CN220540307U - 密封盘根 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种密封盘根，包括：芯部；外壳，其包裹在芯部外部并且具有圆角矩形的横截面形状，其中，外壳包括互相编织在一起的多个纤维线，以及填充在多个纤维线之间并且填充在芯部与外壳之间的阻隔密封剂；和润滑层，其覆盖在外壳上，其特征在于，芯部的横截面面积占密封盘根的横截面面积的15％‑75％，芯部包括横截面呈X形的中心支撑加强芯以及多个弹力补强芯，中心支撑加强芯具有沿芯部的中心轴线延伸的中心部和从中心部向外延伸的四个支撑部，中心支撑加强芯的每个支撑部指向外壳的对应的每个角部。

Description

密封盘根

技术领域

本申请属于流体密封技术领域，具体涉及一种密封盘根。

背景技术

在许多类型的机械设备中，盘根是一种用于防止液体或气体泄漏的重要组件。它们通常由耐磨损、耐高温和耐化学腐蚀的材料制成。盘根的形状和尺寸可以根据需要进行定制，以适应各种不同的设备和应用，例如，用于密封泵、阀门、热交换器等。

目前，盘根种类很多，并且大部分采用纤维线编织制成，如四氟纤维盘根、芳纶纤维盘根、碳纤维盘根、苎麻纤维盘根等。这样的盘根的优点在于加工简单、使用方便、价格便宜、应用广泛，缺点在于压缩变形量大、性能单一、强度不够、磨损轴套、不耐腐蚀。

为了加强盘根的回弹性能、抗压性能和持久密封性能，可以在纤维线之间加入橡胶线，或者以比纤维线更粗的橡胶线作为心线来编织盘根。这类改进有助于改善盘根的回弹能力性能，并且可以部分缓解在温度和压力均不高且工况较好情况下的密封问题，但对于温度和压力均较高或工况较差的情况帮助不大。在上述情况下，依然存在盘根因抗压性能、回弹性能和耐磨蚀性能等不足而导致密封周期短的问题。盘根的四角尤其容易在挤压下变形，这种变形在泵轴跳动下或磨损介质中变得尤为迅速，造成盘根的四角失去原有的形状，密封性能的急剧降低，并最终失效。

盘根的主要应用领域之一是输送管线上的机泵的密封。这些设备通常在工况复杂多变的情况下连续运转，因此对密封的安全性、可靠性和寿命有较高要求。需要开发一种性能更好的盘根来满足这些要求。

实用新型内容

本申请的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种密封盘根，其具有挤压变形量小、回弹性能高、抗压性能强、耐磨、耐腐蚀和自润滑等特性，并且能够提供高效的密封和被密封设备的长期稳定运行。

本申请提出了一种密封盘根，用于在设备壳体和转动轴之间产生密封，其特征在于，所述密封盘根包括：

芯部；

外壳，其包裹在所述芯部外部并且具有圆角矩形的横截面形状，其中，所述外壳包括互相编织在一起的多个纤维线，以及填充在所述多个纤维线之间并且填充在所述芯部与所述外壳之间的阻隔密封剂；和

润滑层，其覆盖在所述外壳上，

其特征在于，

所述芯部的横截面面积占所述密封盘根的横截面面积的15％-75％；

所述芯部包括横截面呈X形的中心支撑加强芯以及多个弹力补强芯；

所述中心支撑加强芯具有沿所述芯部的中心轴线延伸的中心部和从所述中心部向外延伸的四个支撑部；

所述中心支撑加强芯的每个支撑部指向所述外壳的对应的每个角部。

根据可选的实施方式，所述中心支撑加强芯的相邻的支撑部的末端的连线与所述密封盘根的外沿基本平行。

根据可选的实施方式，所述弹力补强芯设置在所述中心支撑加强芯的每两个相邻的支撑部之间并且抵接这两个支撑部，以与所述中心支撑加强芯组合形成具有※形横截面形状的所述芯部。

