CN220015569U - 一种大间隙无接触式动密封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大间隙无接触式动密封装置，安装在水泵的传动主轴上，包括密封底座、上密封组件，上密封组件与传动主轴形成动密封结构，其安装连接在密封底座上部，密封底座与上密封组件两者均环套安装在传动主轴上，传动主轴下部设有与其间隙配合水润滑橡胶轴承，密封底座的下端设有用于与水泵的泵体连接的连接法兰，密封底座的内部为空腔结构，空腔结构下部设有与水润滑橡胶轴承定位连接的止口，密封底座的壳体下侧设有连接内部空腔的润滑冷却水入口。大间隙无接触式动密封装置有效延长了磁流体密封的寿命，并使得这种无接触式部的动密封,在大型立式泵上得到有效应用，并保证了密封效果。

Description

一种大间隙无接触式动密封装置

技术领域

本实用新型涉及一种大间隙无接触式动密封装置，涉及水泵密封技术领域。

背景技术

水泵泵轴轴封处的密封, 是一种压力要求较低的, 但绝对不能漏气的动密封.这样的密封大多是用传统的填料密封. 再加冷却水的水封作用, 就可以保证水泵的正常运行，但是填料密封由于填料是和轴(或轴套)密切接触的， 对泵轴(或轴套)的磨损是很大的, 而且随着运行时间的增长, 泵轴套的磨损加大, 填料和轴套之间的间隙大了,会产生漏气,影响泵的正常运行, 这时,就要将填料压盖的螺母旋紧, 加大填料压盖对填料的压紧力, 这样做的结果是加剧了填料对轴(或轴套)的磨损。 所以,填料密封的轴套一旦开始磨损, 轴套的使用寿命也就快到了。同时填料密封对水泵的效率影响也是较大的， 其功率损耗, 在所有动密封中,是最大的。

水泵上另一种常用的动密封, 就是机械密封. 机械密封采用耐磨合金制作的动静环组,使密封件的动环不和轴(或轴套) 接触， 这样,密封对泵轴(或轴套) 就不会发生磨损, 可以极大地保护了轴(或轴套).大大延长了轴(或轴套)的寿命. 但机械密封制造精度高, 安装要求高,价格高.以前只有在对密封要求较高的化工泵等场合才会使用， 但是,随着技术的进步, 机械密封价格的下降, 使填料密封大有被机械密封替代的趋势. 这是技术进步的一种表现。

另外还有各种形式的橡胶密封, 如唇形骨架油封, λ橡胶密封等. 由于其承压能力较低, 在旋转轴上只能用在防油,和防尘和作为机械密封的辅助密封, 很少作为水泵的主密封。

虽然机械密封有取代填料密封的趋势, 但是在很多场合,由于旋转轴的尺寸较大, 如舰船浆轴. 或结构上需要密封呈哈呋状态时， 这种大尺寸, 哈呋结构的机械密封制作困难,价格高昂，所以很多大泵上的动密封,仍然采用传统的填料密封， 如大型水泵的轴封. 对于年运行小时不足1000小时的水泵, 填料密封对泵轴的磨损可以维持10年左右，但在需要水泵年运行在3000小时以上的泵站, 填料密封对泵轴的磨损,只能使水泵正常运行3-5年， 泵轴必须对填料密封处的轴颈部分进行修复，一般泵站,是不具备这样的修复能力的, 必须将泵轴运返到原水泵生产厂进行，比较费时费力。

