CN202327106U - 带液力平衡结构的重型旋转式机械密封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带液力平衡结构的重型旋转式机械密封装置，包括主密封和辅助密封，动环的端面与轴套的一台阶面之间设有轴向销，轴向销上套装有一用来提供密封动静环端面初始闭合力的压力弹簧；动环上位于最小内径处的内孔表面上设有一圈凹槽，凹槽内设有一支撑圈；动环内孔表面与轴套之间及支撑圈的内口与轴套之间均设有间隙；动环内表面及轴套的外表面上、且在各自轴向上与支撑圈对正的位置处均设有多个沿周向上均布的液力平衡槽，有效解决离心力对密封性能的影响。本实用新型机械密封在使用过程中几乎不存在泄漏，而且功耗低，具有对轴(轴套)磨损小的特点，可有效地延长密封系统的使用寿命，不但节能降耗、同时保障了生产的安全可靠性。

Description

带液力平衡结构的重型旋转式机械密封装置

技术领域

本实用新型涉及一种机械密封装置，尤其涉及一种能克服离心力影响的重型旋转式机械密封装置。

背景技术

机械密封在国家有关标准中的定义：由至少一对垂直于旋转轴线的端面组成，在流体压力及补偿机构弹力共同作用下，以及辅助密封圈的配合下，该对端面保持贴合并相对滑动，而构成的防止流体泄漏的装置。由于机械密封有着工作可靠、泄露量小、能耗低、使用寿命长等优点，故在工业中获得了广泛的应用。

通常，大轴径、高转速、变工况的机械密封为规避零件自重及离心力对密封性能的影响而采用弹性元件静止式设计，这种静止式设计要求机械密封装置的安装空间较大，而实际设备无此改造空间或改造难度很大，在一定程度上限制了机械密封的应用；因此，利用旋转式机械密封结构紧凑、占用空间小的特点，研发出一种应对大轴径、高转速的机械密封独特的旋转补偿结构，以解决因补偿环(组件)重力、离心力的影响而导致的补偿力衰减(失效)以及变工况引起的端面突发开启瞬间闭合的问题，是在这一应用范围下的技术难题。

实用新型内容

针对上述现有技术，本实用新型提供一种带液力平衡结构的重型旋转式机械密封装置，该机械密封装置的密封性能稳定，使用过程中几乎不存在泄漏，而且功耗低，具有对轴(轴套)磨损小的特点，可有效地延长密封系统的使用寿命，不但节能降耗、同时保障了生产的安全可靠性。

为了解决上述技术问题，本实用新型带液力平衡结构的重型旋转式机械密封装置予以实现的技术方案是：该机械密封装置包括主密封和辅助密封，所述主密封包括由锁母锁紧在泵轴上的轴套，所述轴套上设有端盖，所述端盖内设有动环和静环，所述动环与静环组成一对密封端面；所述静环的端面与端盖上的一台阶面之间设有径向销，所述动环的端面与所述轴套的一台阶面之间设有轴向销，所述轴向销上套装有一压力弹簧，所述压力弹簧的两端分别与动环的端面和销孔的底面接触；所述动环上位于最小内径处的内孔表面上设有一圈凹槽，所述凹槽内设有一支撑圈；所述动环内孔表面与所述轴套之间及所述支撑圈的内口与所述轴套之间均设有间隙；所述动环内表面及所述轴套的外表面上、且在各自轴向上与所述支撑圈对正的位置处均设有多个沿周向上均布的液力平衡槽。

