CN204003589U - 一种防腐离心泵轴机械密封 - Google Patents
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Abstract
一种防腐离心泵轴机械密封，包括套于泵轴上端面配合的密封动环、静环以及顶推静环的弹性体，所说顶推静环的弹性体为球形橡胶圈，所述顶推静环的弹性体设置于前端与泵壳固接的密封盒内，密封盒末端连接有密封压盖，所述密封压盖上设置有密封圈与泵轴轴套密封，使轴套与球形橡胶圈内壁区隔成密闭腔体，球形橡胶圈一端设置有定位盘，定位盘上开设有孔或边缘开有缺口，使密封盒中球形橡胶圈外侧腔体与泵腔内的流体贯通。既能外接冷却水，适应开空机的岗位，又能克服泵腔内输送流体对轴密封动静环产生牵拉和反向顶推的危害。
Description
技术领域
本发明涉及防腐离心泵领域，尤其涉及防腐离心泵的轴密封。
背景技术
市场上的防腐离心泵的轴密封大多为机械密封，而无论是双端面还是单端面的机械密封，动静环之间的闭合力，都是来自金属弹簧的顶推。用金属弹簧就需用弹簧座、固定套等固定件。众多的金属固定件，由于抗腐蚀性能较非金属差，尤其是不耐含氯离子和氟离子介质的腐蚀，所以金属结构的机械密封极易被介质腐蚀损坏。
为了解决上述存在的不足，本发明人发明了一种由非金属材料构成的耐腐泵轴密封（见图1）。该密封由动环1和静环2及球形橡胶顶圈3组成，由于不需用金属弹簧顶推静环，不需配置弹簧座等组件，所以所有密封部件都采用非金属材料制作，有效解决了离心泵轴密封的防腐难题。但是该密封设置的冷却水系统为内冷却系统，就是说动静环旋转磨擦产生的热量，只能依靠泵腔内的输送流体冷却，而当泵机出现断流或空转时，动静环就会因干磨擦升温而烧坏。以碳化硅材质的动静环为例，动静环磨擦釜之间的比压在0.025MPa/cm2的状态下，以每秒4.5米的线速度空转1分钟，动静环端面的温度就会达到200℃，时间加长，温度还会上升，对轴密封的破坏极大。
为了解决密封不能空机运转的难题，本发明人在专利200420062607.4又公开了一种带水冷却的以球形橡胶圈顶推静环的轴密封（见图2）。该密封可以加注冷却水进入动静环部位，起到冷却作用，因此可以在泵机无液、脱液的情况下开机运行，也不会损坏密封。但是该结构密封也存在着以下缺点：为了防止冷却水过流系统与输送液之间窜流，在两个腔体之间需设有隔断3.1，隔断如果采用钢性材料，就会导致密封静环2不会轴向位移，使密封失效。专利中所述隔断是采用橡胶制作的柔性可绕隔断，这种内外腔体隔断的缺陷在于：泵体内流体压力大于冷却水腔压力时，泵腔的流体压力就会作用于隔断，进而反向顶推静环2，使静环2和动环1分离，产生漏液；而在泵腔液体压力小于外接冷却水腔的压力时，液体就会拉吸柔性隔断3.1，使静环2和动环1之间的比压增加，进而使动静环之间的磨损加剧，缩短了密封的寿命。因此该密封也不能满足客户的需求，尚有改良空间。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种既能外接冷却水，适应开空机的岗位，又能克服泵腔内输送流体对轴密封动静环产生牵拉和反向顶推的危害，由非金属材料组合而成的防腐离心泵轴机械密封。