根据可选的实施方式，所述中心支撑加强芯的所述中心部具有沿所述芯部的中心轴线延伸的通孔。

根据可选的实施方式，所述弹力补强芯具有圆形、椭圆形、矩形、楔形或三角形的横截面形状。

根据可选的实施方式，所述中心支撑加强芯和所述弹力补强芯具有彼此不同的硬度。

根据可选的实施方式，以邵氏A硬度计算，所述中心支撑加强芯的硬度高于所述弹力补强芯的硬度至少5度。

根据可选的实施方式，所述中心支撑加强芯由硅橡胶、氟硅橡胶、聚氨酯橡胶、氟橡胶、乙丙橡胶、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、氯丁橡胶中的一种材料或多种材料组合制成；以及

所述弹力补强芯由硅橡胶、氟硅橡胶、聚氨酯橡胶、氟橡胶、乙丙橡胶、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、氯丁橡胶中的一种材料或多种材料组合制成。

根据可选的实施方式，所述纤维线由纶纤维、碳纤维、聚四氟乙烯纤维、植物纤维、石墨纤维中的一种或多种制成；以及

所述阻隔密封剂由石墨或聚四氟乙烯制成。

根据本申请的密封盘根具有以下优点。

抗变形性：中心支撑加强芯的朝向外壳的角部延伸的支撑部极大地加强了密封盘根的角部在振动工况下的抗变形性能，使得密封盘根在压力波动、泵轴跳动下或在磨损介质中也可以维持角部的原有形状，并维持密封。

耐磨性：外壳和润滑层使得密封盘根能够抵抗在密封接口处的摩擦力。耐磨性强的盘根可以在高压和高速条件下保持有效密封。

耐温性：芯部和外壳的材料使得密封盘根能够在其操作的温度范围内保持其物理和化学性能。这包括抵抗高温导致的热膨胀或低温导致的收缩。

耐化学性：芯部和外壳的材料使得密封盘根能够抵抗其可能接触到的化学物质的腐蚀。这可能包括流体本身，也可能包括用于清洁或维护设备的化学品。

压缩回弹性：中心支撑加强芯和弹力补强芯的组合使得密封盘根具有足够且良好的压缩回弹性能，这有助于盘根在安装过程中适应微小的表面不规则性，还使得盘根在被压缩时容易形成有效的密封，即使在预紧力较低的情况下或压力变化时也可以维持长效密封。

附图说明

从后述的详细说明并结合下面的附图将能更全面地理解本申请的前述及其它方面。需要指出的是，各附图的比例出于清楚说明的目的有可能不一样，但这并不会影响对本申请的理解。

图1是根据本申请的密封盘根的示意图。

图2是根据本申请的密封盘根的局部剖视立体图；

图3是图2的密封盘根的中心支撑加强芯的局部剖视立体图；

图4是根据本申请的另一个实施方式的密封盘根的局部剖视立体图；

图5是图4的密封盘根的中心支撑加强芯的局部剖视立体图；

图6是根据本申请的另一个实施方式的密封盘根的局部剖视立体图；

图7是图6的密封盘根的中心支撑加强芯的局部剖视立体图；

图8是根据本申请的另一个实施方式的密封盘根的局部剖视立体图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请的示例性实施方式。虽然附图中显示了本申请的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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申请和简化描述，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申请的限制。

需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不应解读为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本申请的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

需要说明的是，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，可以是两个元件内部的连通。

图1是根据本申请的密封盘根的示意图，其布置在设备壳体和转动轴之间，用于在设备壳体和转动轴之间形成密封。如图1所示，密封盘根1具有圆角矩形(特别是圆角正方形)的横截面形状，设置在设备壳体2和转动轴3之间的填料函中，并且通过填料压盖4压紧。密封盘根1具有弹塑性(elasticoplasticity)，其在被施加外力时会立即产生整体变形。整体变形由弹性变形和塑性变形组成。换言之，在外力解除时，密封盘根1的一部分变形会自行消失，另一部分变形则不会自行消失。密封盘根1通过整体变形而紧贴在转动轴3的表面上，形成密封。密封盘根1和转动轴3的表面之间的贴合与摩擦类似于滑动轴承，因此也应提供足够的液体进行润滑，以保证由密封盘根1产生的密封的寿命。

