CN102116308A - 一种泵用可调式机械密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种泵用可调式机械密封结构，涉及一种卧式耐磨渣浆泵用的可调节式机械密封结构，属于机械密封技术领域。它包括动环、静环、推环、弹簧、骨架油封、油封压盖、紧定螺丝、内六角螺栓和定位卡子、螺栓和O型圈；它还包括第二连接法兰、驱动环、内轴套和外轴套，内轴套和外轴套为套筒配合，两者可轴向调节距离为-5mm～+5mm；连接法兰在已有低压水进口和低压水出口的基础上，增加高压水进口，并在连接法兰内部加工用于将高压冲洗水引导进入动环和静环内侧腔体的流道，从高压水进口灌入的高压冲洗水压力大于腔体压力。本发明可实现机械密封的轴向调节，并能保证动环和静环充分冷却、大大延长动环和静环的使用寿命。

Description

一种泵用可调式机械密封结构

技术领域

本发明涉及离心泵上使用的机械密封结构，特别涉及一种卧式耐磨渣浆泵用的可调节式机械密封结构，属于机械密封技术领域。

背景技术

机械密封是由至少一对垂直于旋转轴线的端面，在流体压力和补偿机构弹力(或磁力)的作用以及辅助密封的配合下，保持贴合并相对滑动而构成的防泄露装置。机械密封主要作为旋转机械的密封装置，比如离心泵、离心机、反应釜和压缩机等设备。此类旋转机械，由于传动轴贯穿在设备内外，轴与设备之间存在一个圆周间隙，设备中的流体介质通过该间隙向外泄露，若设备内压力低于大气压，则空气通过该间隙向设备内泄露，因此必须有一个机械密封来阻止介质往外泄露和防止外部空气往内侵入。

在已有技术中，如图1所示，一般泵用的机械密封形式多采用外冲洗的方案，其主要结构由轴套1、骨架油封2、动环6、静环7、弹簧4、推环5、第一连接法兰3、油封压盖14组成。轴套1用紧定螺丝15将其锁紧固定在泵轴8上，其前后顶到传动部件16和叶轮9；轴套1与机封泵盖11之间有较小的间隙，并以矩形槽设计，在泵运转过程中，防止大颗粒流体介质冲进到动环7和静环6摩擦面。动环7和静环6为面接触，其材质可根据具体泵输送的流体介质来选择，动环7固定于轴套1上，并随着轴套1和泵轴8一起转动；静环6固定于推环5上，同时推环5后有弹簧4，使其固定于第一连接法兰3上，同时弹簧4以一定的向前推力，使静环6保持与动环7的面接触，并在动环7和静环6有一定摩擦损耗时，能得以补偿。静环6、推环5和弹簧4固定于第一连接法兰3上，第一连接法兰3用螺栓12连接于机封泵盖11上，形成静环6、推环5、弹簧4和第一连接法兰3相对于泵轴8的运转为静止的状态。同时第一连接法兰3上有冷却水的进口和出口，引导冷却水进入动环7和静环6之间的腔体，在运转过程中带走摩擦面处产生的热量，达到冷却作用。骨架油封2在第一连接法兰3和轴套1之间，在运转中起到防止冷却水往外泄漏的作用。油封压盖14用于保证骨架油封2固定到 位，并用内六角螺栓和定位卡子13固定于第一连接法兰3上。机械密封内外多处使用O形圈10，以防止泵腔体内流体介质向外泄漏。已有技术的外冲洗方案，仅仅在动环7和静环6外侧进行冷却，其冷却效果仅限于摩擦面外侧；而动环7和静环6的摩擦面内侧无冷却水冲洗，在泵腔体内较大的压力和流体介质紊流的冲刷下，较小介质颗粒会冲过轴套1矩形槽的阻隔，不断累积到动环7和静环6的摩擦面处，流体介质颗粒在摩擦面处积累过多，与动环7摩擦产生巨大热量而无法冷却，造成动环7和静环6破坏性磨损，大大缩短了动环7和静环6的使用寿命；在泵用领域中，常常因为泵运行一段时间后，由于叶轮9出现磨蚀和磨损，因此需要传动部件16带动叶轮9整体地前后调节，保证叶轮9在腔体的间隙，以使泵始终保持在高效率点运行，而已有技术的机械密封结构不可调节，无法根据泵运行情况来调节机械密封与泵轴8的相对距离。因此，已有技术虽然结构简单，组装、维护操作方便，加工工艺性好，但存在冷却不充分、动环7和静环6使用寿命短、机械密封不可轴向调节等不足。

