CN216143174U - 大轴径双螺杆膨胀机用机械密封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大轴径双螺杆膨胀机用机械密封装置，包括轴套，轴套一端的外侧设有安装凸台，轴套另一端的外侧套装有法兰盖，法兰盖近安装凸台的一端连接有支撑套管，支撑套管远离法兰盖一端的内侧设有安装板，安装凸台一端与安装板之间设有主密封，安装凸台另一端与法兰盖之间设有二级密封；法兰盖远离安装凸台一侧的端面上可拆卸的设有多个限位块，多个限位块的一端配合在轴套外部的限位凹槽内；轴套近限位凹槽一端的侧壁上设有多个紧定螺钉，轴套近限位凹槽一端的内侧壁上设有用于与转轴上预装的传动键配合的键槽。本实用新型提供的一种大轴径双螺杆膨胀机用机械密封装置，轴向尺寸小，结构简单，驱动稳定，拆装方便。

Description

大轴径双螺杆膨胀机用机械密封装置

技术领域

本实用新型涉及机械密封技术领域，具体地是一种大轴径双螺杆膨胀机用机械密封装置。

背景技术

螺杆膨胀机是依靠气体体积膨胀，驱动螺杆转子旋转，将热能转换为机械能的一种热机。是21世纪获得长足发展的一种新兴动力机械，可广泛应用于工业余热回收、地热发电、生物质发电等领域，可直接驱动发电机，也可直接拖动泵、风机等机械设备。传统的螺杆膨胀机的轴封形式，通常采用填料密封、碳环密封和机械密封。

随着对环境的重视和机械密封技术的进步，机械密封正在逐渐取代其他两种轴封。目前主流的机械密封往往在250mm轴径以下，对于300mm轴径以上的螺杆膨胀机由于轴径大，转速高，线速度大，密封端面材料等限制，往往达不到设计使用寿命。

目前市面上绝大部分的机械密封用在250mm轴径以下的膨胀机，在200-300mm轴径的膨胀机里面，机械密封需要特殊结构设计，市面上也逐渐有了该轴径范围的机械密封结构设计。但是在300mm以上的膨胀机领域，由于目前的市场规模小，市面上很少有相应配套的机械密封结构，或者说机械密封由于轴径大，存在密封结构复杂，拆装困难，驱动不稳定，密封性能差且使用寿命短等问题。

实用新型内容

本实用新型旨在解决现有技术中的至少一个缺陷，为此提供了一种大轴径双螺杆膨胀机用机械密封装置，轴向尺寸小，结构简单，驱动稳定，拆装方便。

本实用新型所采取的技术方案是：提供一种大轴径双螺杆膨胀机用机械密封装置，包括用于套设在转轴外部的轴套，所述轴套一端的外侧设有环形的安装凸台，所述轴套另一端的外侧套装有法兰盖，所述法兰盖近安装凸台的一端轴向连接有支撑套管，且所述支撑套管位于安装凸台的外部；所述支撑套管远离法兰盖一端的内侧设有安装板，所述安装凸台远离法兰盖的一端与安装板之间设有套设在转轴外部的主密封，所述安装凸台另一端与法兰盖之间设有套设在轴套外部的二级密封；所述法兰盖远离安装凸台一侧的端面上可拆卸的设有多个沿周向分布的限位块，所述轴套的外侧壁上设有限位凹槽，多个所述限位块的一端配合在限位凹槽内，以实现轴套、法兰盖、支撑套管、主密封以及二级密封集装为一体式结构；所述轴套近限位凹槽一端的侧壁上沿周向设有多个朝着转轴延伸的紧定螺钉，所述轴套近限位凹槽一端的内侧壁上设有用于与转轴上预装的传动键配合的键槽。