图2是根据本申请的密封盘根的局部剖视立体图。图3是图2的密封盘根的中心支撑加强芯的局部剖视立体图。如图2所示，密封盘根1包括芯部10、外壳11和润滑层。外壳11包裹在芯部10外部并且包括互相编织在一起的多个纤维线110，以及填充在多个纤维线110之间并且填充在芯部10与外壳11之间以防止液体渗入到密封盘根1中的阻隔密封剂111。阻隔密封剂111由石墨或聚四氟乙烯制成。润滑层覆盖在外壳11上。外壳11和润滑层使得密封盘根1能够抵抗在密封接口处的摩擦力。耐磨性强的密封盘根1可以在高压和高速条件下保持有效密封。

纤维线110由纶纤维、碳纤维、聚四氟乙烯纤维、植物纤维、石墨纤维中的一种或多种制成。外壳11的材料使得密封盘根1能够在其操作的温度范围内保持其物理和化学性能。这包括抵抗高温导致的热膨胀或低温导致的收缩。外壳11的材料还使得密封盘根1能够抵抗其可能接触到的化学物质的腐蚀。这可能包括流体本身，也可能包括用于清洁或维护设备的化学品。

在密封盘根1紧贴在转动轴3的表面上时，编织在一起的多个纤维线110会在密封盘根1和转动轴3的表面之间产生多个间隙。换言之，传动轴3的表面仅在有限的位置贴合密封盘根1。液体在试图穿越密封盘根1和转动轴3之间时会被截流在多个间隙中，以起到润滑作用。

芯部10的横截面面积占密封盘根1的横截面面积的15％-75％，并且包括中心支撑加强芯100和多个弹力补强芯101。中心支撑加强芯100和多个弹力补强芯101一起用于支撑外壳11在受力情况下的变形和回弹。

如图2所示，弹力补强芯101具有圆形的横截面形状。然而，在本申请的其它实施方式中，弹力补强芯101还可以具有其它的横截面形状，诸如方形或椭圆形。如图3所示，中心支撑加强芯100具有X形的横截面形状。换言之，中心支撑加强芯100具有沿芯部10的中心轴线延伸的中心部以及从中心部向外延伸的四个支撑部，每个支撑部之间间隔大约90°。在剖视图中观察，中心支撑加强芯100的每个支撑部指向外壳11的圆角矩形横截面的每个角部。中心支撑加强芯100的相邻的支撑部的末端的连线与密封盘根1的外沿基本平行。中心支撑加强芯100的朝向外壳11的角部延伸的支撑部极大地加强了密封盘根1的角部在振动工况下的抗变形性能，使得密封盘根1在压力波动、泵轴跳动下或在磨损介质中也可以维持角部的原有形状，并维持密封。

弹力补强芯101设置在中心支撑加强芯100的每两个相邻的支撑部之间并且抵接这两个支撑部，以与中心支撑加强芯100组合形成具有※形横截面形状的芯部10。因此，弹力补强芯101与中心支撑加强芯100的支撑部的接触方式为线接触或面接触。中心支撑加强芯100和弹力补强芯101的组合使得密封盘根1具有足够且良好的压缩回弹性能，这有助于密封盘根1在安装过程中适应微小的表面不规则性，还使得密封盘根1在被压缩时容易形成有效的密封，即使在预紧力较低的情况下或压力变化时也可以维持长效密封。

中心支撑加强芯100和弹力补强芯101由硅橡胶、氟硅橡胶、聚氨酯橡胶、氟橡胶、乙丙橡胶、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、氯丁橡胶中的一种材料或多种材料组合制成，并且具有彼此不同的硬度。具体地，以邵氏A硬度计算，中心支撑加强芯100的硬度高于弹力补强芯101的硬度至少5度。芯部10的材料使得密封盘根1能够在其操作的温度范围内保持其物理和化学性能。这包括抵抗高温导致的热膨胀或低温导致的收缩。芯部10的材料还使得密封盘根1能够抵抗其可能接触到的化学物质的腐蚀。这可能包括流体本身，也可能包括用于清洁或维护设备的化学品。