本实用新型带液力平衡结构的重型旋转式机械密封装置，其中，所述辅助密封由设置在所述静环、所述端盖、所述动环和所述轴套中的所有接触面之间的O型橡胶圈构成。所述主密封还包括有保护密封结构，所述保护密封结构采用软填料密封结构，包括由一顶丝安装于所述轴套与所述端盖之间的填料轴套、填料和填料压盖组成。所述动环与所述轴套之间的间隙为0.1mm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用实用采用径向支撑结构，即：在机械密封动环与密封轴套之间添加一摩擦系数极低材料制成的支撑环，保证动环与轴套之间微小的间隙(0.1mm)，通过支撑环支撑动环的自重及动环高速旋转产生的离心力，支撑环材料极低的摩擦系数保证密封系统免受因摩擦力导致的补偿力衰减。

本实用新型采用液力平衡结构，即：在机械密封的动环与轴套设计加工液力平衡槽，使密封系统在外接有压冷却及端面突发开启时，带压液体能迅速充满动环与轴套处的空间，瞬间达到动环轴向两侧压力一致，避免狭小间隙产生节流作用形成的密封端面反向开启力大于闭合力导致密封泄露失效。

综上，本实用新型消除了密封元件自身重力及离心力对密封性能的影响，保证了密封端面的可靠闭合，结构简单，操作性强。

附图说明

图1是本实用新型带液力平衡结构的重型旋转式机械密封装置轴向剖视图；

图2是图1中P-P剖切位置的局部放大剖面图。

图中：

1--轴套        2-端盖        3-动环        4-静环

5-填料轴套     6-锁母        7、8、10、11-O型橡胶圈    9-支撑圈

12-压力弹簧    13、14-销     15-填料              16-填料压盖

17-螺栓        18-顶丝       19、20-液力平衡槽

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细地描述。

如图1所示，本实用新型带液力平衡结构的重型旋转式机械密封装置，采用的是旋转式多弹簧平衡型机械密封，利用端面密封原理对泵输送介质进行动态密封。包括主密封和辅助密封，所述主密封包括由锁母6锁紧在泵轴上的轴套1，轴套1于安装设备轴台阶面上，所述轴套1上设有端盖2，所述端盖2内设有动环3和静环4，所述动环3与静环4组成一对密封端面；所述静环4的端面与端盖2上的一台阶面之间设有径向销14，所述动环3的端面与所述轴套1的一台阶面之间设有轴向销13，所述轴向销13上套装有一压力弹簧12，所述压力弹簧12的两端分别与动环3的端面和销孔的底面接触；本实用新型中所述辅助密封由设置在所述静环4、所述端盖2、所述动环3和所述轴套1中的所有接触面之间的O型橡胶圈构成。具体讲是：静环4通过一O型橡胶圈11和径向销14浮动地安装在端盖2上，动环3通过一O型橡胶圈10、轴向销14浮动地安装在轴套1上。

如图2所示，所述动环3上位于最小内径处的内孔表面上设有一圈凹槽，所述凹槽内设有一支撑圈9；所述动环3内孔表面与所述轴套1之间及所述支撑圈9的内口与所述轴套1之间均设有间隙；即：在该间隙处设有一浮动的支撑圈9，所述支撑环采用摩擦系数极低的聚四氟乙烯材料制成，以保证动环3与轴套1之间微小的间隙(0.1mm)，通过支撑环支撑动环的自重及动环高速旋转产生的离心力，以消除因振动和离心力造成的影响；另外，支撑环9材料极低的摩擦系数可以保证密封系统免受因摩擦力导致的补偿力衰减。

如图2所示，所述动环3内表面及所述轴套1的外表面上、且在各自轴向上与所述支撑圈9对正的位置处均设有多个沿周向上均布的液力平衡槽19、20，即：所述动环3和所述轴套1的一段内、外回转表面之间设有的液力平衡结构，在加工动环3时，在其内回转表面加工出液力平衡槽19，在加工轴套1时，在其外回转表面加工出液力平衡槽20，使整个密封系统在外接有压冷却及端面突发开启时，带压液体能迅速充满动环3与轴套1处的空间，瞬间达到动环轴向两侧压力一致，避免狭小间隙产生节流作用形成的密封端面反向开启力大于闭合力导致密封泄露失效。