本实用新型的机械密封与现有技术相比具有以下优点：

1、机械密封结构采用集装式设计，即在机械密封安装至安装腔之前即实现整套密封装置的各个零部件的整体式预装，当密封装置安装到旋转蒸发器的安装腔时只需将集装式结构的密封整体安装到设计位置，并将密封装置驱动连接至转轴上即可，安装操作简单，对安装技术要求很低，提高工人装配机封的工作效率；同时最大程度的避免了因安装问题造成的密封损坏或失效；从另外一个角度也是降低了密封维护成本、节省维修时间。

2、整体机械密封与转轴之间的传动连接采用紧定螺钉和键连接结构双重驱动，稳定性强，尤其在大轴径领域，大扭矩，键传动更加稳定可靠。

3、采用双端面机械密封，两道密封面使得密封性能更高，在第一道主密封出现泄漏的情况下，二级密封还能继续起到密封作用，从而保证密封的稳定性。并且本新型的双端面密封结构中，两个密封部分安装时共用一个安装凸台结构，有效缩短整个密封结构的轴向尺寸，从而节省密封轴向安装空间，提升产品竞争力。

作为改进的，所述主密封、二级密封以及支撑套管之间形成密封腔，所述支撑套管的侧壁上设有进液孔以及出液孔，且所述进液孔的内端与主密封或者二级密封的密封面相对应。

再改进的，所述法兰盖近限位块一端的内壁上设有周向延伸的集液槽，所述法兰盖上设有与所述集液槽连通的收集通道。上述结构中，在压盖上的集液槽以及收集通道的配合，能搜集密封泄漏的介质，同时避免了泄漏介质的飞溅，引起环境污染和人身伤害。

再改进的，所述法兰盖近集液槽的内侧壁上还设有节流槽。上述结构中为了进一步的预防泄漏的介质被甩出来，在法兰盖的内壁上设置了节流槽。

再改进的，所述法兰盖近支撑套管的一端设有第一安装槽，所述支撑套管的一端配装在所述第一安装槽内；所述支撑套管近法兰盖一端的端面上设有多个第一螺纹孔，所述法兰盖上设有多个与第一螺纹孔相配合的第一连接螺钉。上述改进结构中，通过设置相应的安装槽使得支撑套管的配装更加的稳定，并且在其端通过多个第一连接螺钉与法兰盖进行可拆卸的连接固定，结构简单，拆装方便。

优选的，所述主密封包括第一动环、第一静环组件和第一安装座，所述第一动环配装在安装凸台上；所述第一安装座的一端与安装板连接，所述第一静环组件沿轴向可滑动的配装在第一安装座的另一端，所述第一静环组件的另一端与第一动环可相对转动的抵接，且所述第一静环组件与第一安装座之间设有第一弹性补偿元件。

优选的，所述第一静环组件包括第一静环和第一静环座，所述第一安装座上设有环形的第二安装槽，所述第一静环座的一端滑动配合在所述第二安装槽内，且所述第二安装槽侧壁上设有用于限定第一静环座轴向位置的第一限位螺钉；所述第一静环座的另一端与第一静环配合，所述第一静环的另一端与第一动环可相对转动的抵接；所述第一弹性补偿元件位于第一静环座与第二安装槽之间。

优选的，所述二级密封包括第二动环、第二静环组件以及第二安装座，所述第二动环配装在安装凸台上；所述第二安装座的一端与法兰盖连接，所述第二静环组件沿轴向可滑动的配装在第二安装座的另一端，所述第二静环组件的另一端与第二动环可相对转动的抵接，且所述第二静环组件与第二安装座之间设有第二弹性补偿元件。

优选的，所述第二静环组件包括第二静环和第二静环座，所述第二安装座上设有环形的第三安装槽，所述第二静环座的一端滑动配合在所述第三安装槽内，且所述第三安装槽侧壁上设有用于限定第二静环座轴向位置的第二限位螺钉；所述第二静环座的另一端与第二静环配合，所述第二静环的另一端与第二动环可相对转动的抵接；所述第二弹性补偿元件位于第一静环座与第三安装槽之间。