针对上述问题，虽然采用磁流体密封是一个不错的选项,但很多大型立式水泵的轴封,还是哈呋结构的形式, 轴向窜动可能达到1-3mm，径向跳动也会达到0.15-0.40mm，要求的密封间隙会在0.5-1.2mm。由于磁流体密对于转动轴的径向跳动要求较高,这是因为磁流体密封对密封间隙有较高的要求，当密封间隙大于0.3mm后, 单级齿承压能力下降很快,只能达到0.001-0.005Mpa，虽然大型轴流泵轴封处的密封压力不算高，但要封住0.15-0.2Mpa的润滑冷却水的压力, 还是需要至少有20-30级单齿，单一的磁流体密封的轴向尺寸会增加许多,而泵的总体结构又不允许，同时,由于是立式泵,垂直的轴封, 在重力和大间隙的双重的作用下, 磁液流失的速率会远远大于卧式泵水平轴的磁流体密封中磁液流失的速率, 所以单一的磁流体密封用在立式泵上,其寿命也是不能保证的，另外，由于大型泵的填料密封在结构上,都是哈呋结构形式，磁极哈呋面的密封也是一个必须解决的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种能有效实现大型立式泵的泵轴轴封处磁流体密封的大间隙无接触式动密封装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种大间隙无接触式动密封装置，安装在水泵的传动主轴上，包括密封底座、上密封组件，上密封组件与传动主轴形成动密封结构，且所述上密封组件设置为由磁脂-磁流体结合形成的组合密封组件，其安装连接在密封底座上部，密封底座与上密封组件两者均环套安装在传动主轴上，传动主轴下部设有与其间隙配合水润滑橡胶轴承，所述密封底座的下端设有用于与水泵的泵体连接的连接法兰，密封底座的内部为空腔结构，空腔结构下部设有与水润滑橡胶轴承定位连接的止口，所述密封底座的壳体下侧设有连接内部空腔的润滑冷却水入口。

作为优选，所述密封底座的内部空腔结构中部设有将空腔分隔为上下两部分腔体的隔板，上下部腔体分别为上腔体和下腔体，隔板的板体上设有只允许流体自下而上流动的橡胶单向阀组件，所述隔板靠近传动主轴的一侧设有用于阻挡流体在隔板与传动主轴之间的间隙中流失的防水密封板组件，所述润滑冷却水入口位于下腔体下部所对应的壳体上。

作为优选，所述上密封组件包括上密封壳体、压板、上磁极、中间磁极、下磁极、永磁铁组，所述上密封壳体的下端通过螺栓与密封底座的上端连接固定，压板盖合在上密封壳体的上端，上磁极、中间磁极与下磁极自上而下设置在上密封壳体内且位于上密封壳体内壁与传动主轴之间，所述永磁铁组为两组且分别置于上磁极与中间磁极之间以及下磁极与中间磁极之间，所述永磁铁组的磁极沿传动主轴的轴向设置，在所述上磁极、下磁极、中间磁极靠近传动主轴的内侧面开有多个环形的极齿槽，在所述极齿槽内填充有磁性流体介质。

作为优选，所述磁性流体介质为磁脂或磁液。

作为优选，所述上磁极、中间磁极、下磁极、永磁铁组与上密封壳体之间设有隔磁套。

作为优选，所述隔磁套的上下端靠近上密封壳体的一侧均设有外密封槽，所述隔磁套的上下端分别靠近上磁极、下磁极的一侧均设有内密封槽，所述内密封槽与外密封槽内填充有含有纳米级磁性颗粒的密封材料层。

作为优选，所述上密封壳体的下端口内壁设有环形的防水充脂槽，所述防水充脂槽与传动主轴内壁之间形成防水充脂腔，所述防水充脂腔位于下部的防尘板下方且其内填充有防水润滑密封脂介质。

作为优选，所述密封底座的壳体侧面设有液位传感器组件，所述液位传感器组件包括三个信号触点，其中两个信号触点位于上腔体内侧壁且上下相对设置，另一个信号触点位于下腔体内侧壁，在所述润滑冷却水入口连接有补水管，补水管上设有电控开关阀与手动开关阀，所述液位传感器以及电控开关阀均电连接控制两者运行的主控制系统。

与现有技术相比，本实用新型的有益之处是：所述大间隙无接触式动密封装置采用密封底座与磁流体密封组件相结合的密封结构，能有效地保证磁流体密封组件中的磁脂或磁液远离被密封介质,不会和介质(水)直接接触，这就使磁流体密封始终处在密封空气的工况下, 确保磁流体密封的寿命，使得这种无接触式的动密封,在大型立式泵上得到有效应用，保证了密封效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1是本实用新型安装时的部分剖视图；

图2是本实用新型与传动主轴安装时的部分剖视图；

图3是本实用新型的上密封组件的部分剖视图；

图4是图3中A处的放大示意图；

图5是图3中B处的放大示意图；

其中：1、传动主轴；2、密封底座；3、上密封组件；4、泵体；5、水润滑橡胶轴承；6、隔板；7、填充接头；8、下腔体；20、冷却水入口；21、上腔体；22、挡水密封板组件；23、橡胶单向阀组件；24、液位传感器组件；25、手动调节阀；26、电动开关阀；31、密封壳体；32、下磁极；33、永磁铁组；34、中间磁极；35、隔磁套；36、上磁极；37、上磁脂腔；38、液磁腔；39、下磁脂腔；310、防尘板；311、隔磁板；312、压板；313、防水充脂腔；314、挡脂环组件；351、内密封槽；352、外密封槽。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围：

