CN220581691U - 一种碟簧式机械密封 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种碟簧式机械密封，包括静环座、碟簧、推环、静环密封圈、静环、紧固件以及动环。碟簧上开设有多个凹槽。多个凹槽沿碟簧周向均匀设置。静环座连接泵体。静环座内设有推环。推环与静环座之间设有碟簧。静环的一侧面与推环相抵。静环内侧壁与静环座之间设有静环密封圈。静环座内侧设有紧固件。紧固件连接静环。动环一侧与静环相抵。本申请采用的碟簧结构强度好，提升了碟簧的形变量，减小转动件长度，降低了涡流损失。本申请中碟簧的刚度值范围可应用满足于高速机械密封装置，在高温、高压、高速工况中更加安全稳定。与传统弹簧补偿不同，本申请的碟簧为一体式结构，增加了承载能力。

Description

一种碟簧式机械密封

技术领域

本申请涉及机械密封技术领域，特别涉及一种碟簧式机械密封。

背景技术

现有技术静环采用两体镶嵌结构，加工和材料成本大，镶嵌加工精度难，镶嵌后的精度不准，同轴度很难保证。弹性元件大多采用多个小弹簧，常常因为介质或设备管线中含有的颗粒杂质造成小弹簧卡滞和疲劳断裂问题。现有技术的静环采用静环内部设计防转销孔的结构，需要在静环基体上钻孔，早晨整体强度减弱，且加工容易造成碎裂。现有技术的动环密封圈采用楔形圈结构，常常因介质中的颗粒杂质磨损从缝隙进入而致使失效的问题。现有技术的轴向空间长度已经很难成在狭小空间内设计。

实用新型内容

本申请提供了一种碟簧式机械密封，解决了现有技术中，静环采用两体镶嵌结构，加工和材料成本大，镶嵌加工精度难，镶嵌后的精度不准，同轴度很难保证的问题。

本申请采用的技术方案如下：

本申请提供了一种碟簧式机械密封，包括静环座、碟簧、推环、静环密封圈、静环、紧固件以及动环；所述碟簧上开设有多个凹槽；多个所述凹槽沿所述碟簧周向均匀设置；

所述静环座连接泵体；所述静环座内设有所述推环；所述推环与所述静环座之间设有所述碟簧；所述静环的一侧面与所述推环相抵；所述静环内侧壁与所述静环座之间设有所述静环密封圈；所述静环座内侧设有紧固件；所述紧固件连接所述静环；所述动环一侧与所述静环相抵。

优选的，所述静环密封圈采用O型圈。

优选的，所述静环设有防转凹槽；所述静环座上设有防转凸耳；所述静环座的防转凸耳与所述静环的防转凹槽配合连接。

优选的，所述静环座设有限位凹槽；所述紧固件设置于所述静环座中的限位凹槽中。

优选的，所述紧固件为卡簧。

优选的，所述碟簧采用60SiMnA。

优选的，所述静环采用石墨材质。

优选的，所述静环密封圈采用全氟化橡胶材质。

有益效果：

1.本申请采用了碟簧对机械密封进行补偿，本申请采用的碟簧结构强度好，提升了碟簧的形变量，减小转动件长度，降低了涡流损失。本申请中碟簧的刚度值范围可应用满足于高速机械密封装置，在高温、高压、高速工况中更加安全稳定。与传统弹簧补偿不同，本申请的碟簧为一体式结构，增加了承载能力，行程短，所需空间小，摆动量更小。60SiMnA的碟簧以及碟簧上的凹槽使碟簧具有足够的热容以及散热能力，且一体式的碟簧安装和更换更容易，更加安全和实用。本申请的碟簧起到缓冲补偿作用的同时，避免了传统补偿结构被介质中的颗粒杂质堵塞而造成的小弹簧卡滞的问题。

2.本申请的静环采用浮动式结构，通过设有防转凹槽，避免了传统静环内部设计防转销孔的结构，需要在静环基体上钻孔造成整体强度减弱，且加工容易造成碎裂的问题。

3.本申请静环密封圈采用O型圈，不同于现有技术的楔形圈结构，避免了传统聚四氟乙烯材质的楔形圈结构被介质中的颗粒杂质磨损从缝隙进入而致使失效的问题，也避免了聚四氟乙烯材质因冷流性产生的蠕变失效。本申请的静环密封圈采用0形圈，材质选择为全氟化橡胶材质，适用于温度-12℃～300℃,抗老化性优良，耐油性、耐磨性和耐混合有机物腐蚀性能良好，膨胀系数大。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，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，对于本领域普通技术人员而言，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为本申请提供的一种碟簧式机械密封的主视剖面图；

图2为本申请提供的一种碟簧式机械密封中碟簧的右视示意图；

图3为本申请提供的一种碟簧式机械密封中静环的右视示意图；

图4为本申请提供的一种碟簧式机械密封中静环座的右视示意图。

【附图标记说明】

1-静环座、11-防转凸耳、2-碟簧、21-凹槽、3-推环、4-静环密封圈、5-静环、51-防转凹槽、6-紧固件、7-动环、8-泵体。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请提供的一种碟簧式机械密封在下面内容中统一为本申请机械密封。

