CN207145617U - 一种用于立式砂磨机的双端面机械密封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于立式砂磨机的双端面机械密封装置，包括压盖和套设在搅拌轴上的轴套，压盖套设在轴套上，轴套顶端沿径向向外侧延伸形成一盖环部，盖环部外圈沿轴向向下延伸形成环形外壁，环形外壁与轴套之间形成一环形槽；轴套上部和下部分别套设有上动环和下动环，上动环设置于环形槽内；压盖内壁中部沿径向向内侧延伸形成一环形凸起，环形凸起内壁分别沿轴向向上、下方向延伸，形成上导流套和下导流套，上导流套和下导流套将压盖和轴套之间的空腔分隔，以形成液体回路；压盖内壁上部和下部分别固定有上静环和下静环；本实用新型的双端面机械密封装置，提高了密封液的循环效率，使密封面液膜稳定性提高，密封使用寿命长。

Description

一种用于立式砂磨机的双端面机械密封装置

技术领域

本实用新型属于机械密封技术领域，具体涉及一种用于立式砂磨机的双端面机械密封装置。

背景技术

砂磨机广泛应用于石化、乳化、油漆、新能源等行业的搅拌打磨作业，其传统密封为填料、单端面或双端面弹簧式机械密封装置。特别在新能源的纳米级材料领域，砂磨机起到不可替代的作用。随着工艺的发展及要求，以往卧式砂磨机已经不能满足使用需求，立式砂磨机也逐渐应用起来，多数机械密封装配于搅拌筒顶部，其机械密封装置工作条件较为良好。但当设备传动机构置于下部时，整套设备布置整端合理，搅拌筒位于上部，此时密封装配于搅拌筒与轴承座之间，密封工作条件极差，在打磨纳米级材料作业时，主要存在以下问题：

1、双端面机械密封设置于搅拌筒底部，密封直接面对介质，其使用的媒介为溶剂及高硬度的磨粒金刚砂、氧化锆珠与介质混合，通过静子与转子搅拌叶相对运动将新材料打磨均匀，生成很多细小颗粒，设备运转一段时间后，这些细小颗粒沉积与挤入动静环辅助密封圈位置，使密封环浮动性变差或失去浮动性。

2、立式双端面弹簧密封对密封腔体排气比较敏感，若密封内部气体排不干净，则密封上端主密封会出现干摩擦，密封液循环遇到气阻无法循环，使用寿命短的问题。

3、双端面密封液循环时，因重力作用，阻隔液会优先冷却下部安全密封端面，上部主密封缺乏有效润滑，密封效果差。

例如，申请号为“200920037676.2”，名称为“泵用双重机械密封装置”的中国实用新型专利，该装置包括密封设置在泵体内壁上的压盖和密封套装在泵轴上的传动套以及设置在压盖与传动套之间的内、外两套机械密封；

内机械密封包括设置在压盖中的内静环和至少三根内弹簧、设置在传动套中的内动环，并且内动环、内静环与传动套间隙配合；外机械密封包括设置在压盖中的外静环、套装在传动套上的弹簧座和动环座，动环座中设置有外动环，所述的弹簧座中设置有至少三个轴向的弹簧孔，每个弹簧孔中设置有外弹簧，外弹簧将外动环与外静环抵压在一起，弹簧座的底部与压盖之间设置有连接槽，弹簧座的底部设置有至少两个与连接槽相通的轴向通孔，弹簧座的侧部设置有相应的与轴向通孔相通的径向通孔；压盖的内壁上设置有环状的导入槽和导出槽。

该方案通过弹簧座底部的轴向通孔将冷却液引入，借助离心力的作用，将冷却液从径向通孔中甩出，冷却液在泵送效应的作用下，对内、外机械密封中的摩擦面进行循环冲洗，将密封面产生的温度带走，延长机械密封装置的使用寿命。

但是，该结构内机械密封中对于右压盖和传动套右端（即泵轴处），没有密封措施，不能防止一些细小颗粒挤入机械密封内，这样会导致密封环浮动性变差，甚至划伤密封面，导致密封失效。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在技术问题，本实用新型提供了以下技术方案：

一种用于立式砂磨机的双端面机械密封装置，包括压盖和套设在搅拌轴上的轴套，所述压盖套设在所述轴套上，所述轴套顶端沿径向向外侧延伸形成一盖环部，所述盖环部外圈沿轴向向下延伸形成环形外壁，所述环形外壁与所述轴套之间形成一环形槽；

