TWI390132B

TWI390132B - Closed shaft seal

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Publication number: TWI390132B
Application number: TW98146312A
Authority: TW
Original assignee: Scenic Precise Element Inc
Priority date: 2009-12-31
Filing date: 2009-12-31
Publication date: 2013-03-21
Also published as: TW201122288A

Description

集裝式軸封

本發明是有關於一種軸封結構，特別是指一種適用於機械之轉動軸上的集裝式軸封。

一般攪拌用之機械設備的構造設計，是在於反應槽上樞設一傳動機構，利用傳動機構伸入反應槽中進行攪拌動作。由於在攪拌的過程中，反應槽內同時會有反應壓力產生，所以反應槽的槽口與轉動軸間通常設有一軸封，以避免反應槽內的流體或氣體壓力由樞接處滲出。

參閱圖1，為一種現有的軸封1構造設計，主要包括有一用以套設於一機械設備2的轉動軸21上之軸套11、一固定於機械設備2外側之本體12、一轉動環13、一保持環14、一壓制片15、一支撐環墊16，及一密封圈17。軸套11包括有一固定環111。而本體12具有一可供容置該軸套11之容室121，及多數個液體通道122(圖中只顯示一個)，各液體通道122是由本體12外表面貫通至容室121。轉動環13是設置於本體12之容室121內，並與固定環111相互抵接。保持環14是固定於本體12之容室121中，且保持環14內側設有一導槽141，導槽141設一彈性元件142。至於壓制片15則是套設於軸套11且位於轉動環13與保持環14之間，壓制片15上穿設有一能伸入保持環14的導槽141中之銷桿151。另外，支撐環墊16及密封圈17是併設於轉動環13上且位於本體12之容室121中。

藉由此設計，使冷卻用之循環液可經由該液體通道122進入容室121，除了提供密封面潤滑之用，同時降低轉動環13與固定環111因轉動磨擦所產生的高溫，達到散熱冷卻之作用。此外，軸封1更利用保持環14之導槽141及壓制片15上之銷桿151相互接合的設計，使得壓制片15被彈性元件142頂推時，僅可相對保持環14作軸向移動，而無法旋轉作動，以便該壓制片15可順利頂推轉動環13抵接於固定環111，使轉動環13與固定環111之間形成摩擦之貼接，以達到止漏之作用。

然而，此種軸封1的所有組成元件是設置於保持環14與本體12之容室121間，進而與軸套11組合成一體，由於本體12未設有擋止機制，以致於要維修軸封1時，轉動軸21脫離軸封1後，一旦保持環14再脫離軸套11，剩餘組成元件隨即自本體12鬆脫解掣，造成完成維修作業後必須重新組合軸封1的所有元件，不但費時費力且維修較為不便。另外，此種軸封1也不具有保溫、冷卻效果。再者，彈性元件142與循環液接觸，容易產生腐蝕現象且彈性元件142易被雜質阻塞的問題，另外，彈性元件142會隨轉動軸同動，受離心力影響，也容易造成結構不穩定。

因此，本發明之目的，即在提供一種能大幅提升維修便利性，且同時兼具有保溫、冷卻及潤滑功用之集裝式軸封。

於是，本發明集裝式軸封，用以安裝於一機械設備的軸封室，並穿套於一轉動軸上，該集裝式軸封包含有：至少一本體，定義有一製程側及一相反於該製程側之大氣側，該本體具有一軸向貫穿之通道，該本體用以界定該通道的壁面並朝該通道內凸設有一凸緣，該通道並以凸緣為界而定義相鄰的一第一區間與一第二區間；以及至少一個一體式傳動結構，包括有：一密封組件，套設於該本體的第一區間內並接近該製程側，該密封組件具有一轉動環，及一抵接該轉動環之靜止環；一保持環，位於該本體的第二區間內，且該保持環上設有一可供該導接部一端穿置之容置孔；一壓縮環，位於該本體的第二區間內且在該靜止環與該保持環之間，該壓縮環朝向該製程側的一表面設有至少一導接部，而該靜止環則相對設有至少一分別供各該導接部伸入之接合槽，另外，該本體之凸緣內徑小於該壓縮環外徑；及至少一彈性元件，均以兩端分別頂撐該壓縮環與該保持環以產生密封作用。

本發明的功效在於：藉由該凸緣之設置以使該一體式傳動結構構成一體式設計，於維修時，無須拆卸組成元件，因此能大幅提升維修便利性，此結構同時兼具有保溫、冷卻及潤滑功用。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之五個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖2，本發明集裝式軸封3的第一較佳實施例主要是卡匣式軸封之應用，在本實施例中，是安裝於轉動機械設備4的軸封室內且位於設備壁面與轉動機械設備4的轉動軸41之間隙處，用以避免反應槽內的流體或氣體壓力由樞接處滲出。

