CN213064624U - 一种双端面机械密封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双端面机械密封装置，包括轴套和沿着轴套的轴向方向依次设置的动静环、前端动环、后端动环、后端静环，所述前端动环和前端静环、后端动环与后端静环具有相互贴合的密封端面；所述前端动环和后端动环之间设置有一补偿机构，所述补偿机构压缩抵接在所述前端动环和后端动环之间，所述前端动环和前端静环、后端动环与后端静环的密封端面在补偿机构的弹力作用下始终保持贴合，实现双密封，结构简单易于实现，密封效果更好，不仅能够节约大量的冷却水资源，而且使用寿命大大延长。

Description

一种双端面机械密封装置

技术领域

本实用新型涉及机械密封领域，尤其是一种双端面机械密封装置。

背景技术

现有的离心泵、离心机、反应釜和压缩机等设备中，由于转轴贯穿在前述设备内外，因此，转轴与设备之间就会存在一个圆周间隙；当转轴相对于设备转动时，设备内部的介质会通过该圆周间隙向外泄漏；若设备内部的压力低于大气压，则空气会向设备内流动，从而就必须有一个阻止泄漏的密封装置。

而现有密封装置大多采用单端面机械密封，而单端面密封会造成有部分的密封水及冷却水外泄，造成浪费，目前密封水及冷却水取水都是除盐水，按照除盐水每吨成本在20～25元计算，以年利用率4500小时计算，单台凝泵浪费0.3*4500＝1350t除盐水，浪费金额在27000～33750元，降低机组经济性。

有鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种双端面机械密封装置，将原有的单端面机械密封改为双端面平衡型机械密封，不仅能够节约大量的冷却水资源，而且使用寿命大大延长。

为了实现该目的，根据本实用新型的一个方面，本实用新型采用如下技术方案：

一种双端面机械密封装置，包括轴套和沿着轴套的轴向方向依次设置的前端静环、前端动环、后端动环、后端静环，所述前端动环和前端静环、后端动环与后端静环具有相互贴合的密封端面；

所述前端动环和后端动环之间设置有一补偿机构，所述补偿机构压缩抵接在所述前端动环和后端动环之间，所述前端动环和前端静环、后端动环与后端静环的密封端面在补偿机构的弹力作用下始终保持贴合。

进一步地，所述补偿机构包括安装在轴套上的补偿环和设置在补偿环上的补偿弹簧，所述补偿弹簧两端分别抵接在所述前端动环和后端动环的里侧端面上；所述前端动环/后端动环的外侧端面分别与前端静环/后端静环的里侧端面密封抵接。

进一步地，所述补偿环包括一套设安装在轴套外周的环形本体，沿着所述轴套的轴向方向，在所述环形本体内开设有用于安装所述补偿弹簧的中空通道；

所述补偿弹簧的长度大于所述中空通道的长度，所述补偿弹簧的中部限位在所述中空通道内，两端伸出所述中空通道，并分别抵接在前端动环和后端动环上。

进一步地，所述补偿环包括与轴套的轴线方向垂直设置的第一环形部和与轴套的轴线方向平行设置的第二环形部；

所述第一环形部的内环边沿连接在所述轴套的外周，所述第一环形部的外环边沿连接在所述第二环形部的内周壁上，所述中空通道开设在第一环形部内。

进一步地，所述第二环形部的内壁面距离所述轴套的外周壁面的垂直距离为D1，所述前端动环/后端动环的外周壁面距离所述轴套的外周壁面的垂直距离为D2，其中D1≥D2；

所述第二环形部轴向方向上的长度为L1，所述前端动环与后端动环的里侧端面的间隔距离为L2，其中L1≥L2。

进一步地，所述补偿弹簧为压簧，前端动环/后端动环的里侧端面上分别设置有一限位板，所述补偿弹簧的两端分别抵接或固定连接在所述限位板上。

进一步地，所述前端动环/后端动环的里侧与所述轴套的外周壁接触的角部位置设置有第一环形避让槽，所述第一环形避让槽内安装有第一环形密封圈；

所述前端静环/后端静环的外侧与所述压盖的内周壁接触的角部位置设置有第二环形避让槽，所述第二环形避让槽内安装有第二环形密封圈。

进一步地，由里侧向外侧方向，所述前端动环/后端动环的内周壁呈逐级扩径设置，包括里侧段、中间段、外侧段；所述里侧段和中间段之间形成的阶梯槽为用于安装所述第一环形密封圈的第一环形避让槽。