为实现本发明目的，提供了以下技术方案：一种防腐离心泵轴机械密封，包括套于泵轴上端面配合的密封动环、静环以及顶推静环的弹性体，所说顶推静环的弹性体为球形橡胶圈，其特征在于所述顶推静环的弹性体设置于前端与泵壳固接的密封盒内，密封盒末端连接有密封压盖，所述密封压盖上设置有密封圈与泵轴轴套密封，使轴套与球形橡胶圈内壁区隔成密闭腔体，球形橡胶圈一端设置有定位盘，定位盘上开设有孔或边缘开有缺口，使密封盒中球形橡胶圈外侧腔体与泵腔内的流体贯通。通过此种设置使流体压力一致，这样就不会存在泵腔内输送流体拉吸和顶推静环的后果，使动静环之间的比压不受泵腔内输送流体的作用而变化，使密封能稳定正常工作。
作为优选，密封压盖两侧设置有开设进、出液水孔，所述进、出液水孔连通密闭腔体。也可以另设有水冷通孔连通密闭腔体。
为了防止球形橡胶圈在密封盒中，随主轴的转动损坏静环，定位盘外周和密封盒的内壁上均设有相互配接的防转凹部和凸台，防止泵启动时产生的脉冲扭力，扭动静环，进而扭动球形橡胶圈造成密封的损坏，提升密封的可靠性。
作为优选，密封压盖由内层塑料压盖和外层金属压盖组成，密封圈设置在塑料压盖与金属压盖之间。
作为优选，进、出液水孔开设于密封压盖的塑料压盖两侧。
作为优选，静环和球形橡胶圈的结合部位设置有对应的凹部和凸台，互补偶合安装。增加密封件中静环与球形橡胶圈的抗扭性能，防止在泵机启动时，静环从球形橡胶圈上脱落。
为了提升设在密封压盖上的，密封冷却水的橡胶圈的寿命，有效措施是要降低冷却水腔体中水的压力，如能控制在常压状态下，就能大幅度提升后端冷却水密封圈的寿命。为解决此问题，较好的方法是改变进出口水孔的截面积，把出液口水嘴的流道加大，让密封腔的冷却水进的慢，出的快，这样就保证了腔体中的水压不会上升，也保证了冷却水系统的安全可靠性。优选冷却水出液口孔径的截面积大于进液口孔截面积的至少一倍以上。为了防止泵在停车时产生的水锤，使泵腔内流体压力骤然升高，并过度挤压球形橡胶圈的外周，使球形橡胶圈变形，而损坏密封，可以在球形橡胶圈的内腔设置环状撑环。用撑环的强度防止球体的变形。为使撑环既有强度，又有防腐性能，较好的方法为选用表面滚塑后的金属撑环。
本发明的有益效果：有极好的防腐性能，因为整个密封组件中可以不用一点金属材料，因此不存在锈蚀、腐蚀可能，与金属结构的泵轴密封相比，能适用各种含氯离子、氟离子的介质，而金属密封却不适用；结构简单，方便安装：整套密封不论规格大小，只有5个组件，比起其它类型的机械密封，结构要简单很多，安装很方便；提升了适用范围，因为在内腔加注了冷却水，与原有技术的球形橡胶圈密封比，不仅能在泵机空运转的状态下使用，还能输送含固量在15%以上的料浆，而原有的技术不适用此类工况。还可以适用于低位槽液体的吸送；由于在球形橡胶圈的内腔增加了撑环，提升了泵的抗水锤性能，也同时提升了密封的稳定性；有极好的社会经济效益，密封改良后的防腐泵，可以用于烟气脱硫的循环泵，硫酸行业的各类稀酸循环泵，由于密封使用寿命长、成本低、比常规的金属机械密封造价低60%，因此会对使用企业和社会经济带来很好的效益。
附图说明
图1为现有不带冷却水的轴密封示意图。
图2为现有带冷却水的轴密封示意图。
图3为该发明泵轴密封示意图。
图4为图3的A-A剖视图。
图5为球形橡胶圈的轴测图。
图6为静环的轴测图。
具体实施方式
