TWI404876B

TWI404876B - Shaft seal with protective effect

Info

Publication number: TWI404876B
Application number: TW098146309A
Authority: TW
Original assignee: Scenic Precise Element Inc
Priority date: 2009-12-31
Filing date: 2009-12-31
Publication date: 2013-08-11
Also published as: US20110156360A1; TW201122285A

Description

具保護作用之軸封

本發明是有關於一種軸封，特別是指一種能有效提高使用安全性的具保護作用之軸封。

軸封裝置是應用於轉動機械設備的軸封箱內且安裝於設備壁面與轉動心軸之間隙處，用以避免反應槽內的流體或氣體壓力由樞接處滲出。

如圖1所示，是一種現有的軸封結構，即為我國公告第459938號「轉動機械用之卡夾式軸封裝置」新型專利案，該案所揭示之軸封裝置2包括有一套設於轉動機械1之心軸10上的軸套21、一活動地套設於軸套21外部且位於轉動機械1之軸孔12內的第一轉動環組22、一活動地套設於軸套21外部且位於軸孔12近一端處並與第一轉動環組22連接之第一軸環23、一鎖設於轉動機械1且抵接固定第一軸環23之外蓋24、一裝設於軸套21外且位於外蓋24內之第二轉動環組25，及一套置於軸套21上且位於外蓋24外側處並與軸套21共同固定於心軸10上之第二軸環26。

該第一轉動環組22包括一藉由固定銷223連設於軸套21上之第一轉動環221、一第一座環222、一端抵接第一轉動環221而另一端則伸置於第一座環222內之第一抵接環224，及一設於第一座環222一側之壓縮環225。而第一軸環23鄰近第一轉動環組22的該端緣並設有多數彈簧231抵接壓縮環225。又，該外蓋24內部形成一提供軸套21貫穿其中的通孔241，且鄰近第一軸環23處形成一與通孔241銜接的容置槽242，外蓋24上另設有自外側貫通至容置槽242的入口243及出口244，該入口243及出口244分別銜接工作流體導管之輸入端及輸出端。

該第二轉動環組25包括一固設於軸套21上且與軸套21隨心軸10旋動之第二轉動環251、一固設於軸套21上且一端位於外蓋24的通孔241中而另端則位於容置槽242中之第二座環252，及一端伸置於第二轉動環251中而另一端與第二座環252相抵接之一第二抵接環253，第二轉動環251外周面上均佈多數導流凹緣255，第二座環252側面與外蓋24的容置槽242側壁間裝設有多數彈簧254，另側則與第二轉動環251相抵接。

於運轉中，當轉動機械1之心軸10旋轉以傳送液體時，液體會對軸封裝置2產生軸向內壓，此時，可經由軸封裝置2內的第一軸環23與第一轉動環組22間之彈簧231，以及第二轉動環組25與外蓋24間之彈簧254的壓迫，分別使該第一抵接環224與第一轉動環221、第二座環252與第二抵接環253構成緊迫的貼觸面，以共同抗衡該液體內壓，確保密封防漏效果，且當機械1之心軸10轉動時，因第二轉動環組25之第二轉動環251會隨心軸10旋轉，而第二轉動環251周面佈設的複數導流凹緣255旋轉中即對工作流體產生一連續撥動的作用，強制工作流體的流通速度加快，並導引工作流體自然順暢地由入口243導入，再由出口244排出，使其在不需額外增加工作流體壓力的狀態下，達到冷卻循環效果，同時能隔離製程側的有毒流體。

然而，因機械1之心軸10轉動時，設於轉動設備上的軸封裝置2會被設備本身的振動所影響，例如當設備上的軸心軸向及徑向偏幅過大而產生振動，此時因第二軸環26與外蓋24外側面之間存在有一極短間距，造成外蓋24易與第二軸環26或安裝於外蓋24上的其它元件碰撞摩擦而致產生火花或損壞，若使用於防爆要求的工業場合，其製程流體具易爆易燃等高危險性，易發生工安災害。

因此，本發明之目的，即在提供一種可使組成元件不易相互碰撞摩擦，避免因摩擦、撞擊產生火花而引發工安災害，能有效提高使用安全性的具保護作用之軸封。

於是，本發明具保護作用之軸封，該軸封是安裝於一機械設備的轉動軸上，其包含：一軸套，套設於該轉動軸上，且該軸套定義有一製程側及一大氣側；至少一本體組件，套設於該軸套外部，該本體組件包含有一可供該轉動軸貫穿之通道、一可供一工作流體流通且與該通道相通之容室；至少一密封組件，套設於該軸套外部與該本體組件之間；至少一端蓋，穿設於該軸套上並鄰近該大氣側；及至少一保護墊，設於該軸套上且位於該端蓋與該本體組件之間。

