CN212106922U - 一种组合式干磨机封 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了应用于机械密封领域的一种组合式干磨机封，其结构包括套设于轴套的节流环、垫圈、腔体、大气侧静环压盖、限位块以及密封组件，节流环外套连接于轴套的一端，则外套于节流环的垫圈螺钉连接于腔体的一端，腔体、大气侧静环压盖和限位块依次螺钉连接紧固，并与轴套之间包围形成密封腔室，该轴套开设有用于卡合限位块端部的集装限位槽，垫圈朝向轴套延伸形成中间环板并将密封腔室划分分别开设有氮气进气口的第一密封腔室和第二密封腔室，则密封组件的碳环密封组件和干磨密封组件分别装配于第一密封腔室和第二密封腔室。该装置利用碳环密封和干磨机封的配合式应用减少了密封气体的外泄，提升了装置的密封效果以及工作性能。

Description

一种组合式干磨机封

技术领域

本实用新型涉及机械密封领域应用的一种组合式干磨机封。

背景技术

在生产过程中，当涉及氯气、一氧化碳等有毒有害气体的密封操作时，通常采用干气密封进行结构的连接密封操作。该干气密封是20世纪60年代末期在气体动压轴承的基础上通过对机械密封进行根本性改进发展起来的一种新非接触式密封，主要是通过在机械密封动环上增开了动压槽以及随之相应设置了辅助系统而实现密封端面的非接触运行。随着技术的进步以及结构的改进，该干气密封形成了较为成熟的技术体系以及优良的密封效果，但是其造价昂贵，对辅助系统的的要求较高，进而增大了用户的应用成本。因此，成本低廉的碳环密封应运而生，该碳环造价低且辅助系统简单。但是该设置方法虽可阻止介质的外泄，但是注入的密封气体会从机械密封的两端进行气体的溢出，即分别向介质侧以及大气侧的泄露，氮气消耗太大，增大了应用成本，同时不利于生产环境的保持，降低了生产加工质量以及工作环境的维护。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是提供一种有效降低生产成本的组合式干磨机封。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种组合式干磨机封，包括依次套设于轴套的节流环、垫圈、腔体、大气侧静环压盖、限位块以及密封组件，所述节流环外套于轴套的一端并实现周向沿垂直于轴线方向的螺钉连接，所述垫圈外套于节流环，所述腔体的一端内套于垫圈的一端，并利用周向沿平行于轴线方向设置的若干螺钉实现紧固连接，所述螺钉的端部内嵌于垫圈，所述腔体的另一端与大气侧静环压盖的一端贴合并实现周向螺钉连接，所述大气侧静环压盖包括螺钉连接于腔体的腔体连接环端和另一与限位块相连的大气侧端，所述限位块贴合于大气侧端并实现周向螺钉紧固连接，所述轴套开设有用于卡合限位块端部的集装限位槽，

所述大气侧端朝向轴套延伸形成传动限位端，所述垫圈、腔体、大气侧静环压盖与轴套之间形成密封腔室，所述垫圈朝向轴套延伸形成中间环板并将密封腔室分别划分为第一密封腔室和第二密封腔室，所述第一密封腔室、第二密封腔室分别开设与外部气体相连的介质侧进气口、大气侧进气口，所述密封组件包括分设于第一密封腔室和第二密封腔室的碳环密封组件和干磨密封组件。

进一步的是，所述介质侧进气口开设于腔体，所述大气侧进气口开设于大气侧静环压盖，所述中间环板与轴套之间形成流通间隙。

进一步的是，所述第一密封腔室由节流环、垫圈、腔体、中间环板和轴套包围形成，所述碳环密封组件包括若干由压板组件、碳环和弹簧组成的密封单元，所述压板组件沿轴线依次内套于第一密封腔室并分割形成若干环形密封腔，所述碳环内套于环形密封腔内并与压板组件实现销连接，所述弹簧外套于碳环，所述碳环的内表面贴附于轴套，所述轴套于第一密封腔室对应位置外覆有耐磨层，所述压板组件开设有一端与介质侧进气口相连通、另一端朝向轴套的传送孔道。

进一步的是，所述干磨密封组件包括弹簧座、推环、动环和静环，所述弹簧座的一端外套紧固于轴套，另一端延伸并与轴套包围形成限位驱动环槽，所述推环和动环依次内套于限位驱动环槽，所述弹簧座朝向推环开设有用于放置限位弹簧的弹簧孔位，所述限位弹簧延伸出弹簧孔位的一端呈压缩状态抵触于推环，所述动环另一延伸出弹簧座的端部为动环环片，所述动环环片为过盈装配于动环的干磨石墨环，所述干磨石墨环的端面与销连接于传动限位端的静环实现干磨密封配合。