发明内容

本发明的目的是为了解决已有技术中存在机械密封不可轴向调节、冷却不充分及动环和静环使用寿命短的问题，本发明公开的一种泵用可调节机械密封结构，可实现机械密封的轴向调节、保证动环和静环充分冷却、大大延长动环和静环的使用寿命。

本发明的突出改进特点在于：(1)为实现机械密封的轴向调节，将轴套分为内轴套和外轴套，内轴套安装在泵轴上，其前后顶到传动部件和叶轮上；外轴套与机封泵盖有较小的间隙，与机封泵盖相接触的部分设有矩形槽，动环固定于内轴套上，后端有驱动环和紧定螺丝；内轴套和外轴套为套筒配合，可实现轴向调节，当内轴套和外轴套相对位置调整好后，拧紧紧定螺丝借助驱动环产生较大锁紧力，将外轴套牢固锁紧于内轴套上，实现内轴套、外轴套和动环作为一个整体随着泵轴一起转动。(2)为增强冷却水的冷却效果，保证动环和静环摩擦面的内、外侧都能得到充分的冷却，将冲洗方案改为外冲洗加内冲洗的综合方案，外冲洗采用低压冲洗水从低压水进口的管接头灌入，压力为0.1MPa左右，流量为4～10L/min，对动环和静环摩擦面的外侧 不断流地进行外冲洗，起到冷却摩擦副外侧的作用；内冲洗采用高压冲洗水从高压水进口的管接头灌入，其压力大于腔体压力0.1MPa，流量为20～40L/min，对动环和静环摩擦面的内侧不断流地进行内冲洗，起到冷却摩擦副内侧的作用。(3)为减少或避免动环和静环与泵腔体的流体介质颗粒的摩擦和损耗，提高动环和静环的使用寿命，将高压冲洗水内冲洗的压力提高至大于腔体压力0.1Mpa，使流体介质无法流到动环和静环的摩擦面，从而阻隔流体介质与动环和静环接触，大大延长动环和静环的使用寿命。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

一种泵用可调节机械密封结构，它包括骨架油封、弹簧、推环、静环、动环、O形圈、螺栓、内六角螺栓和定位卡子、油封压盖和紧定螺丝；***设备包括：叶轮、机封泵盖、传动部件；它还包括连接法兰、驱动环、内轴套和外轴套；内轴套和外轴套为套筒配合，两者可轴向调节距离为-5mm～+5mm；外轴套与机封泵盖相接触的部分设有矩形槽；连接法兰在已有低压水进口和低压水出口的基础上，增加高压水进口，并在连接法内部加工用于将高压冲洗水引导进入动环和静环内侧腔体的流道，从高压水进口灌入的高压冲洗水压力大于腔体压力。

它们的连接关系为：外轴套装在内轴套上，用紧定螺丝和驱动环将外轴套锁紧固定于内轴套上；动环安装在外轴套上并锁紧固定；静环安装在推环上，并用弹簧连接推环，使安装在连接法兰上的动环组件平稳定位且有向前的推力；动环和静环为面接触，内轴套和外轴套的相对位置调整好之后，用内六角螺栓和定位卡子将连接法兰和外轴套固定锁死，形成集装式机械密封；将集装式机械密封的内轴套装在泵轴上，顶到后端的传动部件后，装上叶轮顶紧内轴套；松开内六角螺栓和定位卡子，将连接法兰用螺栓锁紧固定于机封泵盖上；外轴套与机封泵盖之间有较小的间隙，调整好外轴套的位置，保证动环和静环的面接触和一定预紧力后，锁紧驱动环上的紧定螺丝，将外轴套固定在内轴套上；机械密封内外多处使用O形圈，连接法兰和外轴套之间还使用骨架油封，油封压盖用于保证骨架油封固定到位，并用内六角螺栓和定位卡子固定于连接法兰上。

