CN210178922U - 一种填料密封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种填料密封装置，包括轴，轴外设有填料密封部件和端盖密封函，所述填料密封部件包括填料组压盖、浮动填料函、O型环、填料压盖和填料，所述填料组压盖与所述端盖密封函连接，组成球形壳体，所述浮动填料函安装在所述球形壳体内；所述O型环设于所述浮动填料函与端盖密封函之间，以对所述浮动填料函提供弹性；所述填料装于所述浮动填料函与轴之间，以对所述轴进行密封；所述填料压盖与所述浮动填料函连接，以将所述填料压紧在所述轴的表面。该填料密封装置利用浮动填料函和O型环对填料进行径向和倾斜补偿，以解决因轴的振动、偏摆和倾斜而导致的填料密封失效的问题。

Description

一种填料密封装置

技术领域

本实用新型总体涉及动设备密封技术领域，更具体地，涉及一种填料密封装置。

背景技术

填料密封又称压紧填料密封，俗称盘根，是最古老的一种密封结构，在我国古代的提水机械中，就是用填塞棉纱的方法来堵住泄漏的。填料密封因其结构简单，价格低廉，密封可靠，所以沿用至今。目前，填料密封主要用于机械行业中的过程机器和设备运动部分等动密封，比如离心泵、压缩机、真空泵、搅拌机、反应釜的转轴密封和往复式压缩机、制冷剂的往复运动轴封，以及各种阀门阀杆的旋动密封等。

常用的填料密封结构如图1所示，填料密封由填料12装于填料函11内，通过填料压盖13将填料12压紧在轴14的表面。填料12装入填料腔以后，经填料压盖13对它作轴向压缩，当轴14与填料12有相对运动时，由于填料12的塑性，使它产生径向压紧力，并与轴14紧密接触。由于轴14表面总有些粗糙，其与填料12只能是部分接触，而部分未接触。与此同时，填料12中浸渍的密封液被挤出，在接触面之间形成油膜，由于接触状态并不是特别均匀的，接触部位便出现“边界润滑”状态，称为“轴承效应”；而未接触的凹部形成小油槽，有较厚的油膜，接触部位与非接触部位组成一道不规则的迷宫，起阻止带压介质泄漏的作用，此称“迷宫效应”。由此可见，良好的填料密封在于维持“轴承效应”和“迷宫效应”，也就是说，要保持良好的润滑和适当的压紧。若润滑不良，或压得过紧都会使油膜中断，造成填料12与轴14之间出现干摩擦，最后导致烧轴和严重磨损。为此，需要经常对填料12的压紧程度进行调整，以便填料12中的密封液在运行一段时间流失之后，再挤出一些密封液，同时补偿填料12因体积变化所造成的压紧力松弛。

但在机械设备工作时，轴有较大的振动和偏摆，轴的中心与旋转中心之间将会出现较大偏心。如图2所示，若轴14的中心与旋转中心不重合，偏心距为e，则轴14与填料12之间最大间隙就为2e。间隙圆周的分布像月牙形，月牙形的间隙位置随着轴14的转动而周期性变化，导致填料12密封失效、寿命缩短。因此，对于有较大振动和偏摆的轴14来说，必须对其填料在径向方向进行补偿，否则，会加快填料12磨损，缩短密封寿命，降低密封效果。

同时，当机械设备工作时，轴可能因负荷不均或轴承故障而有较大的倾斜。如图3所示，当轴14发生倾斜时，首先会对填料12进行挤压，导致受压侧填料12磨损加快，同时加重对轴14的磨损，其次会在远离填料受压的一侧形成间隙，使填料12对轴14的有效密封集中在填料12中间的一小部分，这就极大地减少了填料12的有效密封距离。若轴14的倾斜过大，将会使轴14与填料函11和填料压盖13接触磨损。