进一步的是，所述轴套凸设有定位凸环，所述弹簧座朝向中间环板的端面底部抵触于定位凸环的端面。

进一步的是，根据所述静环为朝向动环外径增大的截面“L”型结构，所述传动限位端朝向动环开设有与静环相匹配的多级阶梯环槽，所述多级阶梯环槽包括内径递增的第一阶梯环槽和第二阶梯环槽，所述静环内套于第一阶梯环槽和第二阶梯环槽，并与第一阶梯环槽的端面实现沿平行于轴线方向的销连接，所述静环的另一端面延伸出多级阶梯环槽与动环的端部实现密封配合，所述静环与第二阶梯环槽相对包围形成环形密封槽位。

进一步的是，所述轴套的一端形成静环槽位，所述动环的一端密封套设于轴套，另一端延伸至静环槽位，所述动环环片外套于静环槽位并形成环状间隙，所述静环、传动限位端套设于静环槽位的另一端部。

进一步的是，所述大气侧进气口朝向静环槽位，并与动环环片和静环74的配合面相对应。

本实用新型的有益效果是：

1、该装置的结构设置，实现了碳环密封和干磨机封的配合式应用，此时只要阻止介质外泄的气源即可，不需考虑气体往大气端的泄露，进而减少了气体的消耗，同时连接形成的集装式装配有效提升了密封相对稳定性以及密封质量；

2、介质侧进气口和大气侧进气口的结构设置，保证了密封组件的相对工作稳定性，更易实现气源与密封组件的适配性，提升密封质量，另一方面实现了结构的布局稳定性以及合理性，即避免了进气口的开设对结构部件强度的影响，又提升了进气口气源的目标腔室的到达效果；

3、中间环板一方面可对密封腔室进行分割操作，提升装置的布局效果，另一方面可辅助实现对密封组件的定位稳定性，提升定位密封质量，与此同时提了密封组件的装配以及后续维护质量，避免了对配合密封组件的连接质量的影响，保证了装配效果，此外中间环板可对介质侧进气口和大气侧进气口的端口进行分离，保证目的气源的工作效果，同时利用与轴套之间的流通间隙进行混合溢出，保障了气体的流通路径规范性，更易于调配效果的可控性，且利用整流路径提升压力以及密封质量；

4、定位凸环给予弹簧座一定的轴向作用力，提升了定位效果，以及密封工作稳定性，同时可直接利用加工进行定位凸环的位置统一生产，更易于结构装配质量，保证了结构密封效果，进一步提升了装配效率；

5、所述干磨密封组件中静环与多级阶梯环槽的对应关系，一方面提升了结构的连接稳定性已经静环的定位效果，另一方面利用阶梯端面的内套于其端面形成环形密封槽位，即可形成两组相对挤压作用力对内部的密封组件进行施力操作，进而实现对两组端面的密封操作，提升结构定位效果，同时减小了加工成本，避免了环槽结构的额外加工，提升了生产效率以及精细加工；

6、静环槽位的设置，一方面可保证动环与轴套的套设驱动稳定性，另一方面可利用轴套的外径减少实现静环相对动环的位移，进而易于实现动环的端面与静环端面的配合关系的调节，提升结构的装配效果以及相对作用力和合理布局，且易于实现第二密封腔室的空间拓展，提升工作组件的安装效果，并为气源提供较大的充盈空间，同时提升了结构的散热效果，保证了工作稳定性，此外，利用环状间隙平衡机封结构，提高耐压等级，扩大装配实用性；

7、该大气侧进气口与干磨石墨环的配合应用，保证了气源于第二密封腔室处的密封填充效果以及气体流向与干磨密封组件的配合效果，同时易于实现干磨性能以及密封效果的提升和使用寿命的延长。

附图说明

图1为本实用新型的一种组合式干磨机封的整体结构示意图；

图2为图1中A区域的结构放大示意图；

图中标记为：1、轴套；11、定位凸环；12、静环槽位；13、集装限位槽； 14、耐磨层；2、节流环；3、垫圈；4、腔体；41、介质侧进气口；42、连接内孔；43、限位环槽；44、中间环板；5、大气侧静环压盖；51、大气侧进气口； 52、限位凸环；53、传动限位端；54、密封槽位；6、碳环密封组件；61、碳环； 62、弹簧；63、压板组件；64、圆柱销；7、干磨密封组件；71、弹簧座；711、弹簧孔位；72、推环；73、动环；731、动环环片；74、静环；75、防转销；8、限位块；9、密封垫圈。