选取制造进口直径为300mm，出口为250mm，流量为每小时1200m3/h，出口压力在0.3MPa的衬塑型防腐循环泵，分别加工制作衬塑泵壳9、泵盖8、主轴12、轴承座13、叶轮10等组件，再制作内腔带凸部的密封盒6、带防扭盘的球形橡胶圈3，并在球形橡胶圈3的定位盘3.1上加工成凹槽3.1.2，在球形橡胶圈3的一端内腔设置几个凸部3.2，再加工好带凹槽2.1的碳化硅静环2和动环1，再用模压成型的方法，用聚丙烯材料制作密封塑料压盖5.1，并在密封塑料压盖上加工并设置加注冷却水的流道5.1.1，再依次加工撑环7、轴套11。
然后组装防腐泵的各部件，组装密封时，球形橡胶圈一端内腔中的凸部3.2，安装在静环2上的凹槽2.1内。把密封盒内腔壁上的凸部6.2装入球形橡胶圈3上定位盘3.1上的凹槽3.1.1内，在球形橡胶圈的内腔装入撑环7，再把球形橡胶圈3的一端，套入带冷却水嘴4、带橡胶密封圈5.3、带“L”形安装段5.1.2的密封盒压盖上，进而与主轴12、轴座13、轴套11、静环2、叶轮10、泵盖8等组件组合安装、调试、油漆后即得到能加注冷却水、能空运行、密封组件中无金属件的、防腐性能好的、使用寿命长的离心泵。
本发明中的防腐离心泵，包括过流部件为塑料、防腐金属合金和其它非金属材料的离心泵。
本发明中所述的球形弹性橡胶圈的材质可以为氟橡胶、三元乙丙烯、丁晴胶、氯丁胶等多种橡胶中的任何一种。
为了增加橡胶圈3的强度，可以在橡胶圈体上做增强处理，例如填充网、布、纺织物和钢丝等材料，以增强橡胶球体的抗压力强度。
Claims (10)
1.一种防腐离心泵轴机械密封，包括套于泵轴上端面配合的密封动环、静环以及顶推静环的弹性体，所说顶推静环的弹性体为球形橡胶圈，其特征在于所述顶推静环的弹性体设置于前端与泵壳固接的密封盒内，密封盒末端连接有密封压盖，所述密封压盖上设置有密封圈与泵轴轴套密封，使轴套与球形橡胶圈内壁区隔成密闭腔体，球形橡胶圈一端设置有定位盘，定位盘上开设有孔或边缘开有缺口，使密封盒中球形橡胶圈外侧腔体与泵腔内的流体贯通。
2.根据权利要求1所述的一种防腐离心泵轴机械密封，其特征在于密封压盖两侧设置有开设进、出液水孔，所述进、出液水孔连通密闭腔体。
3.根据权利要求1所述的一种防腐离心泵轴机械密封，其特征在于另设有水冷通孔连通密闭腔体。
4.根据权利要求1所述的一种防腐离心泵轴机械密封，其特征在于定位盘外周和密封盒的内壁上均设有相互配接的防转凹部和凸台。
5.根据权利要求1所述的一种防腐离心泵轴机械密封，其特征在于密封压盖由内层塑料压盖和外层金属压盖组成，密封圈设置在塑料压盖与金属压盖之间。
6.根据权利要求2所述的一种防腐离心泵轴机械密封，其特征在于进、出液水孔开设于密封压盖的塑料压盖两侧。
7.根据权利要求1所述的一种防腐离心泵轴机械密封，其特征在于静环和球形橡胶圈的结合部位设置有对应的凹部和凸台，互补配合安装。
8.根据权利要求1所述的一种防腐离心泵轴机械密封，其特征在于冷却水出液口孔径的截面积大于进液口孔截面积至少一倍。
9.根据权利要求1所述的一种防腐离心泵轴机械密封，其特征在于球形橡胶圈的内腔设置环状撑环。
10.根据权利要求9所述的一种防腐离心泵轴机械密封，其特征在于环状撑环为表面滚塑后的金属撑环。
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