当轴的振动、偏摆和倾斜同时发生时，会使填料密封在短时间内失效，因此，对于轴有较大的振动、偏摆和倾斜的填料密封，必须对其填料进行径向和倾斜补偿，否则，会更加地加快填料磨损，缩短密封寿命，降低密封效果，严重的将会损坏轴、填料函和填料压盖。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种填料密封装置，该装置可通过浮动填料函和O型环对填料进行径向和倾斜补偿，以解决因轴的振动、偏摆和倾斜而导致的填料密封失效的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种填料密封装置，包括轴，轴外设有填料密封部件和端盖密封函，所述填料组压盖与所述端盖密封函连接，组成球形壳体，所述浮动填料函安装在所述球形壳体内；所述O型环设于所述浮动填料函与所述填料组压盖和所述端盖密封函之间，以对所述浮动填料函提供弹性，并起到密封作用；所述填料装于所述浮动填料函与轴之间，以对所述轴进行密封；所述填料压盖与所述浮动填料函连接，以将所述填料压紧在所述轴的表面。

优选地，所述浮动填料函上设有支撑部，所述支撑部的顶端的端面是球形面的一部分，所述支撑部的顶端设有凹槽，用于固定所述O型环。

优选地，所述凹槽为圆弧形凹槽，所述凹槽的圆弧直径与所述O型环的截面直径相同。

优选地，所述浮动填料函与所述填料组压盖和所述端盖密封函之间设有两个或多个O型环。

优选地，所述两个或多个O型环沿所述填料组压盖与所述端盖密封函连接的接缝组成的平面对称设置在所述浮动填料函的支撑部上。

优选地，所述O型环为金属充气式O型环或橡胶O型环。

优选地，所述填料组压盖通过第一螺栓与所述端盖密封函连接，所述填料组压盖与所述端盖密封函之间设有O型密封圈。

优选地，所述填料压盖通过第二螺栓与所述浮动填料函连接。

优选地，所述填料组压盖与所述填料压盖之间留有空隙，以使所述填料压盖随所述浮动填料函浮动。

优选地，所述填料压盖和所述填料组压盖上分别设有能相互嵌合的吻合梁和吻合槽，以防止所述填料压盖随所述轴转动。

优选地，所述填料组压盖上设有冷却液孔，以向所述浮动填料函与所述填料组压盖和所述端盖密封函之间通入冷却液。

优选地，所述填料组压盖和所述浮动填料函上均设有冷却封液孔，以向所述填料内通入密封液。

相对于现有技术，本实用新型提供的一种填料密封装置，具有以下优势：利用浮动填料函和O型环对填料在径向方向进行补偿，使填料在径向方向保持浮动，以解决因轴的中心与旋转中心不重合而导致的填料密封失效的问题；当轴发生倾斜时，浮动填料函和O型环会在由填料组压盖和端盖密封函组成的球形壳体内旋转，对填料进行倾斜补偿，以解决因轴的倾斜而导致的填料密封失效的问题；该装置结构简单、成本低廉、安装维护方便，可以有效延长填料密封的使用寿命。

附图说明

图1为常用的填料密封结构示意图。

图2为轴的中心与旋转中心不重合的结构示意图。

图3为轴发生倾斜时的结构示意图。

图4为本实用新型提供的填料密封装置的透视图。

图5为图4中轴未发生倾斜时的填料密封装置的正视图。

图6为图4中轴发生倾斜时的填料密封装置的正视图。

图7为图4中填料密封装置的左视图。

图8为设有冷却液孔的填料密封装置的透视图。

图9为设有冷却封液孔的填料密封装置的透视图。

附图标记：

20-轴套， 21-轴，

22-端盖密封函， 23-填料组压盖，

24-浮动填料函， 241-支撑部，

242-凹槽， 25-O型环，

26-填料压盖， 27-填料，

28-第一螺栓， 29-第二螺栓，

210-O型密封圈， 211-空隙，

261-吻合梁， 231-吻合槽，

212-冷却液孔， 213-冷却封液孔，

214-封液环。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，参考标号是指本实用新型中的组件、技术，以便本实用新型的优点和特征在适合的环境下实现能更易于被理解。下面的描述是对本实用新型权利要求的具体化，并且与权利要求相关的其它没有明确说明的具体实现也属于权利要求的范围。