优选的，所述的第一动环、第一静环，第二动环以及第二静环的材质均为含游离石墨的碳化硅复合材料制成。

附图说明

图1是本实用新型的大轴径双螺杆膨胀机用机械密封装置的立体结构示意图。

图2是本实用新型的大轴径双螺杆膨胀机用机械密封装置的半剖结构示意图。

图3是本实用新型的大轴径双螺杆膨胀机用机械密封装置另一角度局部半剖结构示意图。

图4是本实用新型的大轴径双螺杆膨胀机用机械密封装置另一角度局部半剖结构示意图。

其中，01-主密封，02-二级密封，03-密封腔；100-转轴；

1-轴套，1.1-限位凹槽，1.2-键槽，2-安装凸台，2.1-第一动环安装槽，3-法兰盖，3.1-集液槽，3.2-收集通道，3.3-节流槽，3.4-第一安装槽，4-支撑套管，4.1-进液孔，4.2-出液孔，4.3-第一螺纹孔，5-安装板，6-限位块，7-紧定螺钉，8-第一连接螺钉，9- 第一动环，10-第一静环组件，10.1-第一静环，10.2-第一静环座，10.2.1-第一静环安装槽，10.3-第一限位螺钉，11-第一安装座，11.1-第二安装槽，11.2-第二螺纹孔，12-第二动环，13-第二静环组件，13.1-第二静环，13.2-第二静环座，13.3-第二限位螺钉，14- 第二安装座，14.1-第三安装槽，14.2-第三螺纹孔，15-第二连接螺钉，16-第三连接螺钉。

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作进一步说明。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“外侧壁”、“内侧壁”、“底部”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。另外的，本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”只是为了方便描述，便于区分，并没有特指的含义。

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“连接”、“配装”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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1、2所示，本实用新型提供的一种大轴径双螺杆膨胀机用机械密封装置，包括用于套设在转轴100外部的轴套1，轴套1一端的外侧设有环形的安装凸台2，轴套1另一端的外侧套装有法兰盖3，并且在法兰盖3近安装凸台2的一端轴向连接有支撑套管4，且支撑套管4位于安装凸台2的外部；具体的，法兰盖3近支撑套管4的一端设有第一安装槽3.4，支撑套管4的一端配装在所述第一安装槽3.4内；并且支撑套4管近法兰盖3 一端的端面上设有多个沿周向均匀分布的第一螺纹孔4.3，法兰盖3上设有多个与第一螺纹孔4.3相配合的第一连接螺钉8，以实现支撑套管4与法兰盖3在轴向上的可拆卸连接，如图3所示。

另外的，支撑套管4远离法兰盖3一端的内侧设有安装板5，安装凸台2远离法兰盖3的一端与安装板5之间设有套设在转轴100外部的主密封01，安装凸台2另一端与法兰盖3之间设有套设在轴套1外部的二级密封02；以实现在主密封01、二级密封02以及支撑套管4之间形成密封腔03，并且在支撑套管4的侧壁上设有进液孔4.1以及出液孔4.2，且进液孔4.1的内端与主密封01或者二级密封02的密封面相对应，如图2所示。此结构中在支撑套管4外侧壁上沿轴向设有两组进液孔4.1，每一组均包括多个沿周向均匀设置的进液孔4.1，并且两组进液孔4.1位于密封腔03内一端分别与主密封01、二级密封02 的密封摩擦面位置相对应，实现摩擦面的快速冲洗、冷却，防止介质中的颗粒状杂质在磨面处聚积，进而磨损摩擦面。并且在两组进液孔4.1的中间位置设有一组出液孔4.2，同样的每组出液孔4.2包括多个周向分别的出液孔4.2。更加具体的，为了实现进液孔4.1、出液孔4.2中的冲洗液能够更好的循环，在支撑套管4的外侧壁上与进液孔4.1、出液孔 4.2对应的位置分别设有内凹的环形凹槽，通过环形凹槽可以实现多个进液孔4.1或者多个出液孔4.2的相互连通，这样，当机械密封装置安装至膨胀机的安装腔内时，在安装腔的侧壁上只要设置一个连通至环形凹槽的总进口和一个连通至另一位置的环形凹槽的总出口即可。