如图1至图5所示的一种大间隙无接触式动密封装置，安装在水泵的传动主轴1上，包括密封底座2、上密封组件3。该上密封组件3与传动主轴1形成动密封结构，且所述上密封组件3设置为由磁脂-磁流体结合形成的组合密封组件，其安装连接在密封底座2上部，密封底座2与上密封组件3两者均环套安装在传动主轴1上，传动主轴1下部设有与其间隙配合水润滑橡胶轴承5，通过水润滑橡胶轴承5使得水泵相对密封装置自由转动，所述密封底座2的下端设有用于与水泵的泵体4连接的连接法兰，密封底座2的内部为空腔结构，空腔结构下部设有与水润滑橡胶轴承5定位连接的止口，从而通过止口将密封底座2与水润滑橡胶轴承5进行定位固定，提高两者间的稳定性，使得传动主轴1与密封底座2、上密封组件3之间具有稳定性间隙，所述密封底座2的壳体下侧设有连接内部空腔的润滑冷却水入口20从而方便注入用于水润滑橡胶轴承5润滑和冷却用的冷却水。

在本实施例中，所述密封底座2的内部空腔结构中部设有将空腔分隔为上下两部分的隔板6，隔板6与传动主轴1以及上下空腔内壁之间形成两个腔体，上下部腔体分别为上腔体21和下腔体8，上腔体21为气水混合腔，下腔体8为有压水腔，隔板6的板体上设有只允许流体自下腔体8往上腔体21内流动的橡胶单向阀组件23，所述隔板6靠近传动主轴1的一侧设有用于阻挡流体在隔板6与传动主轴1之间的间隙内流失的挡水密封板组件22，所述润滑冷却水入口20位于下腔体8对应的壳体上，因而，在实际的应用中，所述润滑冷却水在通过入口注入到下腔体8内后，当水的进水量大于传动主轴1与水润滑橡胶轴承5间隙中流失量时, 下腔体8中水位会逐步上升,达到隔板6时,在橡胶单向阀组件23中的单向阀作用下以及挡水板的作用下, 下腔体8中的水是不会沿泵轴进入上腔体21内的，只会从隔板6上的橡胶单向阀进入上腔体21， 当腔体的水上升时, 会将将腔体的空气挤压,当此气压与上腔体21内水压达到和进水压力一致时, 上腔体21内的水位就会维持在一定程度上,只要密封组件上部的磁流体密封组件能承受此压力时，在磁流体密封组件下方,总是有一层压力空气层，从而实现了磁流体密封组件与水介质的无接触密封。

在本实施例中，所述上密封组件3包括上密封壳体31、压板312、上磁极36、中间磁极34、下磁极32、永磁铁组33，所述上磁极36、中间磁极34、下磁极32均由导磁材料制成，所述上密封壳体31的下端通过螺栓与密封底座2的上端连接固定，压板312盖合固定在上密封壳体31的上端且上压板312与传动主轴1之间防尘板310，上磁极36、中间磁极34与下磁极32自上而下设置在上密封壳体31内且位于上密封壳体31内壁与传动主轴1之间，所述永磁铁组33为两组且分别置于上磁极36与中间磁极34之间以及下磁极32与中间磁极34之间，所述永磁铁组33的磁极沿传动主轴1的轴向设置.在所述上磁极36、下磁极32、中间磁极34靠近传动主轴1的内侧面开有多个环形的极齿槽，在所述极齿槽与传动主轴1之间形成填充腔体，填充腔内填充有磁性的流体介质。作为本实施例的优选实施方案，所述磁流体介质为磁脂或磁液，优选地，在上、下磁极32侧的填充腔内填充磁脂，在中间磁极34侧与传动主轴1间填充腔内填充磁液，具体的，参见图3所示，上磁极36侧的填充腔为上磁脂腔37，下磁极32侧的充脂腔为下磁脂腔39，中间磁极34侧的填充腔为液磁腔38。从而在磁场的作用下，磁脂和磁液被稳定的吸附并填充满在传动主轴1以及各个磁极之间，从而有效起到了磁脂-磁流体密封的作用。