本發明之功效在於，可使組成元件不易相互碰撞摩擦，避免因摩擦、撞擊產生火花而引發工安災害，能有效提高使用安全性。

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一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

本發明之軸封3可為單軸封型式或雙軸封型式或其他軸封型式。

參閱圖2，本發明之軸封3的一較佳實施例是以雙軸封型式做說明，該軸封3是用以安裝於一機械設備4上。在本實施例中，該軸封3包含一軸套31、一套設於軸套31外部之本體組件32、一套設於該軸套31外部與該本體組件32之間的密封組件33、一穿設於該軸套31上之端蓋34，及一設於該軸套31上且位於該端蓋34與該本體組件32之間的保護墊35。

該軸套31是穿設於轉動軸41上，定義有一朝向機械設備4的反應槽方向的製程側A，及一相反於製程側A之大氣側B。上述位於軸套31上的端蓋34是鄰近於該大氣側B。特別說明的是，軸套31與端蓋34可以是一體成型或是可分離地相連接，在本實施例中，該端蓋34是採後者。

該本體組件32具有至少一本體36，該本體36於中央處軸向設有一可供軸套31及轉動軸41貫穿之容納孔361、一軸向貫穿之通道362、一可供一工作流體流通之容室363，以及至少一顯露於外周面並與容室363連通之流通口364。

該密封組件33包含有一套設於該軸套31外部且一端與該本體36相連接之第一密封環組38，及一位於該軸套31外部且連設該輸送環30與該本體36之第二密封環組39。

該第一密封環組38具有一設於該軸套31外部且可隨該軸套31轉動之第一轉動環381、以一端抵接該第一轉動環381之一第一靜止環382、一抵接於該第一靜止環382一側之壓縮環383，及分別抵接該壓縮環383與該本體36之至少一第一彈性元件384。而該第二密封環組39具有一連設於該輸送環30與該軸套31間之第二轉動環391、以一端抵接該第二轉動環391之一第二靜止環392，及至少一穿設於該本體36上且可分別抵接該第二靜止環392與該本體36的第二彈性元件393。

另外，該密封組件33還包含有分別套設於第一轉動環381與第一靜止環382上之二止漏墊圈331、332，以及分別以一側與二止漏墊圈331、332相抵接之隔絕墊圈333、334。

參閱圖2、3，保護墊35則是由工程塑膠或防火材質所製成之環狀墊體，其中央具有一可供軸套31及轉動軸41同時貫穿之中央孔351。

本發明之軸封3還可包含有一輸送環30，該輸送環30具有一可供軸套31與轉動軸41穿置之貫孔301，及多數間隔設於外周壁上之導流槽302。

參閱圖2，本發明之軸封3在使用上，是藉由螺栓51將本體36鎖固於轉動機械設備4的軸封箱42，此軸封箱42並設有一與製程側A相通的密封腔43，前述軸套31之製程側A、第一本體36及連設於二者間之第一密封環組38與該等止漏墊圈331、332以及該等隔絕墊圈333、334均伸置於該密封腔43中。當啟動轉動軸41進行旋轉作動時，藉由端蓋34將軸套31與轉動軸41緊固套設，因此，藉由該轉動軸4之旋轉可同時連動軸套31、第一轉動環381，及第二轉動環391等組件同步轉動，於機械設備4之製程側A內具壓力，可確保機械設備4在輸送液體時達到密封防漏效果。此外，因輸送環30連同第二轉動環391一起隨轉動軸41旋轉，所以設於輸送環30外周壁上的該等導流槽302會對工作流體產生一連續撥動的作用，強制工作流體加速流動，並導引工作流體自然順暢地由流通口364導入及排出，使其在不需額外增加工作流體壓力的狀態下，即可達到絕佳的冷卻循環效果，同時能有效隔絕製程側的有毒流體。

特別說明的是，軸封3在正常運轉下，本體36與端蓋34不易接觸，但在轉動軸41高速轉動時，會使該軸封3產生徑向及軸向偏移現象，此時藉由保護墊35之設置，可避免端蓋34在轉動過程中由於轉動軸41偏移過大所產生的偶發性撞擊而毀損，進而能延長元件的使用壽命，又因所述組成元件不易相互碰撞摩擦，所以也能防止因摩擦產生火花而引發工安災害，能有效提高使用安全性。

參閱圖4，為保護墊35的又一種變化態樣，其二相反表面是由中央孔351朝周緣面方向漸形傾斜收斂，或是如圖5所示由中央孔351朝周緣面方向漸形傾斜擴大，藉此更能減少保護墊35與端蓋34間的接觸面積，更能避免保護墊35與端蓋34過度貼合而產生高發熱性或噪音。