再一方面的，在法兰盖3远离安装凸台2一侧的端面上可拆卸的设有多个沿周向分布的限位块6，轴套1的外侧壁上设有限位凹槽1.1，多个限位块6的一端配合在限位凹槽1.1内，从而以实现轴套1、法兰盖3、支撑套管4、主密封01以及二级密封02集装为一体式结构；轴套1近限位凹槽1.1一端的侧壁上沿周向设有多个朝着转轴100延伸的紧定螺钉7，轴套1近限位凹槽1.1一端的内侧壁上设有用于与转轴100上预装的传动键配合的键槽1.2，如图1所示。

上述结构中，如图3、4所示，主密封01包括第一动环9、第一静环组件10和第一安装座11，第一动环9配装在安装凸台2上；具体的，在安装凸台2远离法兰盖3一端设有内凹的第一动环安装槽2.1，第一动环9的一端配装在第一动环安装槽2.1内，且在第一动环9的外侧壁与第一动环安装槽2.1侧壁之间以及第一动环9端部与第一动环安装槽2.1 底部之间均设有密封圈，实现两部件的密封连接，采用两个O型密封圈支撑，该O型圈起到密封的同时，更主要起到支撑作用，是一个柔性的接触结构，避免第一动环9和钢材质的安装凸台2的硬接触，避免端面的变形。另外的，第一安装座11的一端与安装板5连接，在第一安装座11远离第一静环组件10的端部沿周向设有多个第二螺纹孔11.2，相应的在安装板5上设有多个第二连接螺钉15，通过第二连接螺钉15实现第一安装座11与安装板5的可拆卸连接，如图4所示。第一静环组件10沿轴向可滑动的配装在配装槽11.2 内，第一静环组件10的另一端与第一动环9可相对转动的抵接，且第一静环组件10与第一安装座11之间设有第一弹性补偿元件。

更加具体的，如图3所示，第一静环组件10包括第一静环10.1和第一静环座10.2，第一安装座11上设有环形的第二安装槽11.1，第一静环座10.2的一端滑动配合在第二安装槽11.1内，且第二安装槽11.1侧壁上设有用于限定第一静环座10.2轴向位置的第一限位螺钉10.3；此结构中，第一限位螺钉10.3沿径向连接在第一静环座10.2外侧壁上，在第二安装槽11.1的侧壁上设有用于容置第一限位螺钉10.3的头部的避让孔，并且第一限位螺钉10.3的头部在避让孔内可以沿轴向滑动。第一静环座10.2的另一端设有第一静环安装槽10.2.1，第一静环10.1远离第一动环9的一端配装在第一静环安装槽10.2.1内，且且在第一静环10.1的外侧壁与第一静环安装槽10.2.1侧壁之间以及第一静环10.1端部与第一静环安装槽10.2.1底部之间均设有密封圈。另外的，第一静环10.1的另一端与第一动环9可相对转动的抵接，以形成主密封面；第一弹性补偿元件位于第一静环座10.2 与第二安装槽11.1之间。本实施例中，第一弹性补偿元件包括多个小弹簧，在第二安装槽11.1的底部或者第一静环座10.2远离第一静环10.1一端设有多个弹簧孔，小弹簧的一端配装在弹簧孔内，另一端顶靠在第一静环座10.2端面上或者第二安装槽11.1底部。

同样的，如图3、4所示，本实施例中的二级密封02包括第二动环12、第二静环组件13以及第二安装座14，第二动环12配装在安装凸台2上；第二安装座14的一端与法兰盖3连接，具体的，在第二安装座14远离第二静环组件13的端部沿周向设有多个第三螺纹孔14.1，相应的在法兰盖3上设有多个第三连接螺钉16，通过第三连接螺钉16实现第二安装座14与法兰盖3的可拆卸连接，如图4所示。其中，第二静环组件13沿轴向可滑动的配装在第二安装座14的另一端，第二静环组件13的另一端与第二动环12可相对转动的抵接，且第二静环组件13与第二安装座14之间设有第二弹性补偿元件。