在本实施例中，为延缓永磁铁的磁性衰减，所述上磁极36、中间磁极34、下磁极32、永磁铁组33与上密封壳体31之间设有隔磁套3535。进一步地，所述上磁极36的上部与压板312之间、下磁极32下侧面与上密封壳体31的底壁之间均设有隔磁板311，从而在保证整体结构稳定性的同时，还能延长永磁铁的使用寿命。另外，为避免外部灰尘等异物进入到磁流体密封组件的内部间隙，所述上部的压板312与传动主轴1之间均设有防尘板310。

在本实施例中，为保证密封效果，所述隔磁套35的上下端靠近上密封壳体31的一侧均设有外密封槽352，所述隔磁套35的上下端分别靠近上磁极36、下磁极32的一侧均设有内密封槽351，所述内密封槽351与外密封槽352内填充有含有纳米级磁性颗粒的密封材料层，从而，在永磁铁组33的磁场作用下，有效将隔磁套35与上密封壳体31之间以及上磁极36、下磁极32与隔磁套35之间的间隙填充满，保证密封效果，另外，在本实施例中，所述上磁极36以及下磁极32均因是采用哈呋结构，因而，为有效提高哈呋结构的密封效果，还在上、下磁极32哈呋面的外径和不与永磁铁接触的哈呋平面上,开具有能充填密封材料的密封内槽， 在磁极和磁铁组装完成后,在此密封内槽中,填涂专用纳米磁性密封材料， 利用磁极在组装后有很强的磁场， 在此磁场作用力下,哈呋面之间的间隙,会被密封材料中的钠米级细粒填补满，从而达到对哈呋面的密封效果。

在本实施例中，为避免下部的下腔体8中的高湿度的气体的浸蚀而降低磁脂寿命，所述上密封壳体31的下端口内壁设有环形的防水充脂槽，所述防水充脂槽与传动主轴1内壁之间形成防水充脂腔313，所述防水充脂腔313位于下部的防尘板310下方且其内填充有防水润滑密封脂介质，另外，为防止水润滑密封介质往下流出，所述防水充脂腔313下部设有用于放置水润滑脂往下流出至上腔体21内的挡脂环组件314。

在本实施例中，为方便对水泵轴封处运行状态进行实时监测和调整，所述密封底座2的壳体侧面设有液位传感器组件24，所述液位传感器组件24包括三个信号触点，其中两个信号触点位于上腔体21内侧壁且上下相对设置，另一个信号触点位于下腔体8内侧壁，三个触点分别对应三个不同的控制水位，对应不同的控制水位需求，在所述润滑冷却水入口20连接有进水手动阀，补水管上设有电动开关阀26与手动调节阀25，所述液位传感器以及电控开关阀均电连接控制两者运行的主控制系统，因而，在实际监测时，通过液位传感器触点能实时监测密封腔体中水位的位置，并传递信号至主控制系统，并由主控制系统根据预设程序控制电控开关阀的启停，从而实现腔体内的水位实时监控，另外，为方便填充防水润滑脂，在本实施例中，还可以在上密封壳体31下侧设置一连通向防水环填充腔的填充通道，填充通道通过管道连接外部填充接头7，继而方便及时对防水填充腔内的防水润滑脂进行补充，防止磁脂被密封底座2上部的高湿度的空气中的水份浸蚀、卤化而失效,延长整个磁流体密封组件的寿命。

因而，在实际的应用过程中,当准备开机接通水泵主机电源时, 电动开关阀26打开，向密封底座2内供水，在开机前, 水泵弯管中是有空气的, 其压力为大气压，而当进水压力为0.15-0.2 Mpa.时，进水流量必须达到水泵说明书要求, 超过其从泵轴与水润滑橡胶轴承5间流失的水量时, 下腔体8中的水位才会上升， 在其上升到密封底座2隔板6上部的上腔体21内时，表示水润滑轴承润滑水达到要求,主控制系统会接收到相应信号，控制启动水泵主机，水泵开机后,泵弯管中是充满水的, 泵轴轴封处的水压就是水泵运行时的压力， 此水泵运行压力会延缓轴封冷却水从泵传动主轴1与水润滑橡胶轴承5间隙中流失的速率,引起密封底座2上腔体21中的水位上升,当上腔体21的水位上升到上部液位传感器触点（c）位置时，液位传感器（c)传递信号至主控制系统并由控制系统控制关闭电动开关阀26，停止外供水, 水泵水润滑橡胶轴承5的冷却水依靠介质自己， 在此时密封底座2上腔体21中的水位会下降， 上腔体21中的压力和水泵扬程达到一个相对平衡的状态，从而水泵的水润滑橡胶轴承5始终处在水中时, 水泵就能安全运行，而当水泵在运行中密封底座2下腔体8压力水腔中的水位,下降到断水报警水位,并在此水位运行时间超过一定时间时, 对应位置的液位传感器触点（a）动作,打开电动开关阀26,对其内进行补水,从而使得密封底座2中的水位保持在所需的控制水位，以确保水泵的运行安全。

