CN214662030U - 带波纹管的机械密封件 - Google Patents

Abstract

一种机械密封件(1)，包括：固定密封环、旋转密封环(2)、容纳旋转密封环(2)的波纹管(3)；波纹管具有：中心部分(32)，其适于像波纹管一样折叠；第一弹簧保持环(4)和第二弹簧保持环(5)，其安装在波纹管(3)上；螺旋弹簧(6)，其围绕波纹管(3)布置在第一弹簧保持器环(4)与第二弹簧保持器环(5)之间；以及保护环(7)，其相对于其轴线具有对称形状，并围绕弹簧的中心部分(32)而设置，从而保持波纹管中心部分的由波纹管内部的背压所引起的膨胀，或者从而改进保护波纹管免受外部应力(磨蚀性液体或特别高的压力)。

Description

带波纹管的机械密封件

技术领域

本实用新型涉及一种具有波纹管(bellows)的机械密封件。

背景技术

众所周知，机械密封件包括适合于固定到诸如容器的固定部件的固定密封环，以及适合于固定于诸如轴的旋转部件的旋转密封环。

弹簧将旋转密封环推向固定密封环，使得旋转密封环可在固定密封环上滑动，从而在两个环之间提供流体密封。密封环通常由碳化硅、碳、硬质合金、或浸渍的PTFE制成。

市场上有标准的机械密封件，其中旋转密封环安装在橡胶波纹管上，当两个密封环位于远端且机械密封件处于非工作状态时，该波纹管会收缩，而当两个密封环相互接触且机械密封件处于运行状态时，该波纹管会膨胀。

螺旋弹簧将波纹管压紧到膨胀位置，并由安装在波纹管中的两个弹簧保持环保持住。

这种类型的标准机械密封件只能用于来自外部的相对于波纹管的低压。事实上，如果流体的压力来自由橡胶制成的波纹管的内部，则波纹管会在应力最大的区域撕裂。

通过改进的(非标准的)机械密封件解决了这一缺陷，该机械密封件设有金属翼以保护波纹管的中央部分，该中心部分是波纹管的最脆弱的部分。改进的机械密封件与标准机械密封件不同。实际上，一种改进的机械密封件是直接设计和生产为具有波纹管的保护翼的另一种产品。因此，改进的机械密封件比标准机械密封件更加复杂和昂贵。

实用新型内容

本实用新型的目的是通过公开一种具有波纹管的机械密封件来消除现有技术的缺点，该机械密封件能够在高压下工作并且还具有来自波纹管内部的背压。

本实用新型的另一个目的是公开一种可靠且长期有效的机械密封件。

本实用新型的另一个目的是公开一种这样的机械密封件，该机械密封件是通用的、便宜的并且易于从市场上通常可获得的标准机械密封件开始制造。

附图说明

通过以下详细描述，本实用新型的附加特征将更加明显，其是非限制性的，仅是示例性的实施方式，如附图中所示，其中：

图1是根据本实用新型的机械密封件的立体图；

图2是图1的机械密封件的轴向图；

图3是图1的机械密封件的所有部件的分解立体图；以及

图4是图2的细节图，其中给出了尺寸参考值。

具体实施方式

参考附图，公开了根据本实用新型的机械密封件，其通常用附图标记1表示。

机械密封件1包括适于固定至诸如容器的固定部件的旋转密封环2和适于固定至诸如轴的旋转部件的旋转密封环。

旋转密封环是已知类型的，因此在附图中被省略。

固定密封环和旋转密封环由碳化硅或其它已知材料制成。

旋转密封环2具有适于与固定密封环的滑动表面相接触的滑动表面20。

旋转密封环2安装在由橡胶制成的波纹管3上。

波纹管3具有相对于波纹管的轴线的对称形状，即，大致圆柱形和/或圆锥形。波纹管3包括由中心部分32来连接的下套环30和上套环31。

波纹管的中心部分32具有波纹管状的构造，并且其厚度小于下套环和上套环30、31。鉴于以上所述，波纹管的波纹管32的中心部分可以作为波纹管从膨胀位置(其中两个套环31、30位于远端) 折叠成收缩位置(其中两个套环位于近端)。

