CN1594892A

CN1594892A - 离心泵用双端面机械密封

Info

Publication number: CN1594892A
Application number: CN 200410041188
Authority: CN
Inventors: 蒋龙福; 闵锡君
Original assignee: YIXING ZHANGZE CHEMICAL EQUIPMENT PLANT
Current assignee: YIXING ZHANGZE CHEMICAL EQUIPMENT PLANT
Priority date: 2004-07-01
Filing date: 2004-07-01
Publication date: 2005-03-16

Abstract

本发明是关于对离心泵轴双端面机械密封的改进，尤其涉及一种能根据泵腔内压力自动调整两个密封釜端面压力的离心泵用双端面机械密封，其特征是双端密封压紧采用鼓形橡胶圈，鼓形橡胶圈两端分别有径向防转、轴向可移动的连接体与泵体连接，鼓形橡胶圈外周有密封盒封闭，密封盒与鼓形橡胶圈形成的腔体与泵腔连通，鼓形橡胶圈与后端密封间有轴向随动的冷却液腔，后端密封外侧有压紧调节装置。不仅可以使双端面密封压力可以根据泵腔内流体压力自动调节，使密封釜运行在最佳状态中，既防止泄漏，又减少了密封釜的磨损，极大延长了密封釜的使用寿命，还降低了无用轴功率消耗，节约能源；而且还使性能优良的双端面密封，可以用于腐蚀性介质及料浆的输送。有效克服了弹簧顶推双端面机械密封的缺陷，具有密封可靠，使用寿命长。

Description

离心泵用双端面机械密封

技术领域

本发明是关于对离心泵轴双端面机械密封的改进，尤其涉及一种能根据泵腔内压力自动调整两个密封釜端面压力的离心泵用双端面机械密封。

背景技术

现有的如中国专利93219985.2、97200646.X、00220829.6等所述的离心泵双端面机械密封，其基本结构如图1，在前后二组由动、静密封环1、2和8、9组成的密封釜间，由弹簧作顶推力，使两密封面压紧。然而对于由密封环组成的机械密封，动静环间比压过高或过低，均对密封不利，而且即使新泵密封面压力调整合适，也会因金属弹簧疲劳或锈蚀使弹簧力降低，造成密封泄漏。所以由弹簧作顶推力压紧密封釜的双端面机械密封，其主要不足是：金属弹簧容易疲劳，使用一段时间后，会造成密封端面压力不够，导致密封泄漏；而加大压力，不仅会加剧密封面的磨损，使用寿命缩短，而且还会增加无用轴功率的消耗。其次，金属弹簧耐腐性能差，腐蚀更易导致密封性能下降，因此不能用于盐酸等强腐蚀介质泵。再就是，弹簧压紧双端面机械密封，组件较多，装拆复杂，维修不便。因此，这种双端面机械密封，不仅使用受到限止，而且密封可靠性差，较难获得低功耗、低磨损和高密封性能的双端面机械密封。再就是弹簧压紧机械式双端面密封，结构零件多，需逐个组装，不仅装拆不便，而且需现场调整密封端面比压，非专业人员难以将密封面调整到最佳比压状态。

虽然申请人曾经申请的中国专利91213550.6，提出采用径向受力能膨大或缩小，从而引起轴向伸缩变化的类似鼓形橡胶圈，代替弹簧提供密封压紧力，用于单端面机械密封，使密封釜端面压力可以根据泵腔内流体压力自适应调整，而使其处于最佳压紧比压状态，在确保不泄漏前提下，尽可能降低密封端面压力，从而延长密封釜的使用寿命。然而由于鼓形橡胶圈径向定位、轴向平衡、外端密封面冷却及鼓形橡胶圈长时间压缩产生压缩性疲劳，造成弹性压力减退，得不到有效补偿等实际技术难题，未提及想到可以用于双端面密封。因此，直至本发明做出之前，双端面机械密封仍均采用弹簧压紧，而弹簧压紧所存在问题也一直未能得到有效解决。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种能根据泵腔内压力自动调整密封釜端面压力，密封性能好，使用寿命长，结构简单，装拆方便的离心泵用双端面机械密封。