第二静环组件13包括第二静环13.1和第二静环座13.2，第二安装座14上设有环形的第三安装槽14.1，第二静环座13.2的一端滑动配合在第三安装槽14.1内，且第三安装槽14.1侧壁上设有用于限定第二静环座13.2轴向位置的第二限位螺钉13.3；第二静环座13.2的另一端与第二静环13.1配合，第二静环13.1的另一端与第二动环12可相对转动的抵接；第二弹性补偿元件位于第一静环座13.2与第三安装槽14.1之间。本实施例中，第二静环组件13与第一静环组件10结构相同，可以互换使用，所以此处对于第二静环组件13的具体结构不再展开赘述，具体的可以参看第一静环组件10的结构。

如图2所示，本实施例中，在法兰盖3近限位块6一端的内壁上设有周向延伸的集液槽3.1，法兰盖3上设有与所述集液槽3.1连通的收集通道3.2。并且在法兰盖3近集液槽3.1的内侧壁上还设有节流槽3.3。法兰该3上同时设置有集液槽3.1以及节流槽3.3，可以更加有效的预防密封面失效，介质大流量甩出来。另外的，如图2所示的结构只是机械密封的一个示意图，在实际使用过程中，该收集通道3.2是竖直朝下的。

本实施例的密封结构中第一动环9、第一静环10.1、第二动环12、以及第二静环13.1 均为含游离石墨的碳化硅复合材料制成。在大大提高动静环材料PV值的同时，也增强了密封面的自润滑性能，延长了机封的使用寿命。并且为了实现零部件之间的互换使用，节省成本；方便批量化加工生产，提高加工效率；本实施例中，第一静环组件10、第二静环组件13结构相同。另外的，本实施例中，在第一静环10.1、第二静环13.1的外侧壁上均设有环形的凹槽，冲洗时可以快速的实现静环的降温，防止静环变形。

以上就本实用新型较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本实用新型不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化，凡在本实用新型权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种大轴径双螺杆膨胀机用机械密封装置，包括用于套设在转轴(100)外部的轴套(1)，其特征在于：所述轴套(1)一端的外侧设有环形的安装凸台(2)，所述轴套(1)另一端的外侧套装有法兰盖(3)，所述法兰盖(3)近安装凸台(2)的一端轴向连接有支撑套管(4)，且所述支撑套管(4)位于安装凸台(2)的外部；所述支撑套管(4)远离法兰盖(3)一端的内侧设有安装板(5)，所述安装凸台(2)远离法兰盖(3)的一端与安装板(5)之间设有套设在转轴(100)外部的主密封(01)，所述安装凸台(2)另一端与法兰盖(3)之间设有套设在轴套(1)外部的二级密封(02)；所述法兰盖(3)远离安装凸台(2)一侧的端面上可拆卸的设有多个沿周向分布的限位块(6)，所述轴套(1)的外侧壁上设有限位凹槽(1.1)，多个所述限位块(6)的一端配合在限位凹槽(1.1)内，以实现轴套(1)、法兰盖(3)、支撑套管(4)、主密封(01)以及二级密封(02)集装为一体式结构；所述轴套(1)近限位凹槽(1.1)一端的侧壁上沿周向设有多个朝着转轴(100)延伸的紧定螺钉(7)，所述轴套(1)近限位凹槽(1.1)一端的内侧壁上设有用于与转轴(100)上预装的传动键(110)配合的键槽(1.2)。

2.根据权利要求1所述的大轴径双螺杆膨胀机用机械密封装置，其特征在于：所述主密封(01)、二级密封(02)以及支撑套管(4)之间形成密封腔(03)，所述支撑套管(4)的侧壁上设有进液孔(4.1)以及出液孔(4.2)，且所述进液孔(4.1)的内端与主密封(01)或者二级密封(02)的密封面相对应。

