形式，静环与动环配合端面之间的配合精度对密封效果以及密封的使用寿命有着重要的影响，因此如何实现机械密封具有更好的密封性能是目前剖分式机械密封应用中的一个重要研究方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种剖分式机械密封，以解决剖分式机械密封密封效果不好的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

剖分式机械密封，用于转轴轴端的密封，包括两个相对设置且能够形成密封配合的密封组件；

所述密封组件包括采用剖分结构的密封座和密封环，在密封环与密封座之间设置有弹性组件，密封组件在装配状态下，密封环与密封座之间通过弹性组件形成弹性连接，使密封环与密封座之间在连接的同时不直接接触。

在一些实施例中，所述弹性组件包括一个或多个O型圈。

在一些实施例中，所述密封座上位于其内圆周上设置有安装槽，所述O型圈设置在安装槽内且O型圈突出到安装槽外。

在一些实施例中，在密封座的内圆周上设置呈环形的装配槽，在密封环上设置能够配合安装到装配槽内的嵌入部，将密封环安装到密封座上时，在嵌入部两侧与装配槽之间分别形成环形间隙，所述O型圈设置在环形间隙内。

在一些实施例中，所述密封座内圆周面直径大于与其形成配合安装的密封环外圆周面直径。

在一些实施例中，包括用于固定连接到壳体上的法兰，其中一个密封组件与法兰之间浮动连接，使该密封组件能够沿转轴轴向方向运动，另一个密封组件与转轴连接并随转轴转动。

在一些实施例中，在法兰与密封组件的密封座之间设置弹簧，并在该密封组件的密封座与法兰之间设置定位销，用于限制密封组件的转动，使密封组件与法兰之间形成浮动连接。

在一些实施例中，在密封组件和法兰之间设置限位组件，限位组件能够对该密封组件施加使其向法兰方向靠近的作用力，所述限位组件与法兰之间为可拆卸连接。

在一些实施例中，与法兰浮动连接的密封组件中，其密封环一端伸入到法兰盘上的配合槽内，在该密封环的伸入部分与法兰之间设置静环密封圈。

在一些实施例中，与法兰浮动连接的密封组件中，其密封环的密封端横截面为朝另一密封组件方向逐渐变小的变截面。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

该剖分式机械密封中，在密封座与密封环之间设置O型圈，使密封座与密封环在装配状态下形成弹性连接，且密封座与密封环之间不会发生直接接触，在实现密封环在密封座上稳定安装的情况下，能够很好地解决密封环在外力的作用下容易发生变形的问题，从而保证装配状态下密封端面的平面度，提高机械密封的密封性能。

通过对剖分式机械密封的结构进行设计，机械密封的整体结构更加合理，使机械密封的装配更加方便，更加适用于在搅拌釜等设备转轴轴端狭小空间内的安装，大大降低了安装操作的劳动强度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明剖分式机械密封结构示意图。

图2为本发明剖分式机械密封剖视图。

图3为图2中A处局部示意图。

图4为图2中B处局部示意图。

图5为本发明剖分式机械密封装配状态结构示意图。

其中：

1、壳体；

2、转轴；

3、法兰，31、限位槽；

4、静密封组件，41、静密封座，42、静密封环，43、静环密封圈；

5、动密封组件，51、动密封座，52、动密封环，53，动环密封圈；

6、限位环，61、紧定块，62、紧定螺钉；

7、限位块，8、弹簧，9、O型圈，10、安装槽，11、装配槽，12、嵌入部，13、定位销。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在搅拌釜等搅拌设备中，对转轴的轴端进行可靠的密封以及密封的密封性能，对保证搅拌设备的正常运行起着重要的作用。

作为一种对搅拌釜的轴端进行密封的密封件，在工作过程中密封环的磨损是不可避免的，因此为了方便对搅拌釜密封件的维护和更换，目前有将密封件设计为剖分式结构，这样在拆卸或安装密封件时，不需要再对搅拌釜设备进行拆卸操作，就能够实现密封件在转轴轴端的拆卸和安装，从而能够大大减小密封件安装维护的劳动强度和所需的时间。