图4、图8和图9示出了本实用新型提供的填料密封装置的透视图，该透视图是以离心泵为例进行说明的，该透视图是将填料密封装置剖去四分之一体之后以显出内部结构的剖面图，当然在实际中，该填料密封装置是一个完整的整体。

如图4所示，该填料密封装置包括轴21，轴21外设有填料密封部件和端盖密封函22，所述填料密封部件包括填料组压盖23、浮动填料函24、O型环25、填料压盖26和填料27。

所述填料组压盖23与所述端盖密封函22连接，组成球形壳体，所述浮动填料函24安装在所述球形壳体内；所述O型环25设于所述浮动填料函24与所述填料组压盖23和所述端盖密封函22之间，以对所述浮动填料函24提供弹性，并起到密封作用；所述填料27装于所述浮动填料函24与轴21之间，以对所述轴21进行密封；所述填料压盖26与所述浮动填料函24连接，以将所述填料27压紧在所述轴21的表面。

上文中所述填料密封装置不单单适用于密封离心泵的泵轴，还可适用于压缩机、真空泵、搅拌机、反应釜的转轴和往复式压缩机、制冷剂的往复运动轴，以及各种阀门的阀杆的密封，以防止出现介质泄漏的现象。

所述轴21的外侧可以套有圆筒形的轴套20，以保护轴21不被磨损，当轴21正常转动时，轴套20随轴21同步转动。

所述填料组压盖23的作用是与所述端盖密封函22组成一个球形壳体，将所述浮动填料函24安装在球形壳体内。具体的，填料组压盖为半个球形壳体，端盖密封函为半个球形壳体。所述O型环25具有压缩变形的作用，设于所述浮动填料函24与所述填料组压盖23和所述端盖密封函22之间，可对所述浮动填料函23提供弹性，以起到缓冲补偿的作用。同时，设置于所述浮动填料函24与所述填料组压盖23和所述端盖密封函22之间的O型环25也起到密封作用，防止所述浮动填料函24与填料组压盖23和端盖密封函22之间的液体发生泄漏。

所述填料27是指被填充于浮动填料函24中的物料，以石墨、各种纤维为主要材料，根据不同的要求，也可采用碳纤维、铜丝、不锈钢、茵苛镍合金丝等材料加强。用作填料的材料应具备如下特性：有一定的弹塑性，当填料受轴向压紧时能产生较大的径向压紧力并紧密与轴接触；当轴存在少量偏心的，能有一定的浮动弹性；有足够的化学稳定性，既不污染介质，也不被介质所腐蚀、泡胀，填料中的密封液也不被介质溶解，填料本身不腐蚀密封面；自润滑性能良好，摩擦系数小并且耐磨；耐温性，当摩擦发热后能承受一定的温度；拆卸方便，制造简单、价格低廉。

所述填料压盖26可将填料27压紧在所述轴21的表面，使填料27受轴向压紧力，进而使填料27对轴21产生较大的径向压紧力。

填料27安装在浮动填料函24中，经填料压盖26对它做轴向压缩，当轴21运转时，轴21与填料27有相对运动，由于填料27的塑性，使它产生径向压紧力，使填料27与轴21紧密接触，进行密封。

在机械设备工作时，轴21有较大的振动和偏摆，根据填料密封原理和运行情况，需对填料密封部件增加径向补偿装置，以使填料27在径向方向保持浮动，避免因轴21的中心与旋转中心不重合而导致的填料27磨损、密封失效问题。因此，本实用新型提供的填料密封装置增加了浮动填料函24和O型环25，在轴21有较大的振动和偏摆时，安装在浮动填料函24与填料组压盖23和端盖密封函22之间的O型环受压缩变形，可对浮动填料函24进行径向补偿，进而使填料27在径向方向保持浮动，以解决因轴的中心与旋转中心不重合而导致的填料密封失效的问题。