所述轴套上部和下部分别套设有上动环和下动环，所述上动环设置于所述环形槽内；

所述压盖内壁中部沿径向向内侧延伸形成一环形凸起，所述环形凸起内壁分别沿轴向向上、下方向延伸，形成上导流套和下导流套，所述上导流套和下导流套将所述压盖和轴套之间的空腔分隔，以形成液体回路；

所述压盖内壁上部和下部分别固定有上静环和下静环，所述上静环顶面与所述上动环底面贴合，所述下静环底面与所述下动环顶面贴合；

所述压盖外壁上开设有出液孔和进液孔。

作为本实用新型的进一步说明，所述轴套中部设置多条条形凸起，所述条形凸起与所述搅拌轴轴心线平行设置，所述条形凸起沿所述轴套外壁圆周面均匀分布；

所述轴套与搅拌轴之间设置有第一O型密封圈。

作为本实用新型的进一步说明，所述轴套上部卡套有用于抵触在所述上动环底面的第一挡环，所述轴套下部卡套有用于抵触在所述下动环底面的第二挡环；

所述上动环与所述环形外壁之间设置有第二O型密封圈，所述下动环与所述轴套之间设置有第三O型密封圈。

作为本实用新型的进一步说明，所述轴套顶面上沿周向设置有多个排气螺钉。

作为本实用新型的进一步说明，所述环形凸起上端面和下端面上均设置有多个弹簧孔，所述环形凸起上端面上的弹簧孔内设置有第一弹簧，所述环形凸起下端面上的弹簧孔内设置有第二弹簧；

所述第一弹簧顶端抵触在所述上静环底面上，所述第二弹簧底端抵触在所述下静环顶面上。

作为本实用新型的进一步说明，所述压盖和上静环之间设置有一异形挡圈，所述异形挡圈下方、压盖和上静环之间设置有第四O型密封圈；

所述压盖和下静环之间设置有第五O型密封圈。

作为本实用新型的进一步说明，所述上导流套和下导流套之间设置有一块折流挡板。

作为本实用新型的进一步说明，所述所述轴套和压盖之间通过多个定位块连接。

作为本实用新型的进一步说明，所述连接件沿轴向通过螺钉与所述压盖固定连接，所述连接件沿径向设置有一连杆，所述连杆伸入所述轴套外壁上部设置的环形凹槽内，以限制所述压盖和轴套之间的轴向位移。

与现有技术相比，本实用新型取得的有益效果为：

1、本实用新型的密封装置采用带压系统密封形式，密封液（又称阻隔液）的压力高于介质侧的压力1-3.5kgf/cm²，外部的密封液由进液孔进入流道，经导流孔首先进入上导流套处，冷却和冲洗主密封，轴套外径上开设的离心槽及压盖的内圈环槽内设置的折流挡板配合将一部分密封液输送至出液孔，另一部分通过压盖的内侧与下部连通的通孔，到达下部冷却安全密封端面，再经离心槽的离心运动产生负压，将密封液送至离心槽间隙，再产生正压经出液孔输送至外置的冷却罐，密封液在冷却罐与密封装置之间循环流动。由于砂磨机的转速相对较低，因此采用上述设计大大提高密封液的循环效率，使密封面液膜稳定性提高，密封使用寿命长。

2、轴套顶部设置有多个排气螺钉，利于密封运行前排放密封内部残余气体，密封液循环无气阻，循环畅通，密封端面润滑性能好，液膜稳定。

3、上、下静环采用多弹簧结构以提供弹力补偿，采用静止式安装，有适当间隙，通过密封圈及异形唇封配合，在设备运行时就能自动调节搅拌轴与密封腔的不同心情况，密封面的跟随性良好，能自动调节适应旋转轴的摆动或跳动，弹力均匀，密封端面比压稳定，密封效果好。

4、上动环在动环端面附近的轴套上设置有第一挡环,限制上动环移位。当密封系统压力不稳定时，特别是密封液压力瞬间低于介质压力时，根据液压原理，上动环被介质压力向密封液侧位移，上动环第二O型密封圈处会有细小镐珠入侵，时动环浮动性变差，杂质易于入侵动静环摩擦副，再者密封液压力恢复时动环难以复位。设置第一挡环后，可以有效限制上动环移位，杂质也难以入侵动环浮动部位。密封环浮动性优良，运行效果好。