3.根据权利要求1所述的大轴径双螺杆膨胀机用机械密封装置，其特征在于：所述法兰盖(3)近限位块(6)一端的内壁上设有周向延伸的集液槽(3.1)，所述法兰盖(3)上设有与所述集液槽(3.1)连通的收集通道(3.2)。

4.根据权利要求3所述的大轴径双螺杆膨胀机用机械密封装置，其特征在于：所述法兰盖(3)近集液槽(3.1)的内侧壁上还设有节流槽(3.3)。

5.根据权利要求1所述的大轴径双螺杆膨胀机用机械密封装置，其特征在于：所述法兰盖(3)近支撑套管(4)的一端设有第一安装槽(3.4)，所述支撑套管(4)的一端配装在所述第一安装槽(3.4)内；所述支撑套管(4)近法兰盖(3)一端的端面上设有多个第一螺纹孔(4.3)，所述法兰盖(3)上设有多个与第一螺纹孔(4.3)相配合的第一连接螺钉(8)。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的大轴径双螺杆膨胀机用机械密封装置，其特征在于：所述主密封(01)包括第一动环(9)、第一静环组件(10)和第一安装座(11)，所述第一动环(9)配装在安装凸台(2)上；所述第一安装座(11)的一端与安装板(5)连接，所述第一静环组件(10)沿轴向可滑动的配装在第一安装座(11)的另一端，所述第一静环组件(10)的另一端与第一动环(9)可相对转动的抵接，且所述第一静环组件(10)与第一安装座(11)之间设有第一弹性补偿元件。

7.根据权利要求6所述的大轴径双螺杆膨胀机用机械密封装置，其特征在于：所述第一静环组件(10)包括第一静环(10.1)和第一静环座(10.2)，所述第一安装座(11)上设有环形的第二安装槽(11.1)，所述第一静环座(10.2)的一端滑动配合在所述第二安装槽(11.1)内，且所述第二安装槽(11.1)侧壁上设有用于限定第一静环座(10.2)轴向位置的第一限位螺钉(10.3)；所述第一静环座(10.2)的另一端与第一静环(10.1)配合，所述第一静环(10.1)的另一端与第一动环(9)可相对转动的抵接；所述第一弹性补偿元件位于第一静环座(10.2)与第二安装槽(11.1)之间。

8.根据权利要求7所述的大轴径双螺杆膨胀机用机械密封装置，其特征在于：所述二级密封(02)包括第二动环(12)、第二静环组件(13)以及第二安装座(14)，所述第二动环(12)配装在安装凸台(2)上；所述第二安装座(14)的一端与法兰盖(3)连接，所述第二静环组件(13)沿轴向可滑动的配装在第二安装座(14)的另一端，所述第二静环组件(13)的另一端与第二动环(12)可相对转动的抵接，且所述第二静环组件(13)与第二安装座(14)之间设有第二弹性补偿元件。

9.根据权利要求8所述的大轴径双螺杆膨胀机用机械密封装置，其特征在于：所述第二静环组件(13)包括第二静环(13.1)和第二静环座(13.2)，所述第二安装座(14)上设有环形的第三安装槽(14.1)，所述第二静环座(13.2)的一端滑动配合在所述第三安装槽(14.1)内，且所述第三安装槽(14.1)侧壁上设有用于限定第二静环座(13.2)轴向位置的第二限位螺钉(13.3)；所述第二静环座(13.2)的另一端与第二静环(13.1)配合，所述第二静环(13.1)的另一端与第二动环(12)可相对转动的抵接；所述第二弹性补偿元件位于第一静环座(13.2)与第三安装槽(14.1)之间。

10.根据权利要求9所述的大轴径双螺杆膨胀机用机械密封装置，其特征在于：所述第一动环(9)、第一静环(10.1)、第二动环(12)以及第二静环(13.1)材质均为含游离石墨的碳化硅复合材料制成。

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