波纹管的上套环31具有一个内部环形座33，该内部环形座适于紧紧地容纳旋转密封环2，以使旋转密封环的滑动表面20从波纹管的顶部伸出。

波纹管的上套环31包括上边缘34，该上边缘34的外径比上套环的外径大，从而限定了阶梯。

波纹管的下套环30和上套环31具有比中心部分32更大的外径，从而限定了阶梯36、37。

第一弹簧保持环4和第二弹簧保持环5分别安装在波纹管的下套环30和上套环31上。弹簧保持环4、5由钢或钢合金制成。

每个弹簧保持器环4、5具有：圆柱主体40、50；环形凸缘41、 51，其从圆柱主体的第一边缘径向向外突出；以及内部套环42、52，其从圆柱主体的第二边缘径向向内突出。

在每个环形凸缘41、51上布置有止动齿。可以通过环形法兰 41、51上的U形槽口43、53来获得止动齿44、54，该槽口限定了向机体40，弹簧座环的50相对于环形法兰成大约45°的角度。

第一弹簧保持环4安装在波纹管的下套环30上，使得第一弹簧保持环的内套环42止挡在波纹管的下套环30的阶梯36上，并且第一弹簧保持环的环形凸缘41径向向外突出。

第二弹簧保持环5安装在波纹管的上套环31上，使得第二弹簧保持环的内套环52止挡在波纹管的上套环30的阶梯37上，并且第二弹簧保持环的环形凸缘51止挡在波纹管的套环34的阶梯35上并径向向外突出。

螺旋弹簧6围绕波纹管3布置在第一弹簧保持环4与第二弹簧保持环5之间。螺旋弹簧6由钢或钢合金制成，类似于弹簧保持环。

螺旋弹簧6具有第一端60和第二端61。

螺旋弹簧6安装在波纹管3上，使得螺旋弹簧的第一端60布置在第一弹簧保持环的环形凸缘41上方，并止挡在第一弹簧保持环的止挡齿44上，而螺旋弹簧的第二端61布置在第二弹簧保持环的环形凸缘51下方，并止挡在第二弹簧保持环的止动齿54上。

上述机械密封件是在市场上通常可获得的标准机械密封件。

根据本实用新型，机械密封件1还包括围绕波纹管的中心部分 32设置的保护环7，以保护和保持波纹管的中心部分，以防止当波纹管3受到高压或波纹管内部的反压力时，波纹管3过度膨胀。

保护环7具有相对于其轴线对称的形状，例如圆柱形、圆锥形或其它形状，并且可以由金属、钢、铝、合金或塑料制成。

保护环7的外径f1(图4)小于螺旋弹簧6的内径。这样，保护环围绕波纹管的中心部分32设置，并且螺旋弹簧6依次围绕保护环7而设置，而不会干扰保护环。

参考图4，当波纹管3膨胀时，波纹管的中心部分32具有最大外径D1和最小外径D2。

保护环的内径f2大于波纹管的最大外径D1。鉴于上述情况，在波纹管的中心部分32与保护环之间留有间隙G，所述间隙G具有由以下表达式给出的最小宽度A1：

和由以下表达式给出的最大宽度A2

有利的是，保护环的内径φ2比波纹管的中心部分的最大外径D1高约1.5-3mm。

在这种情况下，保护环7的厚度大约为1-2mm，足以承受来自波纹管内部的高背压，该背压会导致波纹管中心部分膨胀。

保护环7的高度H低于波纹管的中心部分的高度，测量为波纹管的两个套环30、31之间的距离。例如，保护环7的高度H可以大约是波纹管的中心部分的高度的一半。

由于设置了间隙G，当波纹管3受到来自波纹管内部的背压时，波纹管的中心部分32趋向于向外膨胀到间隙G中。直到它止挡在保护环7上为止，该保护环可防止波纹管中心部分的额外鼓胀，以免折断和撕裂波纹管。