进一步地，从所述轴套的前端到后端，所述轴套包括第一段和外周壁缩径设置的第二段；

所述前端动环/后端动环的中间段的内径等于所述轴套的第一段的外径，所述前端动环2/后端动环的外侧段的内径为d1，所述轴套第一段的外径为d2，所述轴套第二段的外径为d3，其中，d2＞d1＞d3。

进一步地，所述前端静环/后端静环包括第一圆环部和缩径设置的第二圆环部，压盖内壁设置有与所述第一圆环部和第二圆环部配合的阶梯配合部，所述第一圆环部和二圆环部之间形成的阶梯槽为用于安装所述第二环形密封圈的第二环形避让槽。

采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本实用新型提供的双端面机械密封装置，通过在前端动环和后端动环之间设置的补偿机构，所述前端动环和前端静环、后端动环与后端静环的密封端面在补偿机构的弹力作用下始终保持贴合，实现双密封，结构简单易于实现，密封效果更好，不仅能够节约大量的冷却水资源，而且使用寿命大大延长。

2、本实用新型提供的双端面机械密封装置，通过将补偿环的第二环形部在轴向方向上的长度L1设置为大于等于所述前端动环与后端动环的里侧端面的间隔距离L2，将第二环形部的内壁面距离所述轴套的外周壁面的垂直距离D1设置为大于等于前端动环/后端动环的外周壁面距离所述轴套的外周壁面的垂直距离D2，使得所述补偿环的第二环形部和前端动环与后端动环的里侧端面之间围成一个可将补偿弹簧限位密封在其中的封闭空间，能够有效地阻挡密封水、线屑杂质等进入到前端动环与后端动环的里侧端面中间的间隔空间内，造成补偿弹簧生锈、卡顿，不能灵活的运动的现象，此外，补偿环的第二环形部也能起到限位前端动环与后端动环在周向方向上的位移的作用，一物多用。

附图说明

图1是实施例中双端面机械密封装置的一种结构原理图；

图2是实施例中双端面机械密封装置的另一种结构原理图；

其中：

1、前端静环；2、前端动环；3、后端动环；4、后端静环；5、第一环形密封圈；6、第二环形密封圈；

71、补偿弹簧；711、限位板；

72、补偿环；721、第一环形部；722、第二环形部；

8、轴套；81、锁定机构；82、轴；

10、压盖；101、介质容纳腔；1011、介质进口流道；1012、介质出口流道；102、压盖密封圈。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合实施例对本实用新型进行进一步地详细的说明。

如图1、图2所示，本实施例提供了一种双端面机械密封装置，包括轴套8和沿着轴套8的轴向方向依次设置的前端静环1、前端动环2、后端动环3、后端静环4，所述前端动环2和后端动环3活动安装在轴套8上，可随轴套8一起转动，所述前端静环1和后端静环4安装在压盖10的内周壁上。所述前端动环2和前端静环1、后端动环3与后端静环4具有相互贴合的密封表面，形成密封端面。

所述前端动环2和后端动环3之间设置有一补偿机构，所述补偿机构压缩抵接在所述前端动环2和后端动环3之间，所述前端动环2和前端静环1、后端动环3与后端静环4的密封端面在补偿机构的弹力作用下始终保持贴合。通过设置的补偿机构使得前端动环2和后端动环3具有轴向的补偿能力，使得即使在密封端面出现磨损的情况下，仍能保持良好的贴合。

本实施例提供的双端面机械密封装置，通过在前端动环2和后端动环3之间的补偿机构，所述前端动环2和前端静环1、后端动环3与后端静环4的密封端面在补偿机构的弹力作用下始终保持贴合，实现双密封，结构简单易于实现，密封效果更好，不仅能够节约大量的冷却水资源，而且使用寿命大大延长。

本实施例中设定所述补偿机构所在的位置为里侧，所述轴套8的两端部为外侧，所述前端动环2和后端动环3内侧相对的端面为动环里侧端面。

所述前端动环2和后端动环3的另一侧端面为动环外侧端面，所述前端静环1和后端静环4内侧相对的端面为静环里侧端面，所述前端动环2的外侧端面与前端静环1的里侧端面相密封接触，所述后端动环3的外侧端面与后端静环4的里侧端面相密封接触。