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进一步说明。

如图1至2所示，该干磨机封的结构包括外套于轴套1的节流环2、垫圈3、腔体4、大气侧静环压盖5、限位块8以及密封组件。该轴套1的一端形成外径缩小的卡槽用于节流环2的外套操作，此时外套于轴套1的节流环2的底部利用沿垂直于轴线方向的凹端紧定螺钉实现与轴套1处卡槽的紧固连接，该凹端紧固螺钉的端部内嵌于节流环2，进而避免端部对后续结构组装路径的影响。该轴套1的底部位于卡槽内，由于外径大于轴套1的外径，因此其外环端延伸出轴套1的外表面而形成凸出的环形挡件。该垫圈3外套于节流环2，且朝向腔体 4的端部外沿延伸与轴套1包围形成环槽，则腔体4的端部内套于环槽内并实现端面的贴合，进而利用沿平行于轴线方向的螺钉实现周向紧固连接。该连接螺钉依次穿设连接于垫圈3和腔体4，其端部内嵌于垫圈3内，进而实现连接件的内置。腔体4的另一端部与大气侧静环压盖5的一端贴合并实现周向螺钉连接, 此时连接螺钉可如图所示穿设进入腔体4进而与大气侧静环压盖5进行连接，进而使其端部内置于腔体4内。为保证连接相对位置的稳定性，大气侧静环压盖5的腔体连接端的内环朝向腔体4延伸形成限位凸环52，并于限位凸环52的根部进行密封环槽的开设，并进行密封垫圈9的安装。该腔体4于限位凸环52 的对应位置开设有限位环槽43，在连接过程中，限位凸环52内套于限位环槽 43进而对大气侧静环压盖5与腔体4的相对位置进行限定，此时沿限位环槽43 的轴线方向进行持续内套相对操作，进而使腔体4的端面与密封垫圈9相接触并对其进行挤压。在后续的周向螺钉连接过程中，可对腔体4与腔体连接环端之间的密封垫圈9进行持续挤压，从而实现该处连接缝隙的密封操作。图中腔体4与大气侧静环压盖5连接处的内径相一致，进一步提升了连接整合效果以及内壁连续性。此外，上述腔体4与腔体连接环端的端面相贴合时，应保证密封垫圈9为挤压密封有效状态，同时限位环槽43与限位凸环52之间形成一定的缝隙，一方面为结构连接提供一定的可调节距离，另一方面避免对相对结构之间产生抵触阻挡，保证连接贴合稳定性，且规范了连接路径，对其径向相对位置进行了限定，提升了连接质量以及配合有效性。大气侧静环压盖5的另一端部为与限位块8相连的大气侧端。该大气侧端朝向轴套1延伸形成传动限位端53，一方面可增大与限位块8的连接贴合面积，提升连接定位质量，另一方面可利用延伸的传动限位端53减小大气侧静环压盖5的内环面于轴套1之间的相对距离，提升整合效果，并为后续的密封组件的连接提供结构基础。轴套1 于对应位置开设有用于卡合限位块8端部的集装限位槽13，在连接过程中，限位块卡设于集装限位槽13内，进而利用螺钉连接于大气侧静环压盖5，进而实现对零部件的集成定位，并配合组成一个集装式密封，提升结构整合密封效果。上述腔体4和大气侧静环压盖5均为内径大于轴套1的管件结构，因此垫圈3、腔体4和大气侧静环压盖5与轴套1之间形成密封腔室以用于密封组件的安装，且垫圈3朝向轴套1延伸形成中间环板44并将密封腔室分别划分为第一密封腔室和第二密封腔室。