但我们知道，这种密封件是通过两个密封环端面之间的摩擦配合来实现轴端的密封的，因此就对两个密封环的密封端面尺寸精度有着非常高的要求，例如密封端面的平面度、光洁度等。同时我们知道，密封环通常是由机械性能相对较差的碳环制成，因此，针对这种采用剖分式结构的密封件，在将两个半环结构的密封环进行组合装配时，密封环在外力的作用时很容易发生变形，导致密封环密封端面的尺寸精度降低，从而会影响到密封件的密封性能、密封效果，甚至密封件的使用寿命。

针对上述在剖分式密封件中所存在的问题，本发明中采用在密封组件的密封环与密封座之间设置弹性组件，密封组件在装配状态下，利用两个半环结构的密封座抱紧密封环，由于密封环与密封座之间是通过弹性组件形成弹性连接，这样就使得密封环与密封座之间在形成稳定连接的同时，密封环与密封座之间不会直接接触，密封环与密封座之间通过弹性组件实现过渡连接或柔性连接。此时，利用弹性组件所提供的弹性作用力对两个半环结构的密封环在密封座内进行固定，由于密封环与密封座不直接接触，而在该弹性作用力的作用下，不容易让密封环发生变形，从而很好地解决了剖分式密封件在装配状态下密封环的密封端面容易发生变形的问题。

参照图1，在一实施例中，该剖分式机械密封包括两个相对设置且能够形成密封配合的密封组件，分别为安装在转轴2上能够随转轴转动的动密封组件和设置于设备壳体1上不会随转轴转动的静密封组件，工作时两者之间形成动密封配合，通过静密封环与动密封环的密封端面之间的密封配合，实现对转轴轴端的密封。

静密封组件4包括采用剖分结构的密封座和密封环，分别为两个半环结构的静密封座41和两个半环结构的静密封环42，静密封环42设置在静密封座41内。

动密封组件5包括采用剖分结构的密封座和密封环，分别为两个半环结构的动密封座51和两个半环结构的动密封环52，动密封环52设置在动密封座51内。

这里动密封环、静密封环均采用浸渍树脂石墨材质，利用浸渍树脂石墨材质所具有的良好的干摩擦性能、良好的自润滑性能等特性，既能够保证动密封组件与静密封组件之间在密封端面的良好密封效果，同时能够减小对转轴转动的影响，并能够保证密封环密封端面摩擦的均匀性。

为了方便表述，在下面的表述中所提到的密封组件如果没有特别指定，均表示为静密封组件和动密封组件，而密封座和密封环则对应表示静密封组件的静密封座和静密封环以及动密封组件的动密封座和动密封环。

参照图2、图3和图4，在上述动密封组件5和静密封组件4中，在密封环与密封座之间设置O型圈9，密封环与密封座之间在装配状态下通过O型圈形成弹性连接，且使密封环与密封座之间在连接的同时不直接接触。可以理解地，这里的O型圈是指动密封组件、静密封组件在装配状态下的所形成的组合形态，在半环结构的动密封组件、静密封组件中，该O型圈同样呈与静密封环配合的半环结构。

在一实施例中，在密封座上位于其内圆周上设置安装槽10，将O型圈9设置在安装槽10内，通过设计O型圈与安装槽之间的配合尺寸，使O型圈9突出到安装槽10外，这样密封组件在安装时，密封环与密封座之间通过O型圈过渡连接，由O型圈所提供的弹性作用力实现密封环在密封座内的稳定安装。这里安装槽不仅为O型圈提供容纳的空间，对O型圈进行限位，而且能够与O型圈之间形成配合以控制O型圈的变形，使O型圈具有更稳定的性能。

在密封座与密封环之间O型圈的数量可以根据实际需要进行设置。

这里在密封座与密封环之间设置O型圈，在对两个半环结构的密封座进行装配时，利用密封环与密封座之间产生的作用力使O型圈发生变形，此时通过O型圈提供的反作用力使两个半环结构的密封环抱紧并固定连接在密封座内；因此，要实现对密封环的稳定安装以及控制O型圈对密封环所施加的作用力大小，对O型圈的性能同样有着很高的要求。O型圈通常采用橡胶材质，其截面通常为圆形，具有良好的弹性等性能，并具有稳定的力-压缩量曲线。在将其应用到密封组件中时，根据O型圈所具有的力学性能特点，能够更容易地控制密封组件中O型圈施加到密封环上的作用力，从而能够更好地控制密封环的变形，保证密封环的端面的精度。并且，O型圈加工成型方便，在力学性能方面具有更好的一致性，从而能够有效降低密封组件装配的难度以及调试的时间，在保证机械密封性能的一致性、稳定性和可靠性上同样起着重要的作用。