以下将结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是双端面机械密封装置轴向剖视图。

图2是双端面机械密封装置径向剖视图。

图3是双端面机械密封装置俯视图。

图4是双端面机械密封装置压盖立体图一。

图5是双端面机械密封装置压盖立体图二。

图6是双端面机械密封装置轴套立体图。

图7是双端面机械密封装置异形挡圈结构示意图。

图中：1、压盖；2、轴套；3、搅拌轴；4、上静环；5、下静环；6、上动环；7、下动环；8、盖环部；9、环形外壁；10、环形槽；11、环形凸起；12、上导流套；13、下导流套；14、进液孔；15、出液孔；16、条形凸起；17、离心槽；18、第一O型密封圈；19、第一挡环；20、第二挡环；21、第二O型密封圈；22、第三O型密封圈；23、排气螺钉；24、第一弹簧；25、第二弹簧；26、异形挡圈；27、第四O型密封圈；28、第五O型密封圈；29、折流挡板；30、定位块；31、连杆；32、搅拌桶；33、搅拌叶；34、导流孔；35、通孔；36、内圈环槽。

具体实施方式

为进一步阐述本实用新型达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本实用新型的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，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创造的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

术语“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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

如图1、图2、图3所示，一种用于立式砂磨机的双端面机械密封装置，包括压盖1和套设在搅拌轴3上的轴套2，压盖1套设在轴套2上，轴套2顶端沿径向向外侧延伸形成一盖环部8，盖环部8外圈沿轴向向下延伸形成环形外壁9，环形外壁9与轴套2之间形成一环形槽10；轴套2上部和下部分别套设有上动环6和下动环7，上动环6设置于环形槽10内；压盖1内壁中部沿径向向内侧延伸形成一环形凸起11，环形凸起11内壁分别沿轴向向上、下方向延伸，形成上导流套12和下导流套13，如图4、图5所示，环形凸起11、上导流套12和下导流套13与压盖1为一体结构，上导流套12和下导流套13将压盖1和轴套2之间的空腔分隔，以形成液体回路；压盖1内壁上部和下部分别固定有上静环4和下静环5，上静环4顶面与上动环6底面贴合形成主密封，下静环5底面与下动环7顶面贴合形成安全密封；压盖1外壁上开设有出液孔15和进液孔14。

如图6所示，轴套2中部设置多条条形凸起16，条形凸起16于搅拌轴3轴心线平行设置，条形凸起16沿轴套2外壁圆周面均匀分布，每两条条形凸起16之间的缝隙形成离心槽17，便于密封液的流动；轴套2与搅拌轴3之间设置有第一O型密封圈18，轴套2顶部由多个沿径向设置的传动螺钉固定轴套2和搅拌轴3之间的相对位置，防止轴套2和搅拌轴3之间发生相对转动。

优选地，轴套2上部配有多个排气螺钉23，用于排出密封内部气体，以利于密封运转润滑。一般立式密封系统要顺畅循环流动，不能有气阻，特别是灌装密封液时，密封内部气体被赶到密封腔体最顶部，有气阻存在时，密封端面也可能会处于边界润滑状态，不利于密封端面液膜的稳定。有此排气设置后，在密封运行前充分排出残余气体，密封液循环正常、密封端面运行稳定，解决了“密封排气问题”。

优选地，轴套2上部卡套有用于抵触在上动环6底面的第一挡环19，轴套2下部卡套有用于抵触在下动环7底面的第二挡环20；上动环6与环形外壁9之间设置有第二O型密封圈21，下动环7与轴套2之间设置有第三O型密封圈22，该上动环6和下动环7均通过定位销固定，防止上动环6和下动环7与轴套2之间发生相对转动。

上静环4的上端贴紧上动环6，上静环4的外壁与压盖1上部的内壁贴紧，上静环4与压盖之间设置有第四O型密封圈27，以便密上封静环4与压盖1的密封；第四O型密封圈27上侧设有异形挡圈26，异形挡圈26内径与上静环4外径配合；上述上动环6通过第二O型密封圈21套设在轴套上部环形槽10中，形成介质侧静密封，有很好的浮动性；上动环6下部端面附近有第一挡环19装配在轴套上，用于限制上动环6在系统及介质压力不稳后的移位趋势。