图4是根据本申请的另一个实施方式的密封盘根的局部剖视立体图。图5是图4的密封盘根的中心支撑加强芯的局部剖视立体图。与图2中的密封盘根1类似的是，图4中的密封盘根1包括芯部10、外壳11和润滑层。外壳11包裹在芯部10外部并且包括互相编织在一起的多个纤维线110，以及填充在多个纤维线110之间并且填充在芯部10与外壳11之间以防止液体渗入到密封盘根1中的阻隔密封剂111。润滑层覆盖在外壳11上。芯部10的横截面面积占密封盘根1的横截面面积的15％-75％，并且包括具有X形的横截面形状的中心支撑加强芯100和多个弹力补强芯101。中心支撑加强芯100具有沿芯部10的中心轴线延伸的中心部以及从中心部向外延伸的四个支撑部，每个支撑部之间间隔大约90°。在剖视图中观察，中心支撑加强芯100的每个支撑部指向外壳11的圆角矩形横截面的每个角部。中心支撑加强芯100的相邻的支撑部的末端的连线与密封盘根1的外沿基本平行。弹力补强芯101设置在中心支撑加强芯100的每两个相邻的支撑部之间并且抵接这两个支撑部，以与中心支撑加强芯100组合形成具有※形横截面形状的芯部10。与图2不同的是，图4中的弹力补强芯101具有楔形的横截面形状。换言之，图4中的弹力补强芯101与中心支撑加强芯100的支撑部的接触面积大于图2中的弹力补强芯101与中心支撑加强芯100的支撑部的接触面积。这种设计可以进一步强化芯部10的回弹性能。

图6是根据本申请的另一个实施方式的密封盘根的局部剖视立体图。

图7是图6的密封盘根的中心支撑加强芯的局部剖视立体图。与图2中的密封盘根1类似的是，图4中的密封盘根1包括芯部10、外壳11和润滑层。外壳11包裹在芯部10外部并且包括互相编织在一起的多个纤维线110，以及填充在多个纤维线110之间并且填充在芯部10与外壳11之间以防止液体渗入到密封盘根1中的阻隔密封剂111。润滑层覆盖在外壳11上。芯部10的横截面面积占密封盘根1的横截面面积的15％-75％，并且包括具有X形的横截面形状的中心支撑加强芯100和多个弹力补强芯101。中心支撑加强芯100具有沿芯部10的中心轴线延伸的中心部以及从中心部向外延伸的四个支撑部，每个支撑部之间间隔大约90°。在剖视图中观察，中心支撑加强芯100的每个支撑部指向外壳11的圆角矩形横截面的每个角部。中心支撑加强芯100的相邻的支撑部的末端的连线与密封盘根1的外沿基本平行。弹力补强芯101设置在中心支撑加强芯100的每两个相邻的支撑部之间并且抵接这两个支撑部，以与中心支撑加强芯100组合形成具有※形横截面形状的芯部10。与图2不同的是，图6中的弹力补强芯101具有椭圆形的横截面形状，并且中心支撑加强芯100的中心部具有沿芯部10的中心轴线延伸的通孔。这种设计可以进一步强化芯部10的可塑性，使其能够适配直径较小的传动轴。

图8是根据本申请的另一个实施方式的密封盘根的局部剖视立体图。与图6中的密封盘根1类似的是，图8中的密封盘根1包括芯部10、外壳11和润滑层。外壳11包裹在芯部10外部并且包括互相编织在一起的多个纤维线110，以及填充在多个纤维线110之间并且填充在芯部10与外壳11之间以防止液体渗入到密封盘根1中的阻隔密封剂111。润滑层覆盖在外壳11上。芯部10的横截面面积占密封盘根1的横截面面积的15％-75％，并且包括具有X形的横截面形状的中心支撑加强芯100和具有圆形的横截面形状的多个弹力补强芯101。中心支撑加强芯100具有沿芯部10的中心轴线延伸的中心部以及从中心部向外延伸的四个支撑部，每个支撑部之间间隔大约90°。在剖视图中观察，中心支撑加强芯100的每个支撑部指向外壳11的圆角矩形横截面的每个角部。中心支撑加强芯100的相邻的支撑部的末端的连线与密封盘根1的外沿基本平行。弹力补强芯101设置在中心支撑加强芯100的每两个相邻的支撑部之间并且抵接这两个支撑部，以与中心支撑加强芯100组合形成具有※形横截面形状的芯部10。中心支撑加强芯100的中心部具有沿芯部10的中心轴线延伸的通孔。与图6不同的是，图8中的中心支撑加强芯100的每个支撑部具有矩形的横截面形状。这种设计可以降低弹力补强芯101的摩擦损耗，增加密封盘根1的使用寿命。