所述的高压冲洗水的压力要求大于泵腔体压力0.1MPa，流量为20～40L/min。

低压冲洗水从低压水进口灌入，从低压水出口流出，其压力为0.1MPa，流量为4～10L/min。

所述的高压冲洗水阻隔腔体介质进入动环和静环的摩擦区域。

本发明的工作过程为：在可调式机械密封的安装过程中，锁紧内六角螺栓和定位卡子，松开驱动环上的紧定螺丝，可根据传动部件和叶轮的位置，调整好内轴套之后再锁紧紧定螺丝并松开定位卡子，实现机械密封的轴向调节。实际上，锁紧定位卡子能使动环和静环的相对位置保持不变，而内轴套在调整时，脱离外轴套，随着传动部件和叶轮的轴向调整好距离后，再次锁紧紧定螺丝使外轴套固定于内轴套，并松开定位卡子，恢复内轴套、外轴套和动环的整体转动的关系。而连接法兰和静环都固定在机封泵盖上，处于静止不转的状态。泵运行过程中，内轴套、外轴套和动环随着泵轴圆周高速转动，动环和静环保持贴合并相对滑动，阻隔内外腔体，从而防止流体介质泄漏到外界，若动环和静环端面磨损后，可由弹簧自动补偿。当泵在运行一段时间后，叶轮的前后盖板会被磨损，其在过流腔体内间隙增大，影响水力性能，此时停泵锁上内六角螺栓和定位卡子，松开外轴套上的紧定螺丝，调节传动部件、内轴套和叶轮整体移动，实现叶轮在过流部件中的间隙调节，使水力保持在高效率点运行。

有益效果：

1、本发明的一种泵用可调式机械密封在泵在运行一段时间后，可根据实际情况进行机械密封的轴向调节，使水力保持在高效率点运行；

2、本发明的一种泵用可调式机械密封增强了冷却水的冷却效果，密封状态稳定，泄漏量很小；

3、本发明的一种泵用可调式机械密封避免了动环和静环与泵腔体的介质颗粒的摩擦，提高了动环和静环的使用寿命，且其适用范围扩大，能用于低温、高温、高压、不同转速，以及各种腐蚀性介质和含磨粒介质等恶劣工况。

附图说明

图1为已有技术的泵用机械密封结构的剖视图；

图2为已有技术的泵用机械密封的右视图；

图3为本发明的一种泵用可调式机械密封结构的剖视图；

图4为本发明的一种泵用可调式机械密封的右视图；

其中：1-轴套、2-骨架油封、3-第一连接法兰、4-弹簧、5-推环、6-静环、7-动环、8-泵轴、9-叶轮、10-O形圈、11-机封泵盖、12-螺栓、13-内六角螺栓和定位卡子、14-油封压盖、15-紧定螺丝、16-传动部件、17-低压水出口、18-低压水进口、19-连接法兰、20-外轴套、21-内轴套、22-驱动环、23-高压水进口。

具体的实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明：

实施例

如图3和图4所示，一种泵用可调式机械密封，它包括动环7、静环6、推环5、弹簧4、骨架油封2、油封压盖14、紧定螺丝15、内六角螺栓和定位卡子13、螺栓12和O形圈10；***设备包括：泵轴8、传动部件16、机封泵盖11、叶轮9；它还包括连接法兰19、驱动环22、内轴套21和外轴套20，其中，内轴套21和外轴套20为套筒配合，两者可轴向调节距离为-5mm～+5mm，内轴套21装在泵轴8上后，其前后顶在传动部件16和叶轮9上，使内轴套21和传动轴系结构连接为一体；外轴套20继承已有技术的优点，与机封泵盖11相接触的部分设有矩形槽；内轴套21可与外轴套20脱离进行轴向调节，在根据泵运行的实际情况调整轴向距离后，用紧定螺丝15和驱动环22将外轴套20锁紧固定于内轴套21上，使内轴套21、外轴套20带动动环7随着泵轴8一起转动。连接法兰19在已有低压水进口18和低压水出口17的基础上，增加高压水进口23，并在连接法兰19内部加工流道，将高压水引导进入动环7和静环6的内侧腔体，实现冷却水内冲洗。高压冲洗水的压力要求大于泵腔体压力0.1MPa，使输送的介质始终被高压冲洗水推入泵腔体内，从而实现冷却和阻隔腔体介质进入动环7和静环6的摩擦区域。