如图1所示，环形凸起11上端面和下端面上均设置有多个弹簧孔，环形凸起11上端面上的弹簧孔内设置有第一弹簧24，环形凸起11下端面上的弹簧孔内设置有第二弹簧25；第一弹簧24顶端抵触在上静环4底面上，第二弹簧25底端抵触在下静环5顶面上。压盖1和上静环4之间设置有一异形挡圈26，异形挡圈26下方、压盖1和上静环4之间设置有第四O型密封圈27；压盖1和下静环5之间设置有第五O型密封圈28。上静环4和下静环5分别通过第四O型密封圈27和第五O型密封圈28浮动式配合在压盖1内部，并且通过第一弹簧24和第二弹簧25分别为上静环4和下静环5提供弹力补偿。

如图7所示，上述异形挡圈26的上端直段设有一个倾斜的凸缘，该凸缘的斜端面夹角a1，,范围为40-60度，凸缘内径的直段轴向长度b2，范围为0.3-0.8mm，径向h1，范围为0.4-0.8mm，内径直段有一倾角a2，范围为5-12度。在介质压力及O型圈5作用下，两倾角及夹角发生变化，致使异形挡圈26刃口较紧的与上静环4外径贴合但对静环的浮动性影响不大，但可阻止细小颗粒入侵异形挡圈26下侧，克服了“密封环浮动性差或失去浮动性”的问题。

优选地，如图1、图2所示，上导流套12和下导流套13之间设置有一块折流挡板29，该上导流套12和下导流套13之间形成的沟槽为内圈环槽36，在内圈环槽36内设置有一块沿轴向设置的折流挡板29，该折流挡板29与内圈环槽36以及离心槽17配合，将由进液孔14进入的密封液，导流至出液孔15处，经出液孔15送至外置的冷却罐，使密封液在冷却罐和密封装置之间循环流动。

优选地，轴套2和压盖1之间通过多个定位块30连接。连接件沿轴向通过螺钉与压盖1固定连接，连接件沿径向设置有一连杆31，连杆31伸入轴套2外壁上部设置的环形凹槽内，以限制压盖1和轴套2之间的轴向位移。该连接件包括一柱状本体和与该柱状本体相互垂直设置的连杆31，该连个插入轴套2外壁上的环形凹槽内，柱状本体通过螺钉与压盖1固定连接，当搅拌轴3带动轴套2转动时，连杆31沿该环形凹槽滑动，不会影响轴套2沿周向转动，但能够限制轴套2和压盖1之间不会发生沿轴向的滑动。

本实施例的机械密封装置采用系统为带压系统，其密封液又称阻隔液压力高于介质侧压力1-2.5kgf/cm²，在工作时，密封液由进孔进入由主密封装置与安全密封组成的密封腔体，外部密封液由压盖1上的进液口进入，经过内部导流孔34流至上导流套12与压盖1内壁之间的缝隙，到达上静环4和上动环6形成的主密封端面，并冷却润滑该密封端面；然后密封液流经过上导流套12，流至上导流套12和轴套2之间的缝隙，到达轴套2外壁上设置的离心槽17和压盖1内壁上的内圈环槽36位置，在轴套2转动时，密封液沿圆周转动，当接触到内圈环槽36内的折流挡板29时，密封液被阻挡，并且通过折流挡板29处的出液孔15，输送至外壁冷却罐内，形成冷却罐和密封装置之间的循环流动。

进一步地，在密封液到达轴套2外壁上设置的离心槽17和压盖1内壁上的内圈环槽36位置时，一部分密封液通过压盖1内部下导流套13处设置的通孔35，流入下导流套13与压盖1内壁之间的缝隙，到达下静环5与下动环7形成的安全密封端面，并冷却润滑该密封端面；然后带走摩擦热的密封液在经过下导流套13与轴套2之间的缝隙，达到轴套2外壁上设置的离心槽17和压盖1内壁上的内圈环槽36位置，由于离心槽17、内圈环槽36以及折流挡板29的配合，将此部分密封液通过出液孔15输送至外部冷却罐中，最后冷却罐中的密封液在经由进液孔14进入密封装，形成整个冷却循环。

需要指出的是，本实施例的密封装置下导流套13处的通孔35与内圈环槽36高压区连通，而下导流套13与轴套2之间的缝隙属于相对低压区，由于液体流动时，会从高压区流向低压区，所以密封液会从经通孔35流至上导流套12与压盖1之间的缝隙，再流至下导流套13与轴套2之间的缝隙，依次循环。