參閱圖6，保護墊35的另一種變化態樣，其一表面凸設有一朝該製程側A方向延伸之第一凸緣352。藉此適用於端蓋34與本體組件32之間的間距空間較大的情形，以面積較小之第一凸緣352接觸本體36，一旦第一凸緣352磨損殆盡，保護墊35尚有部份墊體存在於本體組件32與端蓋34之間，讓本體組件32與端蓋34之間仍不致產生直接碰撞磨擦。特別說明的是，第一凸緣352除了可如圖4所示位於鄰近中央孔351位置處，也可如圖7所示，位於遠離中央孔351位置處。另外，第一凸緣352內側壁更可如圖8所示由中央孔351周緣朝保護墊35周緣面方向漸形弧狀收斂。

參閱圖9、10，保護墊35另一相反表面也可凸設有一朝該大氣側B方向延伸之第二凸緣353，所述第二凸緣353同樣也可如圖6所示般位於鄰近中央孔351位置處或位於遠離中央孔351位置處。

參閱圖11，本發明之保護墊35再一種變化態樣，該保護墊35之第一凸緣352與第二凸緣353是形成圓弧凸環體，且鄰近環繞於中央孔351周圍。藉此同樣能提供避免本體36與端蓋34之間及本體36與第二靜止環392之間因長時間磨擦而毀損，延長元件的使用壽命，及組成元件不易相互碰撞摩擦而產生火花，進而引發火災，所以能有效提高使用安全性。另外，該保護墊35之第一凸緣352與第二凸緣353也可如圖12所示形成倒V形環體。

參閱圖13、14、15、16，為圖2所示之保護墊35的另些變化態樣，亦即保護墊35的第一凸緣352與第二凸緣353均分別具有一V形或圓弧狀的凹陷部354、355，及分別形成於各凹陷部354、355周緣且呈凸出狀的接觸部356、357。

參閱圖17，保護墊35的第一凸緣352與第二凸緣353還可分別具有二個斷面概呈U形狀的凹陷部354、355，及分別形成於各凹陷部354、355周緣且呈凸出狀的接觸部356、357。

特別說明的是上述圖3~16之態樣，均同樣能具有減少保護墊35與端蓋34間的接觸面積，更能避免保護墊35與端蓋34過度貼合而產生高發熱性或噪音

參閱圖18，保護墊35的周緣面還可徑向深入形成有一環凹槽358，藉此更能提供省料之優點。

綜上所述，本發明具保護作用之軸封3藉由上述構造設計，確實能避免本體36與端蓋34之間及端蓋34與本體組件32之間因偶發性碰撞磨擦而毀損，進而能延長元件的使用壽命，又因組成元件不會相互碰撞摩擦，所以也能有效避免工安災害，提高使用安全性，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．．．軸封

30．．．輸送環

301．．．貫孔

302．．．導流槽

31．．．軸套

32．．．本體組件

33．．．密封組件

331、332．．．止漏墊圈

333、334．．．隔絕墊圈

34．．．端蓋

35．．．保護墊

351．．．中央孔

352．．．第一凸緣

353．．．第二凸緣

354、355．．．凹陷部

356、357．．．接觸部

358．．．環凹槽

36．．．本體

361．．．容納孔

362．．．通道

363．．．容室

364．．．流通口

38．．．第一密封環組

381．．．第一轉動環

382．．．第一靜止環

383．．．壓縮環

384．．．第一彈性元件

39．．．第二密封環組

391．．．第二轉動環

392．．．第二靜止環

393．．．第二彈性元件

4．．．機械設備

41．．．轉動軸

42．．．軸封箱

43．．．密封腔

51．．．螺栓

A．．．製程側

B．．．大氣側

圖1是一組合剖視圖，說明我國公告第459938號「轉動機械用之卡夾式軸封裝置」新型專利案；

圖2是組合剖視圖，說明本發明軸封之一較佳實施例之組合態樣；

圖3是該較佳實施例之剖視圖，圖中顯示保護墊是呈環體狀；

圖4是該較佳實施例之保護墊變化態樣1；

圖5是該較佳實施例之保護墊變化態樣2；

圖6是該較佳實施例之保護墊變化態樣3；

圖7是該較佳實施例之保護墊變化態樣4；

圖8是該較佳實施例之保護墊變化態樣5；

圖9是該較佳實施例之保護墊變化態樣6；

圖10是該較佳實施例之保護墊變化態樣7；

圖11是該較佳實施例之保護墊變化態樣8；

圖12是該較佳實施例之保護墊變化態樣9；

圖13是該較佳實施例之保護墊變化態樣10；

圖14是該較佳實施例之保護墊變化態樣11；

圖15是該較佳實施例之保護墊變化態樣12；

圖16是該較佳實施例之保護墊變化態樣13；

圖17是該較佳實施例之保護墊變化態樣14；及

圖18是該較佳實施例之保護墊變化態樣15。