需要强调的是：以上仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种大间隙无接触式动密封装置，安装在水泵的传动主轴上，其特征在于：包括密封底座、上密封组件，上密封组件与传动主轴形成动密封结构，且所述上密封组件设置为由磁脂-磁流体结合形成的组合密封组件，其安装连接在密封底座上部，密封底座与上密封组件两者均环套安装在传动主轴上，传动主轴下部设有与其间隙配合水润滑橡胶轴承，所述密封底座的下端设有用于与水泵的泵体连接的连接法兰，密封底座的内部为空腔结构，空腔结构下部设有与水润滑橡胶轴承定位连接的止口，所述密封底座的壳体下侧设有连接内部空腔的润滑冷却水入口。

2.根据权利要求1所述的一种大间隙无接触式动密封装置，其特征在于：所述密封底座的内部空腔结构中部设有将空腔分隔为上下两部分腔体的隔板，上下部腔体分别为上腔体和下腔体，隔板的板体上设有只允许流体自下而上流动的橡胶单向阀组件，所述隔板靠近传动主轴的一侧设有用于阻挡流体在隔板与传动主轴之间的间隙内流动的防水密封板组件，所述润滑冷却水入口位于下腔体下部所对应的壳体上。

3.根据权利要求2所述的一种大间隙无接触式动密封装置，其特征在于：所述上密封组件包括上密封壳体、压板、上磁极、中间磁极、下磁极、永磁铁组，所述上密封壳体的下端通过螺栓与密封底座的上端连接固定，压板盖合在上密封壳体的上端，上磁极、中间磁极与下磁极自上而下设置在上密封壳体内且位于上密封壳体内壁与传动主轴之间，所述永磁铁组为两组且分别置于上磁极与中间磁极之间以及下磁极与中间磁极之间，所述永磁铁组的磁极沿传动主轴的轴向设置，在所述上磁极、下磁极、中间磁极靠近传动主轴的内侧面开有多个环形的极齿槽，在所述极齿槽内填充有磁性流体介质。

4.根据权利要求3所述的一种大间隙无接触式动密封装置，其特征在于：所述磁性流体介质为磁脂或磁液。

5.根据权利要求3所述的一种大间隙无接触式动密封装置，其特征在于：所述上磁极、中间磁极、下磁极、永磁铁组与上密封壳体之间设有隔磁套。

6.根据权利要求5所述的一种大间隙无接触式动密封装置，其特征在于：所述隔磁套的上下端靠近上密封壳体的一侧均设有外密封槽，所述隔磁套的上下端分别靠近上磁极、下磁极的一侧均设有内密封槽，所述内密封槽与外密封槽内填充有含有纳米级磁性颗粒的密封材料。

7.根据权利要求3所述的一种大间隙无接触式动密封装置，其特征在于：所述上密封壳体的下端口内壁设有环形的防水充脂槽，所述防水充脂槽与传动主轴内壁之间形成防水充脂腔，所述防水充脂腔位于下部的防尘板下方且其内填充有防水润滑密封脂介质。

8.根据权利要求2所述的一种大间隙无接触式动密封装置，其特征在于：所述密封底座的壳体侧面设有液位传感器组件，所述液位传感器组件包括三个信号触点，其中两个信号触点位于上腔体内侧壁且上下相对设置，另一个信号触点位于下腔体内侧壁，在所述润滑冷却水入口连接有进水手动阀，补水管上设有电控开关阀与手动开关阀，所述液位传感器以及电控开关阀均电连接控制两者运行的主控制系统。