本发明目的实现，主要改进是采用径向受力能膨大或缩小，从而引起轴向伸缩变化的类似鼓形橡胶圈，代替弹簧作两组动、静环间的顶推元件，鼓形橡胶圈外周设有与泵腔连通的密封盒，使泵腔内流体压力等压作用于鼓形橡胶圈表面，通过鼓形橡胶圈受压径向膨大或缩小产生轴向伸缩，自动调整两组密封端面的压紧力，以及在后端密封釜一侧加设可轴向移动的冷却液腔，对密封釜冷却，轴向外端设置压力调节装置，有效补偿鼓形橡胶圈压缩性疲劳。具体说，本发明离心泵用双端面机械密封，包括叶轮，轴向前后设置、端面配合密封动、静环组成的双端面密封，顶推双端密封的弹性件，其特征在于所说弹性件为鼓形橡胶圈，所说鼓形橡胶圈两端分别有径向防转轴向可移动的连接体与泵体连接，鼓形橡胶圈外周有密封盒封闭，密封盒与鼓形橡胶圈形成的腔体与泵腔连通，所说鼓形橡胶圈与后端密封间有轴向随动的冷却液腔，所说后端密封外侧有压紧调节装置。

本发明所说鼓形橡胶圈与泵体径向防转轴向移动的连接体，其主要作用是保证鼓形橡胶圈两端悬挂定位，并可以轴向伸缩移动，而径向又不会发生转动。它可以是鼓形橡胶圈端部外周上设有凹凸花键与泵体镶嵌连接、两侧连通的柔性(如橡胶等具有弹性变形材料)法兰连接体、柔性花环连接体等等。这些连接不仅满足上述要求，而且还能使鼓形橡胶圈外周与密封盒合围的空间与泵腔连通，泵腔内流体压力可以直接作用于鼓形橡胶圈表面，使鼓形橡胶圈可以随泵腔流体压力自动改变轴向压紧力。本发明一种较好连接方式为，前端(靠近叶轮端)采用花环、两侧连通法兰弹性体或花键与泵体连接，后端采用两面隔断的柔性盘片与泵体连接，这种连接方式，不仅具有组装方便，而且密封盒后部可不用再另设密封装置。尤其是前端采用径向较大的花环、两侧连通法兰弹性连接体，用于杂质料浆泵，可以确保料浆中沉砂不会给鼓形橡胶圈伸缩造成阻力。前端花环、两侧连通法兰弹性体与泵体连接，一种较好是外周边加工有例如凹凸键槽，通过类似花键配合形式与泵体定位偶合；后端盘片周边压合在泵体上，其盘面上设有径向可伸缩补偿的环状凹折，上述结构有利于鼓形橡胶圈两端轴向平衡微调，确保密封面配合处于最佳状态。

所说后端轴向压紧调节装置，一种较好是采用带定位的调节，如在调节器上设有防松动定位保险螺钉，或采用两个调节器，这样可以有效防止调节器在使用过程中的松动，固定调节压力，确保调节预应力。

本发明所说鼓形橡胶圈与后端密封间轴向可移动的冷却腔，其内的冷却液冷却动、静环密封釜，轴向可移动又有效保证了密封压力的可调。他可以采用加注流动的循环水；或封闭充有冷却液如油；还可以是在后端密封外侧再配以随动风轮冷却；还可以是在加装风轮后，在后端密封静环上设有散热孔和/或散热片。所说静环可以与静环座一体，也可以采用静环与静环座分体结构。为提高散热效果，此密封静环优选采用导热性好的材料如石墨、金属。

此外，为有效减小运转时密封面压紧力，可以采用在叶轮上设置背叶片，使密封部位形成负压。

为提高对前部密封釜的冷却及清洗密封面效果，本发明还可以在叶轮幅板近中心部位(径向靠近密封釜部位)，开有连通两侧的通孔，利用吸入口流体与密封部位流体压差，使输送液体可以进入密封釜部位，冷却和清洗密封釜。