它们的连接关系为：外轴套20装在内轴套21后，用紧定螺丝15和驱动环22将外轴套20锁紧固定于内轴套21上；动环7安装在外轴套20上并锁紧固定；静环6安装在推环5上，并用弹簧4连接推环5，使安装在连接法兰19上的动环7组件平稳定位且有向前的推力；动环7和静环6为面接 触，内轴套21和外轴套20的相对位置调整好之后，用内六角螺栓和定位卡子13将连接法兰19和外轴套20固定锁死，形成集装式机械密封；将集装式机械密封的内轴套21装在泵轴8上，顶到后端的传动部件16后，装上叶轮9顶紧内轴套21；松开内六角螺栓和定位卡子13，将连接法兰19有螺栓12锁紧固定于机封泵盖11上；调整好外轴套20的位置，保证动环7和静环6的面接触和一定预紧力后，锁紧驱动环22上的紧定螺丝15，将外轴套20固定在内轴套21上。机械密封内外多处使用O形圈10，连接法兰19和外轴套20之间还使用骨架油封2，将低压冲洗水密封于腔体内，以防止泵腔体内介质或冲洗水向外泄漏。骨架油封2在连接法兰19和外轴套20之间，在运转中起到防止冷却水往外泄漏的作用。油封压盖14用于保证骨架油封2固定到位，并用内六角螺栓和定位卡子13固定于连接法兰19上。

本发明的工作过程为：在可调式机械密封的安装过程中，锁紧内六角螺栓和定位卡子13，松开驱动环22上的紧定螺丝15，可根据传动部件16和叶轮8的位置，调整好内轴套21之后再锁紧紧定螺丝15并松开定位卡子13，实现机械密封的轴向调节。实际上，锁紧定位卡子13能使动环7和静环6的相对位置保持不变，而内轴套21在调整时，脱离外轴套20，随着传动部件16和叶轮9的轴向调整好距离后，再次锁紧紧定螺丝15使外轴套20固定于内轴套21，并松开定位卡子13，恢复内轴套21、外轴套20和动环7的整体转动的关系。而连接法兰19和静环6都固定在机封泵盖11上，处于静止不转的状态。泵运行过程中，内轴套21、外轴套20和动环7随着泵轴8圆周高速转动，动环7和静环6保持贴合并相对滑动，阻隔内外腔体，从而防止流体介质泄漏到外界，若动环7和静环6端面磨损后，可由弹簧4自动补偿。当泵在运行一段时间后，叶轮9的前后盖板会被磨损，其在过流腔体内间隙增大，影响水力性能，此时停泵锁上内六角螺栓和定位卡子13，松开外轴套20上的紧定螺丝15，调节传动部件16、内轴套21和叶轮9整体移动，实现叶轮9在过流部件中的间隙调节，使水力保持在高效率点运行。