进一步地，所述补偿机构包括安装在轴套8上的补偿环72和设置在补偿环72上的补偿弹簧71，所述补偿弹簧71两端分别抵接在所述前端动环2和后端动环3的里侧端面上；所述前端动环2/后端动环3的外侧端面分别与前端静环1/后端静环4的里侧端面密封抵接。

进一步地，所述前端动环2/后端动环3的外侧端面和所述前端静环1/后端静环4的里侧端面为平面，保证前端动环2/后端动环3与前端静环1/后端静环4接触良好。所述前端动环2和前端静环1、后端动环3和后端静环4的接触面之间可转动地密封连接。

优选地，可以在前端动环2/后端动环3的外侧端面上设置一圈环形凸台，所述前端静环1/后端静环4的里侧端面上设置有一圈环形凹槽，所述环形凸台与所述环形凹槽可转动地密封配合，一方面起到增强密封效果的作用，另一方面能够起到定位的作用，使得所述前端动环2和前端静环1、后端动环3和后端静环4能够更加稳定地配合。

进一步地，所述补偿环72包括一套设安装在轴套8外周的环形本体，所述补偿环72通过销轴固定在所述轴套8上，沿着所述轴套8的轴向方向，所述环形本体内开设有用于安装所述补偿弹簧71中空通道，所述中空通道与所述轴套8的中心轴线方向平行，所述补偿弹簧71能够向两侧的前端动环2和后端动环3提供沿着轴套8的轴向方向移动的补偿力。

所述补偿弹簧71长度大于所述中空通道的长度，所述补偿弹簧71中部限位在所述中空通道内，两端伸出所述中空通道，并分别抵接在前端动环2和后端动环3上。机械密封必须具有轴向的补偿能力，以便密封端面磨损后仍能保持良好的贴合，由补偿弹簧71以及补偿环72组成的补偿机构为两侧的前端动环2和后端动环3提供补偿力，成本更低。

进一步地，如图1、图2中所示，所述补偿环72包括与轴套8的轴线方向垂直设置的第一环形部721和与轴套8的轴线方向平行设置的第二环形部722，所述第一环形部721为具有一定厚度的圆环状结构，所述第二环形部722为筒状结构。所述补偿环72的上半截面或下半截面呈T形状。

所述第一环形部721的内环边沿连接在所述轴套8的外周，所述第一环形部721的外环边沿连接在筒状的第二环形部722的内周壁上，所述中空通道开设在第一环形部721内，所述中空通道的方向与所述轴套8的轴向方向平行。

所述中空通道可以为多个沿着第一环形部721的周向间隔开设，所述补偿弹簧71为多个，一一对应安装在所述中空通道内。或者，所述中空通道为开设在着第一环形部721内的环形中空通道，所述补偿弹簧71为多个，均匀间隔设置在所述环形中空通道内。通过间隔设置在补偿环72周向上的多个补偿弹簧71，能够给前端动环2和后端动环3提供更足够、更稳定平衡的推力，使得所述前端动环2和前端静环1、后端动环3和后端静环4能够紧密贴合。

进一步地，所述第二环形部722的内壁面距离所述轴套8的外周壁面的垂直距离为D1，所述前端动环2/后端动环3的外周壁面距离所述轴套8的外周壁面的垂直距离为D2，其中D1≥D2。

优选地，所述D1与D2的差值小于等于3mm，可以在前端动环2/后端动环3与所述第二环形部722的内壁面配合的角部位置设置一环形密封槽，在环形密封槽内安装环形密封圈，以进一步避介质进入到前端动环2和后端动环3里侧端面之间形成的间隔空间内，长时间腐蚀补偿弹簧71，或者介质内的杂质粘挂在补偿弹簧71上，造成补偿弹簧71生锈、卡顿，运动不灵活等现象，影响前端动环2和前端静环1、后端动环3与后端静环4的密封端面的密封效果。

所述第二环形部722轴向方向上的长度为L1，所述前端动环2与后端动环3的里侧端面的间隔距离为L2，其中L1≥L2。优选地，设定所述前端动环2/后端动环3的在轴向方向上的长度为L，所述L2+L≥L1≥L2+2/3L，通过上述设计能够使得所述第二环形部722能够限位遮挡所述前端动环2与后端动环3，进一步保证前端动环2与后端动环3位置的稳定性。