此外，为防止鼓形橡胶圈过度受力(负压或正压过大)变形，造成密封端面比压不足或密封失效，本发明可以在鼓形橡胶圈外周弧面上设置凸起加强环，可以起到增强鼓形橡胶圈的抗压作用。为防止鼓形橡胶圈径向膨大堵塞两侧连通，在加强环外周面开有若干连通两侧的凹槽，供加强环两侧液体连通。此外还可以在鼓形橡胶圈内侧增设内承压筒，以有效防止停车时管路水锤冲击或泵腔内压力过高，对鼓形橡胶圈凸起弧面过度挤压内凹变形，造成密封失效。一种较好是鼓形橡胶圈后端连接盘片，优选采用L或U形形成的旋转体(带折起筒的法兰或一端相连的双筒体)，折起内筒伸入鼓形橡胶圈内侧可以减少密封部件。

为方便密封安装及更换，本发明所说双端面机械密封，优选采用前密封动环与轴套一体结构(也可以是密封动环固定在轴套一端)，通过轴套的连接作用，使前后密封釜、鼓形橡胶圈及后端压紧调节装置组成一体。这样不仅使整个密封可以成为一体，方便了密封的安装及更换，而且还可以将密封面压力预调固定后出厂，方便了非专业人员更换密封。

本发明离心泵用双端面机械密封，由于采用两端定位且轴向可同步移动的的鼓形橡胶圈，作两组动静环间的密封压力顶推元件，以及在后密封一侧设置可轴向移动的冷却液腔，和端部压紧调节装置。不仅可以使双端面密封压力可以根据泵腔内流体压力自动调节，使密封釜运行在最佳状态中，既防止泄漏，又减少了密封釜的磨损，极大延长了密封釜的使用寿命，还降低了无用轴功率消耗，节约能源；而且还使性能优良的双端面密封，可以用于腐蚀性介质及料浆的输送。有效克服了弹簧顶推双端面机械密封的缺陷，具有密封可靠，使用寿命长。鼓形橡胶圈前端与泵体间花键连接，后端带径向伸缩补偿连接，确保鼓形橡胶圈轴向端面平衡，有效消除了密封釜端面径向误差造成的不平行，显著提高了密封性能。后端压紧补偿、弧面上凸起加强环，均对鼓形橡胶圈压缩性变形有补偿作用，可以确保密封长期使用，仍具有良好密封性能。后密封部位外冷却及泵腔内输送介质对前密封冷却，不仅可以消除因泵腔内无介质时空转引起密封面发热烧坏密封的缺陷，而且对密封面有较好的清洗作用，也延长了密封釜的使用寿命。密封的整体结构，更具有更换装拆方便之优点。

以下结合几个具体优选实施方式，进一步说明本发明结构。

附图说明

图1为已有技术双端面机械密封基本结构示意图。

图2为本发明第一实施例结构示意图。

图3为本发明第二实施例结构示意图。

图4为鼓形橡胶圈与泵体连接示意图。

图5为图4A-A剖视结构示意图。

图6为本发明第三实施例结构示意图。

图7为图6B-B剖视结构示意图。

具体实施方式

实施例1：参见图2，本发明离心泵用双端面机械密封，包括叶轮后侧前后设置的由动密封环1与静密封环2及动密封环8与静密封环9组成的双端面密封，两组密封静环2和8间有径向膨大或缩小产生轴向伸缩的鼓形橡胶圈5压紧，外周有包围鼓形橡胶圈的密封盒4。鼓形橡胶圈前端外周径向有带通孔的橡胶法兰3与泵体连接，后端有无孔橡胶孔法兰片12与泵体连接，使鼓形橡胶圈悬挂于泵体，并轴向前后可移动。鼓形橡胶圈与后端密封间有轴向随动的密封环座6构成冷却盒，其上有注液口7，后端密封外侧有两片通过螺纹与轴套连接的压紧调节旋片10。密封动环1与轴套为一体，静密封环2、鼓形橡胶圈5及密封盒4、后密封环座6、后密封环8、9均套设于轴套，并由后端压紧组合成一体。后端动密封环9与轴套间有密封圈11密封，动密封环8与密封环座6呈一体。