在应用过程中，工作人员分别将碳环密封组件6和干磨密封组件7安装于第一密封腔室和第二密封腔室内。该第一密封腔室由节流环2的凸出外环端、垫圈3、腔体4、中间环板44和轴套1包围形成。本实施例中碳环密封组件6 包括采用由压板组件63、碳环61和弹簧62组成三组碳环密封，并限位于第一密封腔室内。该压板组件6可通过截面为T形以及L型的环件组成。此时，压板组件63沿轴线依次内套与第一密封腔室并分割形成若干环形碳环腔，碳环61 内套于碳环腔内并与压板组件63利用圆柱销64实现销连接，弹簧62外套于碳环61。弹簧61的内径与轴套1之间有0.01～0.04mm的间隙，轴套1于第一密封腔室对应位置外覆有耐磨层14，涂层材料一般为三氧化二铝或氧化二硌。技术人员可根据实际需求进行碳环密封组件的选配应用。上述干磨密封组件7包括弹簧座71、推环72、动环73和静环74。弹簧座71的一端外套紧固于轴套1，另一端延伸并与轴套1包围形成限位驱动环槽。为提升结构的限位效果，该轴套1凸设有定位凸环11，则弹簧座71朝向中间环板44的端面底部抵触于定位凸环11的端面，且利用沿垂直于轴线方向的凹端紧定螺钉实现与轴套1的周向定位连接，该凹端紧定螺钉的端部内嵌于弹簧座71。此时，推环72和动环73 依次内套于弹簧座71端部与轴套1之间包围形成的限位驱动环槽，且弹簧座71 朝向沿平行于轴线方向开设有用于放置限位弹簧的弹簧孔位711。在安装过程中，限位弹簧的一端内置于弹簧孔位711内，进而对其进行限位操作，而另一端部延伸出弹簧孔位711并抵触于推环72的端面。在工作过程中，限位弹簧处于压缩状态，以保证对推环的驱动定位效果，进而保障结构动环7和静环6的端面配合效果。此时，动环73的另一端部延伸出弹簧座71并在限位弹簧的驱动作用下与销连接于传动限位端53的静环74相配合。轴套1于动环73的该端部对应位置进行外径的缩小，进而形成静环槽位12，此时，动环73的一端密封套设于轴套1，另一延伸出弹簧座71且过盈装配有干磨石墨环作为动环环片731 的端部延伸至静环槽位12的一端。干磨石墨环套设于静环槽位12上并与之中间形成环状间隙。而静环74、传动限位端53套设于静环槽位12的另一端部。上述静环74设置为朝向动环73外径增大的截面“L”型结构的环件，此时传动限位端53朝向动环73开设有与静环74相匹配的多级阶梯环槽。根据静环6的结构可知，为保证对其结构的嵌合定位效果，该多级阶梯环槽设置为内径递增的第一阶梯环槽和第二阶梯环槽，进而与轴套1的静环槽位12包围形成用于放置静环6的限位环腔。在连接过程中，静环74依次内套于第一阶梯环槽和第二阶梯环槽，并与第一阶梯环槽的端面利用与装置轴线平行的防转销75实现销传动连接，此时，静环74的另一端面延伸出多级阶梯环槽与动环73的端部实现密封配合。与此同时，静环74与第二阶梯环槽相对包围形成环形密封槽位54，在套设连接过程中首先对该位的密封垫圈9进行安装，从而在沿轴向相对运行过程中对其进行挤压施力，保证各面与包围端面的密封效果。该密封槽位54分别由静环74和传动限位端53的两个端面相对包围形成，进而保证了密封连接过程中的相对作用力的施加均衡性，提升了定位密封效果。

上述第一密封腔室的介质侧进气口41开设于腔体4，而第二密封腔室的大气侧进气口51开设于大气侧静环压盖5，腔体4内部的中间环板44与轴套1之间形成流通间隙。介质侧进气口41的端部朝向压板组件63与大气侧静环压盖5 之间形成的储腔内，为保证密封定位效果，该压板组件63应保证与大气侧静环压盖5结构的配合效果，避免缝隙过大而造成的结构动荡，不利于密封质量的提升。而上述的储腔作为介质侧进气口41的出气存储位，相对应的压板组件63 开设有用于连接储腔和轴套1表面的传送孔道。该碳环密封组件6中的压板组件63的应避免与轴套1的接触，进而形成一定的表面气体储腔，从而在运行过程中根据结构配合关系保证气体的分配效果。该储腔和表面气体储腔的设置一方面可作为承接端口，另一方面可提升气体分配效果，实现气体的延展性以及灵活性调配。而大气侧进气口51朝向静环槽位12，并与动环73与静环74的配合面相对应。此时，大气侧进气口15作为第二密封腔室的进气口，而中间压板 44处的流通间隙作为第二密封腔室的出气口，其进气口和出气口分别位于动环的前端和后端，有效保证了操作功能效果，提升了操作质量。在工作过程中，根据密封关系，大气侧进气口15和介质侧进气口41为氮气进气口，而第二密封腔室内的气体仅可从流通间隙溢出的气体进入第一密封腔室内，进而溢出，而第一密封腔室内的气体也仅可从该方向溢出，从而对溢出路径以及出口进行了规范限制，并实现了气体的溢出量即消耗量的减少，同时路径规范性更易于实现装置的调配应用效果，保证结构相对关系以及气体的应用性能。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种组合式干磨机封，其特征在于，包括依次套设于轴套(1)的节流环(2)、垫圈(3)、腔体(4)、大气侧静环压盖(5)、限位块(8)以及密封组件，所述节流环(2)外套于轴套(1)的一端并实现周向沿垂直于轴线方向的螺钉连接，所述垫圈(3)外套于节流环(2)，所述腔体(4)的一端内套于垫圈(3)的一端，并利用周向沿平行于轴线方向设置的若干螺钉实现紧固连接，所述腔体(4)的另一端与大气侧静环压盖(5)的一端贴合并实现周向螺钉连接，所述大气侧静环压盖(5)包括螺钉连接于腔体(4)的腔体连接环端和另一与限位块(8)相连的大气侧端，所述限位块(8)贴合于大气侧端并实现螺钉紧固连接，所述轴套(1)开设有用于卡合限位块(8)端部的集装限位槽(13)；