优选地，压盖1的上端设有搅拌筒，搅拌桶32与压盖1之间通过螺钉固定连接，并且搅拌桶32与压盖1之间通过O型密封圈密封，搅拌筒内盛放介质，搅拌轴3伸入搅拌筒内，搅拌叶33套设在搅拌轴3伸入搅拌筒的部分上；上述介质的压力范围为1-3.5bar。

优选地，所述密封液在密封腔内形成的压力高于介质内的压力，压力差约为1-2.5kgf/cm2，压力差使得介质向密封腔内渗透难度增大，以便提高密封效果；介质侧上部动、静环为外流型，正常操作条件下介质不会进入至密封端面。

由于砂磨机一般转速比较低，采用以上所述设计会提高密封液循环效率，提高密封面液膜的稳定性；克服了“双端面密封液循环时，因重力作用，阻隔液会优先冷却下部安全密封端面，上部主密封缺乏有效润滑，密封效果差”的问题。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于立式砂磨机的双端面机械密封装置，包括压盖（1）和套设在搅拌轴（3）上的轴套（2），所述压盖（1）套设在所述轴套（2）上，其特征在于：所述轴套（2）顶端沿径向向外侧延伸形成一盖环部（8），所述盖环部（8）外圈沿轴向向下延伸形成环形外壁（9），所述环形外壁（9）与所述轴套（2）之间形成一环形槽（10）；

所述轴套（2）上部和下部分别套设有上动环（6）和下动环（7），所述上动环（6）设置于所述环形槽（10）内；

所述压盖（1）内壁中部沿径向向内侧延伸形成一环形凸起（11），所述环形凸起（11）内壁分别沿轴向向上、下方向延伸，形成上导流套（12）和下导流套（13），所述上导流套（12）和下导流套（13）将所述压盖（1）和轴套（2）之间的空腔分隔，以形成液体回路；

所述压盖（1）内壁上部和下部分别固定有上静环（4）和下静环（5），所述上静环（4）顶面与所述上动环（6）底面贴合，所述下静环（5）底面与所述下动环（7）顶面贴合；

所述压盖（1）外壁上开设有出液孔（15）和进液孔（14）。

2.根据权利要求1所述的机械密封装置，其特征在于：所述轴套（2）中部设置多条条形凸起（16），所述条形凸起（16）与所述搅拌轴（3）轴心线平行设置，所述条形凸起（16）沿所述轴套（2）外壁圆周面均匀分布；

所述轴套（2）与搅拌轴（3）之间设置有第一O型密封圈（18）。

3.根据权利要求2所述的机械密封装置，其特征在于：所述轴套（2）上部卡套有用于抵触在所述上动环（6）底面的第一挡环（19），所述轴套（2）下部卡套有用于抵触在所述下动环（7）底面的第二挡环（20）；

所述上动环（6）与所述环形外壁（9）之间设置有第二O型密封圈（21），所述下动环（7）与所述轴套（2）之间设置有第三O型密封圈（22）。

4.根据权利要求3所述的机械密封装置，其特征在于：所述轴套（2）顶面上沿周向设置有多个排气螺钉（23）。

5.根据权利要求1所述的机械密封装置，其特征在于：所述环形凸起（11）上端面和下端面上均设置有多个弹簧孔，所述环形凸起（11）上端面上的弹簧孔内设置有第一弹簧（24），所述环形凸起（11）下端面上的弹簧孔内设置有第二弹簧（25）；

所述第一弹簧（24）顶端抵触在所述上静环（4）底面上，所述第二弹簧（25）底端抵触在所述下静环（5）顶面上。

6.根据权利要求5所述的机械密封装置，其特征在于：所述压盖（1）和上静环（4）之间设置有一异形挡圈（26），所述异形挡圈（26）下方、压盖（1）和上静环（4）之间设置有第四O型密封圈（27）；

所述压盖（1）和下静环（5）之间设置有第五O型密封圈（28）。

7.根据权利要求6所述的机械密封装置，其特征在于：所述上导流套（12）和下导流套（13）之间设置有一块折流挡板（29）。

8.根据权利要求1-7任一项所述的机械密封装置，其特征在于：所述所述轴套（2）和压盖（1）之间通过多个定位块（30）连接。

9.根据权利要求8所述的机械密封装置，其特征在于：所述连接件沿轴向通过螺钉与所述压盖（1）固定连接，所述连接件沿径向设置有一连杆（31），所述连杆（31）伸入所述轴套（2）外壁上部设置的环形凹槽内，以限制所述压盖（1）和轴套（2）之间的轴向位移。