本实施例提供的补偿环72，通过上述设计，所述补偿环72的第二环形部722和前端动环2与后端动环3的里侧端面之间围成一个可将补偿弹簧71限位密封在其中的封闭空间，能够有效地阻挡密封水、线屑杂质等进入到前端动环2与后端动环3的里侧端面中间的间隔空间内，造成补偿弹簧71生锈、卡顿，不能灵活的运动的现象。

此外，补偿环72的第二环形部722也能起到限位前端动环2与后端动环3在周向方向上的位移的作用，一物多用。

进一步地，所述前端动环2/后端动环3的里侧与所述轴套8的外周壁接触的角部位置设置有第一环形避让槽，所述第一环形避让槽内安装有第一环形密封圈5；

所述前端静环1/后端静环4的外侧与压盖10的内周壁接触的角部位置设置有第二环形避让槽，所述第二环形避让槽内安装有第二环形密封圈6。

进一步地，所述补偿弹簧71为压簧，前端动环2/后端动环3的里侧端面上分别设置有一限位板711，所述限位板711可与所述前端动环2/后端动环3一体设置或者连接固定，所述补偿弹簧71的两端分别抵接或固定连接在所述限位板711上。

通过设置的限位板711一方面能够起到遮挡限位所述第一环形密封圈5的作用，避免第一环形密封圈5从第一环形避让槽内内脱离，另一方面能够起到与所述补偿弹簧71连接配合的作用，所述补偿弹簧71通过所述限位板711推动所述前端动环2/后端动环3，相比于直接连接在前端动环2/后端动环3上，受力面积更大、更均匀。

进一步地，由里侧向外侧方向，所述前端动环2/后端动环3的内周壁呈逐级扩径设置，包括里侧段、中间段、外侧段；所述里侧段和中间段之间形成的阶梯槽为用于安装所述第一环形密封圈5的第一环形避让槽。

进一步地，从所述轴套8的前端到后端，所述轴套8包括第一段和外周壁缩径设置的第二段；所述前端动环2/后端动环3的中间段的内径等于所述轴套8的第一段的外径，所述前端动环2/后端动环3的外侧段的内径为d1，所述轴套8第一段的外径为d2，所述轴套8第二段的外径为d3，其中，d2＞d1＞d3。通过上设设计，有效地限制所述前端动环2/后端动环3向内侧方向运动的位移。

进一步地，所述前端静环1/后端静环4包括第一圆环部和缩径设置的第二圆环部，所述第一圆环部和二圆环部之间形成的阶梯槽为用于安装所述第二环形密封圈6的第二环形避让槽。

压盖10内壁设置有与所述第一圆环部和第二圆环部配合的二级阶梯配合部，通过设置的二级阶梯配合部能够进一步提高前端静环1/后端静环4与压盖10之间的密封效果的同时，还能够起到定位限位的作用，使得前端静环1/后端静环4与所述压盖10能够稳定的配合。

进一步地，所述轴套8套设安装在轴82上，从所述轴套8的前端到后端，所述轴套8包括第一段和外周壁逐级缩径设置的第二段、第三段，位于第三段的轴套8上安装有锁定机构81，通过设置的锁定机构81可将轴套8锁紧固定在轴82上。通过驱动机构驱动轴82、轴套8以及前端动环2和后端动环3一起旋转。

进一步地，如图2所示，所述压盖10为内部具有容纳腔室的壳体，所述压盖10的外周壁上设置有压盖密封圈102，所述压盖10的内壁与所述前端动环2和后端动环3的外周壁之间具有一定间隔空间，形成用于填充密封介质的介质容纳腔101，所述压盖10的周壁上开设有用于填充密封介质的介质进口流道1011以及用于回收密封介质的介质出口流道1012。

工作原理：如图1和图2所示，由密封流体压力和补偿弹簧71的弹力，引起的合力作用下，在前端静环1和前端动环2、后端动环3和后端静环4的接触端面产生一个适当的压紧力，使两个接触端面紧密贴合，形成密封端面，并在两端间极小的间隙中维持一层非常薄的液膜，由于液膜具有流体动压力与静压力，使之具有较长的寿命，端面间的间隙主要取决与研磨的精度，故对密封端面的要求很高。