图5示出了轴未发生倾斜时的填料密封装置的正视图。

如图5所示，所述浮动填料函24上设有支撑部241，所述支撑部241的顶端的端面是球形面的一部分，所述支撑部241的顶端设有凹槽242，用于固定所述O型环25。

所述浮动填料函24上设有多个支撑部241，多个支撑部241的顶端的端面是球形面的一部分，该球形面位于填料组压盖23与端盖密封函22组成的球形壳体的内部，且该球形面的球心与填料组压盖23与端盖密封函22组成的球形壳体的球心位置相同，即两者为同心球。同时，该球形面与填料组压盖23与端盖密封函22组成的球形壳体之间留有一定的空隙。所述O型环25设于空隙内，以对浮动填料函24提供弹性，并起到密封作用。具体为，O型环25固定在支撑部241的顶端的凹槽242内，以使O型环25与浮动填料函24一起浮动或转动，同时，浮动填料函24安装在端盖密封函22中，通过O型环进行径向和轴向定位。

所述凹槽242为圆弧形凹槽，所述凹槽242的圆弧直径与所述O型环25的截面直径相同，这种设置可将O型环25牢固限制在所述浮动填料函24上。

根据浮动填料函24的补偿要求和密封系统的压力，所述浮动填料函24与所述填料组压盖23和所述端盖密封函22之间可设有两个或多个O型环25。

所述两个或多个O型环25沿所述填料组压盖23与所述端盖密封函22连接的接缝组成的平面(图5中A-A面)对称设置在所述浮动填料函24的支撑部241上，从而使两个或多个O型环对浮动填料函24起到稳定补偿的作用。

所述O型环为金属充气式O型环或橡胶O型环，金属充气式O型环由无缝金属圆管弯制而成，环内填充惰性气体，形成正压，产生弹性，对浮动填料函24起到稳定补偿。金属充气式O型环可用橡胶O型环代替，或者两者共同使用。

所述填料组压盖23通过第一螺栓28与所述端盖密封函22连接，所述填料组压盖23与所述端盖密封函22之间设有O型密封圈210。该O型密封圈210为聚四氟乙烯材质，起密封作用。

所述填料压盖26通过第二螺栓29与所述浮动填料函24连接。

当轴21正常运转，不发生倾斜时，轴21与填料组压盖23和端盖密封函22连接的接缝组成的平面(图5中A-A面)相垂直，整个填料27都与轴21紧密接触，对轴的有效密封距离最长。

图6示出了轴发生倾斜时的填料密封装置的正视图。

如图6所示，当轴21发生倾斜时，轴21会对填料27进行挤压，在轴21的挤压下，浮动填料函24、O型环和填料压盖26会在由填料组压盖23和端盖密封函22组成的球壳内旋转，使填料27始终与轴21紧密接触，保持最长的有效密封距离。从图中可以看出，当轴21发生倾斜时，轴21与填料组压盖23和端盖密封函22连接的接缝组成的平面不垂直，而是成一角度，浮动填料函24、O型环和填料压盖26一起随轴21旋转，从而对填料27进行倾斜补偿，以解决因轴的倾斜而导致的填料密封失效的问题。

图7示出了填料密封装置的左视图。

如图7所示，所述填料组压盖23与所述填料压盖26之间留有空隙211，以使所述填料压盖26随所述浮动填料函24浮动。由于填料压盖26与浮动填料函24通过第二螺栓29固定，当浮动填料函24浮动或旋转时会带动所述填料压盖26一起浮动或旋转，因此，所述填料组压盖23与所述填料压盖26之间需留有一定空隙，以保证浮动或旋转所需。

所述填料压盖26和所述填料组压盖23上分别设有能相互嵌合的吻合梁261和吻合槽231，以防止所述填料压盖26随所述轴21转动，当填料压盖26不能随轴21转动时，浮动填料函24也就不能随轴21转动。

图8示出了设有冷却液孔的填料密封装置的透视图。

如图8所示，所述填料组压盖23上设有冷却液孔212，以向所述浮动填料函24与所述填料组压盖23和所述端盖密封函22之间通入冷却液，以对所述浮动填料函24和填料27进行冷却。