本实施例的突出改进特点在于：(1)为实现机械密封的轴向调节，将轴套1分为内轴套21和外轴套20，内轴套21安装在轴上，其前后顶到传动部件16和叶轮9上；外轴套20与机封泵盖11有较小的间隙，与机封泵盖11相接触的部分设有矩形槽；动环7固定于内轴套21上，后端有驱动环22和 紧定螺丝15；内轴套21和外轴套20为套筒配合，可实现轴向调节，当内轴套21和外轴套20相对位置调整好后，拧紧紧定螺丝15借助驱动环22产生较大锁紧力，将外轴套20牢固锁紧于内轴套21上，实现内轴套21、外轴套20和动环7作为一个整体随着泵轴8一起转动。(2)为增强冷却水的冷却效果，保证动环7和静环6摩擦面的内、外侧都能得到充分的冷却，将冲洗方案改为外冲洗加内冲洗的综合方案，外冲洗采用低压冲洗水从低压水进口灌入，压力为0.1MPa左右，流量为4～10L/min，对动环7和静环6摩擦面的外侧不断流地进行外冲洗，起到冷却摩擦副外侧的作用；内冲洗采用高压冲洗水从高压水进口灌入，其压力大于腔体压力0.1MPa，流量为20～40L/min，对动环7和静环6摩擦面的内侧不断流地进行内冲洗，起到冷却摩擦副内侧的作用。(3)为减少或避免动环7和静环6与泵腔体的流体介质颗粒的摩擦和损耗，提高动环7和静环6的使用寿命，将高压冲洗水内冲洗的压力提高至大于腔体压力0.1Mpa，使流体介质无法流到动环7和静环6的摩擦面，从而阻隔流体介质与动环7和静环6接触，大大延长动环7和静环6的使用寿命。

本发明的保护范围不仅局限于本实施例，本实施例用于解释本发明，凡与本发明在相同原理和构思条件下的变更或修改均在本发明公开的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种泵用可调节机械密封结构，它包括骨架油封(2)、弹簧(4)、推环(5)、静环(6)、动环(7)、O形圈(10)、螺栓(12)、内六角螺栓和定位卡子(13)、油封压盖(14)和紧定螺丝(15)；***设备包括：叶轮(9)、机封泵盖(11)、传动部件(16)；其特征在于：它还包括连接法兰(19)、驱动环(22)、内轴套(21)和外轴套(20)；内轴套(21)和外轴套(20)为套筒配合，两者可轴向调节距离为-5mm～+5mm；外轴套(20)与机封泵盖(11)相接触的部分设有矩形槽；连接法兰(19)在已有低压水进口(18)和低压水出口(17)的基础上，增加高压水进口(23)，并在连接法兰(19)内部加工用于将高压冲洗水引导进入动环(7)和静环(6)内侧腔体的流道，从高压水进口(23)灌入的高压冲洗水压力大于腔体压力；

它们的连接关系为：外轴套(20)装在内轴套(21)上，用紧定螺丝(15)和驱动环(22)将外轴套(20)锁紧固定于内轴套(21)上；动环(7)安装在外轴套(20)上并锁紧固定；静环(6)安装在推环(5)上，并用销钉和弹簧(4)连接推环(5)，使安装在连接法兰(19)上的动环组件平稳定位且有向前的推力；动环(7)和静环(6)为面接触，内轴套(21)和外轴套(20)的相对位置调整好之后，用内六角螺栓和定位卡子(13)将连接法兰(19)和外轴套(20)固定锁死，形成集装式机械密封；将集装式机械密封的内轴套(21)装在轴上，顶到后端的传动部件(16)后，装上叶轮(9)顶紧内轴套(21)；松开内六角螺栓和定位卡子(13)，将连接法兰(19)用螺栓锁紧固定于机封泵盖(11)上；外轴套(20)与机封泵盖(11)之间有较小的间隙，调整好外轴套(20)的位置，保证动环(7)和静环(6)的面接触和一定预紧力后，锁紧驱动环上的紧定螺丝(15)，将外轴套(20)固定在内轴套(21)上；机械密封使用O形圈(10)，连接法兰(19)和外轴套(20)之间还使用骨架油封(2)，油封压盖(14)用于保证骨架油封(2)固定到位，并用内六角螺栓和定位卡子(13)固定于连接法兰(19)上。

2.根据权利要求1所述的一种泵用可调节机械密封结构，其特征在于：所述的高压冲洗水的压力要求大于泵腔体压力0.1MPa，流量为20～40L/min。

3.根据权利要求1或2所述的一种泵用可调节机械密封结构，其特征在于：低压冲洗水从低压水进口(18)灌入，从低压水出口(17)流出，其压力为0.1MPa，流量为4～10L/min。

4.根据权利要求1或2所述的一种泵用可调节机械密封结构，其特征在于：所述的高压冲洗水阻隔腔体介质进入动环(7)和静环(6)的摩擦区域。

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