所述大气侧端朝向轴套(1)延伸形成传动限位端(53)，所述垫圈(3)、腔体(4)、大气侧静环压盖(5)与轴套(1)之间形成密封腔室，所述垫圈(3)朝向轴套(1)延伸形成中间环板(44)并将密封腔室分别划分为第一密封腔室和第二密封腔室，所述第一密封腔室、第二密封腔室分别开设与外部气体相连的介质侧进气口(41)、大气侧进气口(51)，所述密封组件包括分设于第一密封腔室和第二密封腔室的碳环密封组件(6)和干磨密封组件(7)。

2.根据权利要求1所述的一种组合式干磨机封，其特征在于，所述介质侧进气口(41)开设于腔体(4)，所述大气侧进气口(51)开设于大气侧静环压盖(5)，所述中间环板(44)与轴套(1)之间形成流通间隙。

3.根据权利要求1所述的一种组合式干磨机封，其特征在于，所述第一密封腔室由节流环(2)、垫圈(3)、腔体(4)、中间环板(44)和轴套(1)包围形成，所述碳环密封组件(6)包括若干由压板组件(63)、碳环(61)和弹簧(62)组成的密封单元，所述压板组件(63)沿轴线依次内套于第一密封腔室并分割形成若干环形密封腔，所述碳环(61)内套于环形密封腔并与压板组件(63)实现销连接，所述弹簧(62)外套于碳环(61)，所述碳环(61)的内表面贴附于轴套(1)，所述轴套(1)于第一密封腔室对应位置外覆有耐磨层(14)，所述压板组件(63)开设有一端与介质侧进气口(41)相连通、另一端朝向轴套(1)的传送孔道。

4.根据权利要求1所述的一种组合式干磨机封，其特征在于，所述干磨密封组件(7)包括弹簧座(71)、推环(72)、动环(73)和静环(74)，所述弹簧座(71)的一端外套紧固于轴套(1)，另一端延伸并与轴套(1)包围形成限位驱动环槽，所述推环(72)和动环(73)依次内套于限位驱动环槽，所述弹簧座(71)朝向推环(72)开设有用于放置限位弹簧的弹簧孔位(711)，所述限位弹簧延伸出弹簧孔位(711)的一端呈压缩状态抵触于推环(72)，所述动环(73)另一延伸出弹簧座(71)的端部为动环环片(731)，所述动环环片(731)为过盈装配于动环(73)的干磨石墨环形成，所述干磨石墨环的端面与销连接于传动限位端(53)的静环(74)实现干磨密封配合。

5.根据权利要求4所述的一种组合式干磨机封，其特征在于，所述轴套(1)凸设有定位凸环(11)，所述弹簧座(71)朝向中间环板(44)的端面底部抵触于定位凸环(11)的端面。

6.根据权利要求4所述的一种组合式干磨机封，其特征在于，所述静环(74)为朝向动环(73)外径增大的截面“L”型结构，所述传动限位端(53)朝向动环(73)开设有与静环(74)相匹配的多级阶梯环槽，所述多级阶梯环槽包括内径递增的第一阶梯环槽和第二阶梯环槽，所述静环(74)内套于第一阶梯环槽和第二阶梯环槽，并与第一阶梯环槽的端面实现沿平行于轴线方向的销连接，所述静环(74)的另一端面延伸出多级阶梯环槽与动环(73)的端部实现密封配合，所述静环(74)与第二阶梯环槽相对包围形成环形密封槽位(54)。

7.根据权利要求4所述的一种组合式干磨机封，其特征在于，所述轴套(1) 的一端形成静环槽位(12)，所述动环(73)的一端密封套设于轴套(1)，另一端延伸至静环槽位(12)，所述动环环片(731)外套于静环槽位(12)并形成环状间隙，所述静环(74)、传动限位端(53)套设于静环槽位(12)的另一端部。

8.根据权利要求7所述的一种组合式干磨机封，其特征在于，所述大气侧进气口(51)朝向静环槽位(12)，并与动环环片(731)和静环(74)的配合面相对应。

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