如前所述，該集裝式軸封3是用以安裝於一轉動機械設備4的轉動軸41上，且包含有一鎖設於轉動機械設備4上之本體51，及一個一體式傳動結構6。

該本體51定義有一製程側511及一相反於該製程側511之大氣側512，且本體51具有一軸向貫穿之通道513、至少一可供一循環液(圖未示)流動之流道514。而本體51用以界定該通道513的內周壁凸設有一凸緣516，該通道513並以凸緣516為界而定義相鄰的一第一區間517與一第二區間518。另外，該本體51靠近該製程側511處還設有另一凸緣519及密封圈510。

該一體式傳動結構6包括有一軸套61、一密封組件62、一定位組件63、一保持環64、一壓縮環65，及多數個彈性元件66(圖中僅示一個)。

軸套61具有一頭端611、一延伸自頭端611且貫穿本體51的通道513之圍繞壁612，以及一由圍繞壁612界定而成且可供轉動軸41貫穿之軸道613，頭端611並與圍繞壁612界定出一容置槽614，圍繞壁612內側於接近頭端611處環設有一嵌槽615，嵌槽615內設有一墊圈616，藉以使得軸套61可緊迫套設於轉動軸41上，且避免流體洩漏至大氣側512。

該密封組件62是套設於該軸套61外部且位於該本體51的第一區間517內並接近該製程側511，該密封組件62具有一套設於該軸套61外部且可隨該軸套61轉動之轉動環621、一套設於該軸套61外部且抵接該轉動環621之靜止環622，以及一套設於該靜止環622上且位於該靜止環622內側之遮蔽環623，藉該遮蔽環623之遮閉以避免雜質入侵彈性元件66。另外，靜止環622於遠離轉動環621的該端緣上設有至少一個接合槽626。特別說明的是該轉動環621與該靜止環622最大外徑相等。

定位組件63套設於該軸套61外部且鄰近該本體51的大氣側512，定位組件63包括有一設於軸套61的圍繞壁612上且位於本體51的大氣側512之端蓋631，以及多數個定位件632。該等定位件632是間隔地貫穿該軸套61並鎖設於該軸套61上。藉此使得轉動環621與靜止環622組合於本體51與軸套61之間。特別說明的是，端蓋631也可以是藉迫緊方式定位於軸套61的圍繞壁612上。

另外，配合參閱圖3、4、5，保持環64套設於該軸套61外部且位於該本體51的第二區間518內，保持環64上並設有二個容置孔641。而壓縮環65具有一可供軸套61貫穿之穿孔651，定義該穿孔651的直徑為D，且壓縮環65二相反側分別設有二第一導接部652、二第二導接部653，該等導接部652、653可為銷桿或導塊形態，在本實施例中是以導塊形態做說明。定義兩第一導接部652的內徑距離為D1，及兩第二導接部653的內徑距離為D2，其中所述D=D1=D2。再參閱圖5，定義一通過該壓縮環65的穿孔651中心之中心線L1，以及二延伸線L2、L3，各該延伸線L2、L3並與該中心線L1相交且與任一導接部652二相反側相切，進而界定出一夾角θ，該夾角θ大於0度但小於六十度。參閱圖2、4，該壓縮環65是套設於該軸套61外部且位於該本體51的第二區間518內並置於該靜止環622與該保持環64之間，各第一導接部652並伸置於靜止環622上相對應的接合槽626中，各第二導接部653則分別伸置於保持環64之各容置孔641中。值得一提的是，該凸緣516的內徑d1小於壓縮環65的外徑d2，藉以能防止該等彈性元件66不脫落。此外，轉動環621與靜止環622貼合處外徑相等，更能具有防止雜質進入之優點。

至於該等彈性元件66則均以兩端分別頂撐該壓縮環65與該保持環64以產生密封作用。

參閱圖2，在使用上，該集裝式軸封3之本體51可藉由螺栓71螺固於轉動機械設備4上，由於軸套61與轉動軸41緊固套設，因此，轉動軸41之旋轉，可同時連動軸套61、轉動環621同步轉動，此時轉動機械設備4之反應槽內因攪拌物料所產生之內壓力會向上頂推軸套61之頭端 611，此一向上頂推作用力會進一步抵推轉動環621、靜止環622、壓縮環65、彈性元件66，此時藉由彈性元件66能對於內壓力形成反作用力之抵減，而能有效抗衡內壓力作用，避免滲漏。此外，製程流體具腐蝕性，易結晶或帶雜質的場合，此結構將彈性元件66與製程流體隔絕，避免彈性元件66阻塞或受蝕，影響穩定性。

另於維修時，只要先卸除螺栓71，使該集裝式軸封3脫離轉動軸41，接著拆離定位件632、軸套61，藉由本體51內之凸緣516的設置，一體式傳動結構6不必拆卸所有的組成元件，而只需要依所欲維修或替換之元件是位於第一區間517，而使該欲維修或替換之元件經由本體51之製程側511脫離第一區間517，由於所拆卸的元件不多，所以完成維修或替換後之重新組合作業也更為迅速，能大幅提升維修便利性。