实施例2：参见图3、4、5，如前述，叶轮背面有背叶片13，幅板径向近中心部位(靠近密封副部位)开有连通两侧的通孔14。鼓形橡胶圈凸起弧面上有凸起加强环15，周面上有若干连通两侧的缺口21。泵体与密封盒间有内圈带凹凸键槽的法兰环19，鼓形橡胶圈5前端径向连接花环(呈梅花型盘片，花辨间隙使盘片两侧呈水连通)外周有与之配合的凹凸，两者通过凹凸20卡接使鼓形橡胶圈径向定位；鼓形橡胶圈后端有插入的由L形形成的旋转体16(带折起筒的法兰)，其橡胶法兰面上有径向补偿的环状凹折17，法兰边被压合在密封盒端面，使鼓形橡胶圈呈悬空定位。后端密封后有随轴转动的冷却风轮18。

实施例3：参见图6、7，如前述，后部密封静环座6上有轴向冷却孔22。

实施例4：如前述，在鼓形橡胶圈内侧还可以设置辅助顶推弹簧(图中未给出)。

此外L形形成的旋转体还可以用横置的U形形成的旋转体代替；动密封环8与密封环座6为分体组装结构，等等，一些非实质性改变，均属本发明保护范围。

Claims

1、一种离心泵用双端面机械密封，包括叶轮，轴向前后设置、端面配合密封动、静环组成的双端面密封，顶推双端密封的弹性件，其特征在于所说弹性件为鼓形橡胶圈，所说鼓形橡胶圈两端分别有径向防转、轴向可移动的连接体与泵体连接，鼓形橡胶圈外周有密封盒封闭，密封盒与鼓形橡胶圈形成的腔体与泵腔连通，所说鼓形橡胶圈与后端密封间有轴向随动的冷却液腔，所说后端密封外侧有压紧调节装置。

2、根据权利要求1所述离心泵用双端面机械密封，其特征在于所说鼓形橡胶圈前端采用花环、两侧连通法兰弹性体或花键与泵体连接，后端采用两面隔断的柔性盘片与泵体连接。

3、根据权利要求2所述离心泵用双端面机械密封，其特征在于所说鼓形橡胶圈前端采用径向较大的花环、两侧连通法兰弹性体与泵体连接。

4、根据权利要求3所述离心泵用双端面机械密封，其特征在于所说花环、两侧连通法兰外周通过凹凸键槽与泵体偶合。

5、根据权利要求2、3或4所述离心泵用双端面机械密封，其特征在于所说后端两面隔断的柔性盘片面上有径向伸缩补偿的环状凹折。

6、根据权利要求1所述离心泵用双端面机械密封，其特征在于所说鼓形橡胶圈内侧有内承压筒。

7、根据权利要求5所述离心泵用双端面机械密封，其特征在于所说后端两面隔断的柔性盘片为L或U形形成的旋转体。

8、根据权利要求1所述离心泵用双端面机械密封，其特征在于后端密封外侧有随动风轮。

9、根据权利要求8所述离心泵用双端面机械密封，其特征在于所说后端密封静环上有散热孔和/或散热片。

10、根据权利要求1所述离心泵用双端面机械密封，其特征在于所说叶轮背面有背叶片，叶轮幅板近中心部位开有连通两侧的通孔。

11、根据权利要求1、2、3、4、6、7、8、9、或10所述离心泵用双端面机械密封，其特征在于所说前密封动环固定在轴套上，通过轴套的连接，使前后密封环、鼓形橡胶圈及压紧调节装置轴向组成一体。

12、根据权利要求11所述离心泵用双端面机械密封，其特征在于所说鼓形橡胶圈内侧轴向有补偿弹簧。