如图1所示，本实用新型机械密封装置中的所述主密封还包括有保护密封结构，所述保护密封结构采用软填料密封结构，包括由一顶丝18安装于所述轴套1与所述端盖2之间的填料轴套5、填料15和填料压盖16组成，通过拧紧螺栓17对填料15进行压缩补偿以达到保护密封的功能，保障设备正常运转。

本实用新型密封装置的工作原理及过程是：

如图1，安装在轴套1上的动环3与通过轴向销13集成在端盖2上的静环4组成一对密封端面，由弹性元件(即压力弹簧12)及轴套1、锁母6、径向销14组成的传动机构带动下，使动环3与连接在泵轴上的轴套1一起传动旋转，并在压力弹簧12和泵送流体压力作用下，使密封端面紧密贴合，在辅助密封(O型橡胶圈7、8、10、11)的配合下，达到动态密封目的。

利用本实用新型实现冲洗、急冷或排液的功能：经泵吐出口接入泵输送介质通过内冲洗接口引入密封腔，对密封端面进行自冲洗；通过外接清洁水通过急冷接口引入密封端面与轴套之间，对密封装置进行冷却，循环进入的清洁水附带端面泄露介质通过排液接口进行收集排放。

本实用新型中保护密封结构的主要功能是：(1)对外接入的清洁急冷水启密封作用，(2)在主密封端面突发事故大量泄露时通过加力拧紧螺栓17对填料15进行压缩补偿以转换为主密封功能，保障设备正常运转。

经试验证明，本实用新型机械密封在使用过程中几乎不存在泄漏，而且功耗低，具有对轴(轴套)磨损小的特点，可有效地延长密封系统的使用寿命，不但节能降耗、同时保障了生产的安全可靠性。

尽管上面结合图对本实用新型进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (5)

1.一种带液力平衡结构的重型旋转式机械密封装置，包括主密封和辅助密封，所述主密封包括由锁母(6)锁紧在泵轴上的轴套(1)，所述轴套(1)上设有端盖(2)，所述端盖(2)内设有动环(3)和静环(4)，所述动环(3)与静环(4)组成一对密封端面；

所述静环(4)的端面与端盖(2)上的一台阶面之间设有径向销(14)，所述动环(3)的端面与所述轴套(1)的一台阶面之间设有轴向销(13)，所述轴向销(13)上套装有一压力弹簧(12)，所述压力弹簧(12)的两端分别与动环(3)的端面和销孔的底面接触；

其特征在于：

所述动环(3)上位于最小内径处的内孔表面上设有一圈凹槽，所述凹槽内设有一支撑圈(9)；所述动环(3)内孔表面与所述轴套(1)之间及所述支撑圈(9)的内口与所述轴套(1)之间均设有间隙；

所述动环(3)内表面及所述轴套(1)的外表面上、且在各自轴向上与所述支撑圈(9)对正的位置处均设有多个沿周向上均布的液力平衡槽(19、20)。

2.根据权利要求1所述的带液力平衡结构的重型旋转式机械密封装置，其特征在于：所述辅助密封由设置在所述静环(4)、所述端盖(2)、所述动环(3)和所述轴套(1)中的所有接触面之间的O型橡胶圈构成。

3.根据权利要求1所述的带液力平衡结构的重型旋转式机械密封装置，其特征在于：所述主密封还包括有保护密封结构，所述保护密封结构采用软填料密封结构，包括由一顶丝(18)安装于所述轴套(1)与所述端盖(2)之间的填料轴套(5)、填料(15)和填料压盖(16)组成。

4.根据权利要求1所述的带液力平衡结构的重型旋转式机械密封装置，其特征在于：所述动环(3)与所述轴套(1)之间的间隙为0.1mm。

5.根据权利要求1所述的带液力平衡结构的重型旋转式机械密封装置，其特征在于：所述支撑环(9)采用聚四氟乙烯材料制成。

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