仅出于说明目的，下面给出了保护环7的一些尺寸值。

外径f1＝34.7mm

内径f2＝32.5mm

厚度

高度H＝4mm

仅出于说明目的，下面给出了波纹管7的中心部分的一些尺寸值。

最大外径D1＝31mm

最小外径D2＝27.7mm

间隙G的尺寸基于上述尺寸值来计算。

由于设有保护环7，因此可以在波纹管内部施加高压并具有背压的情况下使用机械密封件1，而不会撕裂波纹管的中心部分。此外，增加了波纹管免受外部应力(磨蚀性流体或特别高的压力)的保护。

必须注意的是，根据本实用新型的机械密封件1不需要对市场上通常可获得的标准机械密封件进行任何结构上的修改或调整。实际上，本实用新型的机械密封件1仅需要在可在市场上购买的标准机械密封件上增加保护环7。

申请人已经用标准机械密封件和根据本实用新型的机械密封件 1进行了多次实验测试。申请人发现，在来自波纹管内部的大约5 巴的背压下，标准机械密封件的波纹管被撕裂，而根据本实用新型的机械密封件的波纹管完美地承受了5巴的内部压力。

可以对本实用新型的本实施例做出许多等同的变化和修改，这些变化和修改在本领域技术人员的能力范围内，并且无论如何都落入由所附权利要求书公开的本实用新型的范围内。

Claims (9)

1.机械密封件(1)，包括：

-固定密封环，其适于安装在固定部件上，

-旋转密封环(2)，其适于安装在旋转部件上，

-波纹管(3)，其容纳所述旋转密封环(2)；所述波纹管具有适于像波纹管那样折叠的中心部分(32)，

-第一弹簧保持环(4)和第二弹簧保持环(5)，其安装在所述波纹管(3)上，以及

-螺旋弹簧(6)，其围绕所述波纹管(3)布置在所述第一弹簧保持环(4)与所述第二弹簧保持环(5)之间，

其特征在于，包括

-保护环(7)，其相对于其轴线具有对称形状，并围绕该波纹管的所述中心部分(32)而设置，从而保持该波纹管的该中心部分的膨胀，该膨胀是由来自该波纹管的内部的背压所引起的。

2.根据权利要求1所述的机械密封件(1)，其特征是，所述保护环(7)的外径(f1)小于所述螺旋弹簧(6)的内径，使得该螺旋弹簧围绕该保护环(7)而设置，而不会干扰该保护环。

3.根据权利要求1或2所述的机械密封件(1)，其特征是，当所述波纹管(3)处于膨胀状态时，该波纹管的该中心部分(32)具有最大外径(D1)和最小外径(D2)，并且该保护环(7)的内径(f2)大于该波纹管的最大外径(D1)，使得在该波纹管的该中心部分(32)与该保护环(7)之间留有间隙(G)。

4.根据权利要求3所述的机械密封件(1)，其特征是，该保护环的内径(f2)比该波纹管的该中心部分的最大外径(D1)高约1.5-3mm。

5.根据权利要求1所述的机械密封件(1)，其特征是，所述波纹管包括下套环(30)和上套环(31)，并且该波纹管的该中心部分(32)的厚度小于该下套环(30)和该上套环(31)的厚度。

6.根据权利要求5所述的机械密封件(1)，其特征是，所述保护环(7)的高度(H)大约等于该波纹管的该中心部分(32)的高度的一半，测量为该上套环(31)与该下套环(30)之间的距离。

7.根据权利要求1所述的机械密封件(1)，其特征是，所述保护环(7)的厚度为1-2mm。

8.根据权利要求1所述的机械密封件(1)，其特征是，所述保护环(7)由金属、合金或塑料材料制成。

9.根据权利要求8所述的机械密封件(1)，其特征是，所述保护环(7)由钢或铝材料制成。

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