參閱圖6、7，為本發明的第二較佳實施例，本實施例與第一、第二較佳實施例類似，不同的地方是在於壓縮環65只設有一第二導接部653，且第二導接部653的位置並與第一導接部652的位置相錯開，且使D=D1<D2。保持環64上設有一可供第二導接部653一端穿置之容置孔641。另外，該壓縮環65上設有多數個供各該彈性元件66一端穿置之穿置孔654。藉此提供又一種保持環64、壓縮環65，及該等彈性元件66之組合形態。

參閱圖8、9，為本發明集裝式軸封的第三較佳實施例，本實施例與第二較佳實施例類似，不同的地方是在於壓縮環65設有二第二導接部653，且該等第二導接部653位於鄰近壓縮環65外周緣處，該等第二導接部653的位置亦與該等第一導接部652的位置相錯開。而保持環64上之該等容置孔641亦連接保持環64外周緣，以供各第二導接部653一端分別穿置。藉此提供另一種保持環64、壓縮環65，及該等彈性元件66之組合形態。

參閱圖10，為本發明集裝式軸封3的第四較佳實施例，本實施例與第二較佳實施例類似，及至少一顯露於其外周面並與該流道514連通之流通口515，在本實施例中，流道514及流通口515均以一個做說明。不同的地方是在於該集裝式軸封3還包括有一設於該本體51上且鄰近該大氣側512之軸襯52，該軸襯52與該軸套61間並存在有一間隙53。藉此在使用上，尤其是在寒帶地區，由於天氣冷，循環液容易發生結冰情形，此時只要使流通口515外接一蒸氣供應源(圖未示)相連接，高溫蒸氣經由該流通口515輸入該流道514中進而流入通道513中，結晶雜質則能經由所述間隙53排出。

參閱圖11，為本發明集裝式軸封3的第五較佳實施例，本實施例與第二較佳實施例類似，不同的地方是在於還包括有一設於該軸套61上且鄰近該軸襯52之輔助密封件54，由該流通口515注入冷水或熱水或潤滑液，以達到冷卻或保溫或潤滑等效果。

綜上所述，本發明集裝式軸封3藉該凸緣516之設置以使一體式傳動結構6構成一體式設計，於維修時，一體式傳動結構6無須拆卸所有組成元件，因此能大幅提升維修便利性，此結構同時兼具有保溫、冷卻及潤滑功用。故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

3‧‧‧集裝式軸封

4‧‧‧轉動機械設備

41‧‧‧轉動軸

5‧‧‧循環結構

51‧‧‧本體

52‧‧‧軸襯

53‧‧‧間隙

54‧‧‧輔助密封件

511‧‧‧製程側

512‧‧‧大氣側

513‧‧‧通道

514‧‧‧流道

515‧‧‧流通口

516‧‧‧凸緣

517‧‧‧第一區間

518‧‧‧第二區間

519‧‧‧凸緣

510‧‧‧密封圈

6‧‧‧一體式傳動結構

61‧‧‧軸套

62‧‧‧密封組件

63‧‧‧定位組件

64‧‧‧保持環

65‧‧‧壓縮環

66‧‧‧彈性元件

611‧‧‧頭端

612‧‧‧圍繞壁

613‧‧‧軸道

614‧‧‧容置槽

615‧‧‧嵌槽

616‧‧‧墊圈

621‧‧‧轉動環

622‧‧‧靜止環

623‧‧‧遮蔽環

626‧‧‧接合槽

631‧‧‧端蓋

632‧‧‧定位件

641‧‧‧容置孔

651‧‧‧穿孔

652‧‧‧第一導接部

653‧‧‧第二導接部

654‧‧‧穿置孔

71‧‧‧螺栓

θ‧‧‧夾角

D‧‧‧直徑

D1、D2‧‧‧內徑距離

L1‧‧‧中心線

L2、L3‧‧‧延伸線

d1‧‧‧凸緣的內徑

d2‧‧‧壓縮環的外徑

圖1是一組合剖面圖，說明現有的軸封構造設計；圖2是一組合剖面圖，說明本發明集裝式軸封的第一較佳實施例；圖3是一局部俯視圖，說明該第一較佳實施例之壓縮環、彈性元件、保持環與本體之組合態樣；圖4是一局部組合剖面圖，輔助說明該第一較佳實施例之局部組合；圖5是一平面示意圖，輔助說明該第一較佳實施例之壓縮環及保持環；圖6是一局部組合剖面圖，說明本發明第二較佳實施例之壓縮環、彈性元件、保持環與本體之組合態樣；圖7是一平面示意圖，輔助說明該第二較佳實施例之壓縮環及保持環；圖8是一局部組合剖面圖，說明本發明第三較佳實施例之壓縮環、彈性元件、保持環與本體之組合態樣；圖9是一平面示意圖，輔助說明該第三較佳實施例之壓縮環及保持環；圖10是一局部組合剖面圖，說明本發明之第四較佳實施例之局部組合；及圖11是一局部組合剖面圖，說明本發明之第五較佳實施例之局部組合。