实施例1：

本申请提供了一种碟簧式机械密封，包括静环座1、碟簧2、推环3、静环密封圈4、静环5、紧固件6以及动环7。所述碟簧2上开设有多个凹槽21。多个所述凹槽21沿所述碟簧2周向均匀设置。

所述静环座1连接泵体8。所述静环座1内设有所述推环3。所述推环3与所述静环座1之间设有所述碟簧2。所述静环5的一侧面与所述推环3相抵。所述静环5内侧壁与所述静环座1之间设有所述静环密封圈4。所述静环座1内侧设有紧固件6。所述紧固件6连接所述静环5。所述动环7一侧与所述静环5相抵。

现有技术的弹性元件大多采用多个小弹簧，摆动量更大，常常因为介质或设备管线中含有的颗粒杂质造成小弹簧卡滞和疲劳断裂问题。在本申请实施例中采用了所述碟簧2对整个本申请机械密封进行补偿。所述碟簧2是一种新型碟簧，所述碟簧2上开设有多个所述凹槽21。多个所述凹槽21的设置方式如图2所示。所述碟簧2结构强度好，通过一定的弹性形变来吸收作用力进行缓冲，多个所述凹槽21提升了所述碟簧2的形变量，减小了本申请机械密封长度，降低了涡流损失。所述碟簧2刚度值范围可应用满足于高速机械密封装置，在高温、高压、高速工况中更加安全稳定。

所述碟簧2与传统弹簧不同。本申请中所述碟簧2为一体成型，所以承载能力大。且所述碟簧2的放置方式如图1所示，本申请中的所述碟簧2，相比现有技术中多个小弹簧形式有很多优点。现有技术中的小弹簧在循环载荷下，应力腐蚀断裂，脆性断裂(疲劳断裂)，温度较高时会出现塑性断裂。而本申请所述碟簧2形变的行程短，所需空间小，摆动量更小，保证动组件转动的平稳性。60SiMnA硅锰弹簧钢，强度、弹性和淬透性好。所述碟簧2采用60SiMnA，且所述碟簧开设有多个所述凹槽21，使所述碟簧2具有足够的热容以及散热能力。所述碟簧2为一体式成型，使安装和更换更容易，更加安全、经济以及实用。所述碟簧2结构更加精简，弹力均匀，自身轴向长度短，使本申请机械密封结构紧凑，可使本申请机械密封轴向长度缩短。所述碟簧2可将端面比压控制在理想的范围内，从而达到控制摩擦热的目的，提高本申请机械密封的使用寿命。既保证了密封端面始终贴合，又限制了高压对密封端面比压的影响幅度。所述碟簧2起到缓冲补偿作用的同时，避免了传统补偿结构被介质中的颗粒杂质堵塞而造成的小弹簧卡滞的问题。所述碟簧2上开设的多个所述凹槽21呈矩形加圆形，所述凹槽21的形状如图2所示。所述凹槽21可以快速带走本申请机械密封摩擦热，以利于导热，减小温升，平衡作用力，抑制端面变形。各个所述凹槽21沿所述碟簧2周向均匀间隔设置在靠近所述碟簧2中心孔的内边缘。在加工过程中，所述碟簧2表面不得有毛刺，裂纹，划痕，锈蚀等缺陷。本申请中所述碟簧2硬度一般为45-50HRC。

所述碟簧2应为均匀的回火屈氏体和少量的索氏体。回火屈氏体为碳化物和a-相的混合物。回火屈氏体具有较高的弹性极限和韧性。索氏体指的是钢经正火或等温转变所得到的铁素体与渗碳体的机械混合物。索氏体具有良好的综合机械性能。在本申请中，所述碟簧2为回火屈氏体和少量的索氏体组合的产物，具有更好的机械性能以及较好的弹性极限和韧性。

在高压环境中，本申请机械密封的所有密封零件都受到高的压力作用，其中承力的最薄弱环节当属传动机构，传动机构旦失效，密封肯定失效。其中的传动机构包括补偿机构中的所述碟簧2以及所述推环3、静环5以及所述动环7。高频颤振要求密封有更好的追随性，抗疲劳性。因此要考虑可靠的传动方式，需按起动扭矩来校核强度。起动扭矩比工作扭矩大得多(可以估算为工作扭矩的四倍)。离心力造成振动和不平衡，端面产生冲击和振动，同时无法形成稳定液膜；传动机构易在冲击载荷或交变载荷下失效；机械密封将处于极不稳定的状态，随时有被打开的可能，即使微米级的变形也将影响密封的性能。