在轴套8的两端各设有一对动静密封环，前端介质端主要用来密封介质，但由于有时液位低密封端面没有介质形成不了液膜，变成干磨状态，端面急剧磨损导致泄露，因此又在轴套8的后端增设了一对动静密封环形成双端面密封，后端大气端工作状态下用来密封冲洗水，冲洗水给介质端提供冷却与形成液膜。

上述实施例中的实施方案可以进一步组合或者替换，且实施例仅仅是对本实用新型的优选实施例进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变化和改进，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种双端面机械密封装置，其特征在于：

包括轴套和沿着轴套的轴向方向依次设置的前端静环、前端动环、后端动环、后端静环，所述前端动环和前端静环、后端动环与后端静环具有相互贴合的密封端面；

所述前端动环和后端动环之间设置有一补偿机构，所述补偿机构压缩抵接在所述前端动环和后端动环之间，所述前端动环和前端静环、后端动环与后端静环的密封端面在补偿机构的弹力作用下始终保持贴合。

2.根据权利要求1所述的双端面机械密封装置，其特征在于：

所述补偿机构包括安装在轴套上的补偿环和设置在补偿环上的补偿弹簧，所述补偿弹簧两端分别抵接在所述前端动环和后端动环的里侧端面上；所述前端动环/后端动环的外侧端面分别与前端静环/后端静环的里侧端面密封抵接。

3.根据权利要求2所述的双端面机械密封装置，其特征在于：

所述补偿环包括一套设安装在轴套外周的环形本体，沿着所述轴套的轴向方向，在所述环形本体内开设有用于安装所述补偿弹簧的中空通道；

所述补偿弹簧的长度大于所述中空通道的长度，所述补偿弹簧的中部限位在所述中空通道内，两端伸出所述中空通道，并分别抵接在前端动环和后端动环上。

4.根据权利要求3所述的双端面机械密封装置，其特征在于：

所述补偿环包括与轴套的轴线方向垂直设置的第一环形部和与轴套的轴线方向平行设置的第二环形部；

所述第一环形部的内环边沿连接在所述轴套的外周，所述第一环形部的外环边沿连接在所述第二环形部的内周壁上，所述中空通道开设在第一环形部内。

5.根据权利要求4所述的双端面机械密封装置，其特征在于：

所述第二环形部的内壁面距离所述轴套的外周壁面的垂直距离为D1，所述前端动环/后端动环的外周壁面距离所述轴套的外周壁面的垂直距离为D2，其中D1≥D2；

所述第二环形部轴向方向上的长度为L1，所述前端动环与后端动环的里侧端面的间隔距离为L2，其中L1≥L2。

6.根据权利要求2-5任一项所述的双端面机械密封装置，其特征在于：

所述补偿弹簧为压簧，前端动环/后端动环的里侧端面上分别设置有一限位板，所述补偿弹簧的两端分别抵接或固定连接在所述限位板上。

7.根据权利要求2-5任一项所述的双端面机械密封装置，其特征在于：

所述前端动环/后端动环的里侧与所述轴套的外周壁接触的角部位置设置有第一环形避让槽，所述第一环形避让槽内安装有第一环形密封圈；

所述前端静环/后端静环的外侧与压盖的内周壁接触的角部位置设置有第二环形避让槽，所述第二环形避让槽内安装有第二环形密封圈。

8.根据权利要求7所述的双端面机械密封装置，其特征在于：

由里侧向外侧方向，所述前端动环/后端动环的内周壁呈逐级扩径设置，包括里侧段、中间段、外侧段；所述里侧段和中间段之间形成的阶梯槽为用于安装所述第一环形密封圈的第一环形避让槽。

9.根据权利要求8所述的双端面机械密封装置，其特征在于：

从所述轴套的前端到后端，所述轴套包括第一段和外周壁缩径设置的第二段；

所述前端动环/后端动环的中间段的内径等于所述轴套的第一段的外径，所述前端动环/后端动环的外侧段的内径为d1，所述轴套第一段的外径为d2，所述轴套第二段的外径为d3，其中，d2＞d1＞d3。

10.根据权利要求7所述的双端面机械密封装置，其特征在于：

所述前端静环/后端静环包括第一圆环部和缩径设置的第二圆环部，压盖内壁设置有与所述第一圆环部和第二圆环部配合的阶梯配合部，所述第一圆环部和二圆环部之间形成的阶梯槽为用于安装所述第二环形密封圈的第二环形避让槽。

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