图9示出了设有冷却封液孔的填料密封装置的透视图。

如图9所示，所述填料组压盖23和所述浮动填料函24上均设有冷却封液孔213，以向所述填料27内通入密封液。

在填料密封装置中，通常需要向填料27中通入密封液，以对填料27起到很好的润滑作用，并及时带走密封腔的热量，并最终改善机械密封工作环境。密封液一般为不会与介质产生反应、污染的低粘度性油、水等，易挥发性的避免使用。常用的有软水、乙二醇、乙二醇+水、机油、白油等。当需要向填料27内通入密封液时，正对开孔的位置设有封液环214，封液环214对密封液起导流作用，形成密封腔。

本实用新型提供的一种填料密封装置的目的是延长填料密封使用寿命，确保密封系统的稳定运行。

本实用新型提供的一种填料密封装置，利用浮动填料函和O型环对填料在径向方向进行补偿，使填料在径向方向保持浮动，以解决因轴的中心与旋转中心不重合而导致的填料密封失效的问题；当轴发生倾斜时，浮动填料函和O型环会在由填料组压盖和端盖密封函组成的球形壳体内旋转，对填料进行倾斜补偿，以解决因轴的倾斜而导致的填料密封失效的问题；该装置结构简单、成本低廉、安装维护方便，可以有效延长填料密封的使用寿命。

应该注意的是，上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

Claims (10)

1.一种填料密封装置，其特征在于，包括轴(21)，轴(21)外设有填料密封部件和端盖密封函(22)，所述填料密封部件包括填料组压盖(23)、浮动填料函(24)、O型环(25)、填料压盖(26)和填料(27)，

所述填料组压盖(23)与所述端盖密封函(22)连接，组成球形壳体，所述浮动填料函(24)安装在所述球形壳体内；

所述O型环(25)设于所述浮动填料函(24)与所述填料组压盖(23)和所述端盖密封函(22)之间，以对所述浮动填料函(24)提供弹性，并起到密封作用；

所述填料(27)装于所述浮动填料函(24)与轴(21)之间，以对所述轴(21)进行密封；

所述填料压盖(26)与所述浮动填料函(24)连接，以将所述填料(27)压紧在所述轴(21)的表面。

2.根据权利要求1所述的填料密封装置，其特征在于，所述浮动填料函(24)上设有支撑部(241)，所述支撑部(241)的顶端的端面是球形面的一部分，所述支撑部(241)的顶端设有凹槽(242)，用于固定所述O型环(25)。

3.根据权利要求2所述的填料密封装置，其特征在于，所述凹槽(242)为圆弧形凹槽，所述凹槽(242)的圆弧直径与所述O型环(25)的截面直径相同。

4.根据权利要求3所述的填料密封装置，其特征在于，所述浮动填料函(24)与所述填料组压盖(23)和所述端盖密封函(22)之间设有两个或多个O型环(25)。

5.根据权利要求4所述的填料密封装置，其特征在于，所述两个或多个O型环(25)沿所述填料组压盖(23)与所述端盖密封函(22)连接的接缝组成的平面对称设置在所述浮动填料函(24)的支撑部(241)上。

6.根据权利要求5所述的填料密封装置，其特征在于，所述O型环(25)为金属充气式O型环或橡胶O型环。

7.根据权利要求1所述的填料密封装置，其特征在于，所述填料组压盖(23)通过第一螺栓(28)与所述端盖密封函(22)连接，所述填料组压盖(23)与所述端盖密封函(22)之间设有O型密封圈(210)。

8.根据权利要求1所述的填料密封装置，其特征在于，所述填料压盖(26)通过第二螺栓(29)与所述浮动填料函(24)连接。

9.根据权利要求1所述的填料密封装置，其特征在于，所述填料组压盖(23)与所述填料压盖(26)之间留有空隙(211)，以使所述填料压盖(26)随所述浮动填料函(24)浮动。

10.根据权利要求9所述的填料密封装置，其特征在于，所述填料压盖(26)和所述填料组压盖(23)上分别设有能相互嵌合的吻合梁(261)和吻合槽(231)，以防止所述填料压盖(26)随所述轴(21)转动。

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