其中，所述推环3的界面如图1所示，呈反L型。所述碟簧2一端与所述推环3的凸起台阶上端面相抵。使所述推环3与所述碟簧2之间卡接更紧密。

进一步的，所述静环密封圈4采用O型圈。现有技术的密封圈采用楔形圈结构，常常因介质中的颗粒杂质磨损从缝隙进入而致使失效的问题。本申请实施例所述静环密封圈4采用O型圈，不同于现有技术的楔形圈结构，避免了现有技术中的密封圈采用聚四氟乙烯材质的楔形圈结构被介质中的颗粒杂质磨损从缝隙进入而致使失效的问题，进一步避免了聚四氟乙烯材质因冷流性产生的蠕变失效。所述静环密封圈4材质选择为全氟化橡胶材质，适用于温度-12℃～300℃,抗老化性优良，耐油性、耐磨性和耐混合有机物腐蚀性能良好，膨胀系数大。

其中，全氟化橡胶是指全氟(甲基乙烯基)醚、四氟乙烯和全氟烯醚的三元共聚物。又称全氟醚橡胶。全氟化橡胶在低于脆化温度下仍具有一定塑性，硬而不脆，可弯曲。

进一步的，所述静环5设有防转凹槽51。所述静环座1上设有防转凸耳11。所述防转凸耳11与所述防转凹槽51配合连接。

现有技术的静环采用静环内部设计防转销孔的结构，需要在静环基体上钻孔，早晨整体强度减弱，且加工容易造成碎裂。作为本申请的静环5采用浮动式结构，避免了传统静环内部设计防转销孔的结构，优化设计为对称防转凹槽，以增大静环本身的强度。本申请中所述防转凸耳11与所述静环座1一体成型，所述静环5与所述防转凹槽51一体成型。这样的设计避免所述静环座1内嵌防转销孔产生的内应力造成变形，失去平行度和同轴度，影响密封性能。

进一步的，所述静环座1设有限位凹槽。所述紧固件6设置于所述静环座1中的限位凹槽中。

进一步的，所述紧固件6为卡簧。且所述紧固件6设置于所述静环座1中的限位凹槽中，在不产生位移的前提下，还可以更好的紧固所述静环5。

进一步的，所述静环5采用石墨材质。具体为浸树脂石墨材质，使所述静环5质量更轻，耐磨性和防腐性更好。因为在高压下，所述静环5端面摩擦热更高，端面更容易产生热变形，同时端面也更容易产生力变形。为提高摩擦副的强度、刚度，选用浸树脂石墨材质的一体式所述静环5，使本申请机械密封的同心度、平衡度和抗震能力、热变形以及抗冲击性能都得到了提高。

现有技术的密封装置轴向空间长度已经很难成在狭小空间内设计。而本申请机械密封的轴向长度可满足30mm狭小的轴向空间内安装使用，且适用于周向长度大于等于30mm的空间。

本申请公开了一种碟簧式机械密封。按照JB/4127.2机械密封分类标准，当密封腔体压力超过3MPa时所采用的机械密封就属于高压机械密封；密封端面平均线速度为25～100m/s被定义为高速机械密封。本申请机械密封适用场合为立式高速泵、卧式高速泵设备。本申请机械密封打破空间限制，为更狭窄空间提供发明设计。密封性好，使用安全可靠，适应在高温、高压、酸性水、高速泵装置腐蚀、易燃易爆、有毒有害介质工况使用，以保证装置稳定可靠的运行。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种碟簧式机械密封，其特征在于，包括静环座(1)、碟簧(2)、推环(3)、静环密封圈(4)、静环(5)、紧固件(6)以及动环(7)；所述碟簧(2)上开设有多个凹槽(21)；多个所述凹槽(21)沿所述碟簧(2)周向均匀设置；

所述静环座(1)连接泵体(8)；所述静环座(1)内设有所述推环(3)；所述推环(3)与所述静环座(1)之间设有所述碟簧(2)；所述静环(5)的一侧面与所述推环(3)相抵；所述静环(5)内侧壁与所述静环座(1)之间设有所述静环密封圈(4)；所述静环座(1)内侧设有紧固件(6)；所述紧固件(6)连接所述静环(5)；所述动环(7)一侧与所述静环(5)相抵。

2.根据权利要求1所述的一种碟簧式机械密封，其特征在于，所述静环密封圈(4)采用O型圈。

3.根据权利要求1所述的一种碟簧式机械密封，其特征在于，所述静环(5)设有防转凹槽(51)；所述静环座(1)上设有防转凸耳(11)；所述静环座(1)的防转凸耳与所述静环(5)的防转凹槽配合连接。

4.根据权利要求1所述的一种碟簧式机械密封，其特征在于，所述静环座(1)设有限位凹槽；所述紧固件(6)设置于所述静环座(1)中的限位凹槽中。

5.根据权利要求1所述的一种碟簧式机械密封，其特征在于，所述紧固件(6)为卡簧。

6.根据权利要求1所述的一种碟簧式机械密封，其特征在于，所述碟簧(2)采用60SiMnA。

7.根据权利要求1所述的一种碟簧式机械密封，其特征在于，所述静环(5)采用石墨材质。

8.根据权利要求1所述的一种碟簧式机械密封，其特征在于，所述静环密封圈(4)采用全氟化橡胶材质。