在一实施例中，在密封座的内圆周上设置呈环形的装配槽11，相应地在密封环上设置能够配合安装到装配槽内的嵌入部12，将密封环安装到密封座上时，在嵌入部两侧与装配槽之间分别形成环形间隙，在环形间隙内分别设置O型圈9。通过该O型圈与密封环、密封座之间的配合，使密封环与密封座之间沿其轴向方向形成弹性接触，以避免在轴向方向上密封座对密封环直接接触，进一步避免密封组件装配作用力对密封环所可能造成的变形。

在一实施例中，在径向方向上为避免密封座与密封环之间的直接接触，将密封座内圆周面直径设置为大于与其形成配合安装的密封环外圆周面直径，通常可设置两者在各个相对应位置处的直径差为0.2mm，使密封组件在装配状态下，密封环与密封座之间具有一定的间隙。

参照图5为该剖分式机械密封在搅拌釜的转轴轴端装配状态下的结构示意图，为了进一步方便机械密封在转轴轴端的安装，对该机械密封的结构进行优化。具体地，在一实施例中，该剖分式机械密封包括用于固定连接到搅拌釜壳体1上的法兰3，将静密封组件4与法兰3之间形成浮动连接，使静密封组件4能够沿转轴轴向方向运动，将动密封组件5与转轴2连接并使其能够随转轴转动。

本实施例中将静密封组件设置为浮动式连接方式，在当静密封环与动密封环的密封端面发生磨损时，利用静密封组件的动平衡式结构，通过静密封组件沿轴向方向的运动对密封端面的磨损进行自动补偿，以提高该机械密封的使用性能。同时，这种静环平衡式的密封结构相比于动环平衡式的密封结构在实际应用中所具有的好处在于，当将机械密封中的动密封组件设置为浮动式结构时，在介质压力的作用下，会使得其对动密封组件所产生的作用力与相应弹簧的作用力相抵消，导致密封端面被打开而发生泄露；显然，在将静密封组件设置为浮动连接时则能够很好地避免上述的问题。

在该机械密封结构中，通过只将静密封组件设置为浮动式结构，在动密封组件一侧设置为与转轴固定连接，这样在保证机械密封自补偿效果的同时，能够减小动密封座以及相应动密封座紧定机构的尺寸大小，以更好地实现机械密封的轻量化，并且能够减少对安装空间的需求，这对于机械密封在搅拌釜转轴轴端的安装同样具有重要的作用。

作为一种实现静密封组件与法兰之间浮动连接的结构形式，在法兰3一端沿其圆周方向设置多个限位槽31，在限位槽31内设置弹簧8，弹簧8两端分别与法兰3和静密封座41之间抵接；在静密封座41与法兰3之间设置定位销13，通过定位销连接静密封座与法兰，用于限制静密封座的转动，实现静密封组件与法兰之间的浮动连接。同时，定位销的设置能够通过与静密封座之间的配合，起到对静密封组件在轴向方向上导向的作用。

参照图3，在一实施例中，在静密封座41与法兰3之间设置限位组件，限位组件用于对静密封座施加使其向法兰方向靠近的作用力。这里的限位组件包括沿法兰圆周方向设置的6个限位块7，限位块7呈L形，在将限位块连接到法兰上时，通过限位块能够对与法兰浮动连接的静密封组件进行限位，配合弹簧被压缩时对静密封组件所施加的作用力，使静密封组件在装配之前能够稳定地连接在法兰上。同时，限位块能够用于在安装前确定静密封组件的预装配位置以及确定弹簧施加到两个密封组件的密封端面之间的压力（称之为断面比压），该压力的大小与弹簧的数量、弹簧的压缩量以及弹簧的刚度相关。

通过设置限位组件对静密封组件在法兰上进行限位并设置弹簧施加到密封端面上的压力大小，这样在对机械密封进行装配时，只需分别将静密封组件与动密封组件在转轴轴端进行配合安装，使静密封环与动密封环的密封端面形成紧密贴合，在将动密封座在转轴上固定后，由于限位块与法兰之间为可拆卸连接，此时拆除限位块，即可完成机械密封的装配，显然通过限位块的设置能够更加方便机械密封在搅拌釜转轴轴端的装配。