在以上各实施方式中，由于密封盘根1的芯部10的中心支撑加强芯100的截面形状以及弹力补强芯101的截面形状各不相同，因此密封盘根1在被施加外力时会产生的整体变形的程度也各不相同，从而使得根据本申请的密封盘根1能够适应各种应用环境。

前面对实施方式的描述已为说明性和描述性目的而提供。它并不是为了详尽无遗，或者将实施方式限制在所描述的变体中。许多修改和变型对于本领域的熟练人员来说是显然的。选择和描述这些实施方式是为了最好地阐释原理和实际应用，从而使本领域的熟练人员能够从其各种实施方式以及适用于其预期用途的各种修改来理解这些实施方式。在实施方式的框架内，上述组件和特征可以在不同实施方式之间进行组合。

Claims (9)

1.一种密封盘根(1)，用于在设备壳体和转动轴之间产生密封，其特征在于，所述密封盘根(1)包括：

芯部(10)；

外壳(11)，其包裹在所述芯部(10)外部并且具有圆角矩形的横截面形状，其中，所述外壳(11)包括互相编织在一起的多个纤维线(110)，以及填充在所述多个纤维线(110)之间并且填充在所述芯部(10)与所述外壳(11)之间的阻隔密封剂(111)；和

润滑层，其覆盖在所述外壳(11)上，

其特征在于，

所述芯部(10)的横截面面积占所述密封盘根(1)的横截面面积的15％-75％；

所述芯部(10)包括横截面呈X形的中心支撑加强芯(100)以及多个弹力补强芯(101)；

所述中心支撑加强芯(100)具有沿所述芯部(10)的中心轴线延伸的中心部和从所述中心部向外延伸的四个支撑部；

所述中心支撑加强芯(100)的每个支撑部指向所述外壳(11)的对应的每个角部。

2.根据权利要求1所述的密封盘根(1)，其特征在于，

所述中心支撑加强芯(100)的相邻的支撑部的末端的连线与所述密封盘根(1)的外沿基本平行。

3.根据权利要求1所述的密封盘根(1)，其特征在于，

所述弹力补强芯(101)设置在所述中心支撑加强芯(100)的每两个相邻的支撑部之间并且抵接这两个支撑部，以与所述中心支撑加强芯(100)组合形成具有※形横截面形状的所述芯部(10)。

4.根据权利要求1所述的密封盘根(1)，其特征在于，

所述中心支撑加强芯(100)的所述中心部具有沿所述芯部(10)的中心轴线延伸的通孔。

5.根据权利要求1所述的密封盘根(1)，其特征在于，

所述弹力补强芯(101)具有圆形、椭圆形、矩形、楔形或三角形的横截面形状。

6.根据权利要求1所述的密封盘根(1)，其特征在于，

所述中心支撑加强芯(100)和所述弹力补强芯(101)具有彼此不同的硬度。

7.根据权利要求6所述的密封盘根(1)，其特征在于，

以邵氏A硬度计算，所述中心支撑加强芯(100)的硬度高于所述弹力补强芯(101)的硬度至少5度。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的密封盘根(1)，其特征在于，

所述中心支撑加强芯(100)由硅橡胶、氟硅橡胶、聚氨酯橡胶、氟橡胶、乙丙橡胶、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶或氯丁橡胶制成；以及

所述弹力补强芯(101)由硅橡胶、氟硅橡胶、聚氨酯橡胶、氟橡胶、乙丙橡胶、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶或氯丁橡胶制成。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的密封盘根(1)，其特征在于，

所述纤维线(110)由纶纤维、碳纤维、聚四氟乙烯纤维、植物纤维或石墨纤维制成；以及

所述阻隔密封剂(111)由石墨或聚四氟乙烯制成。