在一实施例中，在法兰3上设置配合槽，使静密封组件的静密封环一端能够伸入到配合槽内，在静密封环的伸入部分与法兰配合槽的内圆周面之间设置静环密封圈43，实现在静密封组件一端的辅助密封。

在一实施例中，参照图2，静密封环41的密封端横截面设置为朝动密封环一侧方向逐渐变小的变截面。这样在转动密封过程中，随着静密封环的密封端面逐渐被磨损消耗，此时机械密封的密封端面面积会逐渐增大；机械密封的载荷面积与密封端面面积比值发生变化（即载荷系数发生变化），使得密封端面的静闭合压力会变小，从而能够降低密封端面的磨损速率，增加机械密封的使用寿命。

在一实施例中，在动密封组件外侧设置限位组件，通过该限位组件用于将动密封组件固定连接到转轴上。

作为一种可实施的结构，限位组件包括限位环6和紧定组件，将限位环6与动密封座固定连接，并通过紧定组件将限位环固定连接在转轴上，即可实现动密封组件在转轴上的固定。参照图5，这里可以将限位环6设置为L形截面的整体结构，使限位环一端能够伸入到动密封环与转轴之间的间隙内，在不增加机械密封整体厚度尺寸的情况下，能够提高限位环与转轴之间连接的稳定性，从而提高动密封组件与转轴之间连接的稳定性。同时，通过限位环6还能够对安装在动密封环与转轴之间间隙内的动环密封圈53进行限位，保证动密封环与转轴之间具有良好的密封性能。

这里紧定组件可采用设置在限位环内的紧定块61和与限位环螺纹连接的紧定螺钉62，将紧定块61一端端面设置为与转轴配合的圆弧面，通过调节紧定螺钉62即可实现限位环与转轴之间的固定连接。同样地，这里限位环同样采用剖分式的半环组合结构，以方便在转轴上的安装。

在本发明的描述中，需要说明的是，所采用的术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。

此外，本发明的描述中若出现“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”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。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.剖分式机械密封，用于转轴轴端的密封，其特征在于，包括两个相对设置且能够形成密封配合的密封组件；

所述密封组件包括采用剖分结构的密封座和密封环，在密封环与密封座之间设置有弹性组件，密封组件在装配状态下，密封环与密封座之间通过弹性组件形成弹性连接，使密封环与密封座之间在连接的同时不直接接触。

2.根据权利要求1所述的剖分式机械密封，其特征在于，所述弹性组件包括一个或多个O型圈。

3.根据权利要求2所述的剖分式机械密封，其特征在于，所述密封座上位于其内圆周上设置有安装槽，所述O型圈设置在安装槽内且O型圈突出到安装槽外。

4.根据权利要求2所述的剖分式机械密封，其特征在于，在密封座的内圆周上设置呈环形的装配槽，在密封环上设置能够配合安装到装配槽内的嵌入部，将密封环安装到密封座上时，在嵌入部两侧与装配槽之间分别形成环形间隙，所述O型圈设置在环形间隙内。

5.根据权利要求3或4所述的剖分式机械密封，其特征在于，所述密封座内圆周面直径大于与其形成配合安装的密封环外圆周面直径。

6.根据权利要求1所述的剖分式机械密封，其特征在于，包括用于固定连接到壳体上的法兰，其中一个密封组件与法兰之间浮动连接，使该密封组件能够沿转轴轴向方向运动，另一个密封组件与转轴连接并随转轴转动。

7.根据权利要求6所述的剖分式机械密封，其特征在于，在法兰与密封组件的密封座之间设置弹簧，并在该密封组件的密封座与法兰之间设置定位销，用于限制密封组件的转动，使密封组件与法兰之间形成浮动连接。

8.根据权利要求7所述的剖分式机械密封，其特征在于，在密封组件和法兰之间设置限位组件，限位组件能够对该密封组件施加使其向法兰方向靠近的作用力，所述限位组件与法兰之间为可拆卸连接。

9.根据权利要求6所述的剖分式机械密封，其特征在于，与法兰浮动连接的密封组件中，其密封环一端伸入到法兰盘上的配合槽内，在该密封环的伸入部分与法兰之间设置静环密封圈。

10.根据权利要求6所述的剖分式机械密封，其特征在于，与法兰浮动连接的密封组件中，其密封环的密封端横截面为朝另一密封组件方向逐渐变小的变截面。