CN110905821A - 一种耐腐抗干磨离心泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐腐抗干磨离心泵，包括泵壳、主轴、主轴上的轴密封、轴承座以及安装于主轴端部位于泵壳蜗壳腔内的叶轮，轴密封包括密封盒组件、机械密封，机械密封包括静环、动环，密封盒组件与泵壳固接，动环固定于主轴上，动环位于泵腔内与输送料液接触，密封盒组件包括密封盒、与密封盒分体或一体设置的密封盒压后盖、置于密封盒内的静环顶推弹性圈，静环顶推弹性圈两端压缩于密封盒压后盖、静环之间，静环顶推弹性圈处于弹性压紧状态，使静环摩擦幅与动环摩擦幅接触密封，在密封盒与泵壳的密封端面上固结有刚性隔板，刚性隔板内孔周面与静环外周面接触密封，静环顶推弹性圈外周面、密封盒压后盖、刚性隔板以及静环合围成存液腔体。

Description

一种耐腐抗干磨离心泵

技术领域

本发明涉及防腐离心泵制作领域，尤其涉及输送含氯离子成分等腐蚀性料浆的离心泵。

背景技术

钢铁企业、煤化工企业的烟气脱硫工艺、镍钴湿法冶炼工艺中都要使用离心泵输送含氯离子的清液或料浆。而这类介质对金属的腐蚀性很大，尤其是泵轴密封，需要用金属弹簧、螺栓螺母等金属组件，而这些组件又极易被输送的含氯离子液体或腐蚀性气体接触而腐蚀。因此人们想到研发液体不接触金属组件的泵轴密封的离心泵。

有人在离心泵上用唇形橡胶密封配合陶瓷轴套、玻璃钢密封盒组成的动力密封输送这类介质，因为这种密封组合的组件都是非金属材料，密封能耐受被输送的含氯离子介质的腐蚀，但是不理想的是这类轴密封很易磨损滴漏，进而使离心泵产生物料外漏，影响环境，尤其近年环保监管趋严，这类密封的离心泵出现被淘汰趋势。

为了解决以上不足，中国专利号91213550.6中公开了一种用于离心泵轴密封的带动环1、静环2、橡胶顶推圈3、密封盒4的机械密封（如图1），这种机械密封的优点是密封组件都不用金属件制作，尤其是静环的顶推功能件，也不用金属弹簧，而只用橡胶弹性圈顶推机封的静环。这种的泵轴密封有极好的防腐性能，所有机封组件不会被输送介质腐蚀，但却存在着以下缺点：一是泵腔的输送介质与橡胶顶推圈接触，橡胶顶推圈浸没在被输送的介质中，输送介质中的酸性或碱性会对橡胶顶推圈产生硫化剂的还原反应，使橡胶顶推圈***而失去弹性，进而使密封失效。二是顶推静环的橡胶弹性圈的外周与泵腔内流体是贯通的，因此泵腔内流体的压力变化会作用于橡胶圈的外球面，流体在负压时，会使橡胶球径向膨大，轴向收缩，使动、静环之间的比压降低，进而引起泄漏，而在泵腔内流体压力升高时，同样流体压力也作用于橡胶弹性圈的外球面，使橡胶圈径向收缩，轴向伸长，进而顶推静环，使机封动静环的工作面比压加大，加速了动、静环的摩擦磨损。三是该机封因无法设置外接冷却水，因此只要泵机失液运转，机封就会被干磨烧坏。

因此这种密封部无金属组件接触流体的离心泵机的机封仍需改良，为此为了解决该机封的不抗干磨的缺点，在中国专利号201420286999.6中公开了一种带冷却水冲洗的无金属组件机械密封（如图2），即在原有技术的密封盒4上开设加液孔4.1，在球形橡胶圈3上开设通液孔3.1，在密封盒腔体与泵腔体之间设置柔性隔板，在主轴上设置防止冷却水外泄的动轴密封5。通过创新改良，原有技术中的橡胶顶推圈已接触不到泵腔中的输送液体，顶推圈也不会被泵腔中的酸碱介质影响而变形，而且该密封也可以空开运转，有好的抗干磨性能，但是仍存着下述难以解决的不足：一是由于泵腔与密封盒之间的腔体是采用带“U”形环槽的柔性隔板隔断，柔性隔板体会因泵腔内流体的压力变化而拉紧压缩或推开动静环之间的比压，即泵腔内流体压力高了，柔性隔板被流体压力推向泵腔外侧，进而使机封的动、静环脱开，致使泵腔中的输送液体漏入冷却水腔体，使泵机密封失效。二是密封冷却水的转轴密封5寿命不长，一般只有3~4个月，仍存在冷却水外泄的隐患。三是每台泵耗用冷却水2~3吨/天，十分可观。

因此原有技术中的有好的防腐性能，流体不接触密封部金属组件的离心泵机械密封仍存在着性能不稳定、冷却水外泄的不足，仍有改进的需要。

发明内容

本发明针对上述不足，提供一种机械密封与输送介质接触的部位不使用任何金属类组件，却能使机械密封输送腐蚀性料浆，尤其适用输送含氯离子成分的浆体，又能抗干磨运转，使机械密封的寿命提升一倍以上，比常规机械密封节约冷却水98%，而且使机械密封的结构十分简单的耐腐抗干磨离心泵。

为实现本发明目的，提供了以下技术方案：一种耐腐抗干磨离心泵，包括泵壳、主轴、主轴上的轴密封、轴承座以及安装于主轴端部位于泵壳蜗壳腔内的叶轮，轴密封包括密封盒组件、机械密封，机械密封包括静环、动环，其特征在于密封盒组件与泵壳固接，动环固定于主轴上，动环位于泵腔内与输送料液接触，密封盒组件包括密封盒、与密封盒分体或一体设置的密封盒压后盖、置于密封盒内的静环顶推弹性圈，静环顶推弹性圈两端压缩于密封盒压后盖、静环之间，静环顶推弹性圈处于弹性压紧状态，使静环摩擦幅与动环摩擦幅接触密封，在密封盒与泵壳的密封端面上固结有刚性隔板，刚性隔板内孔周面与静环外周面接触密封，静环顶推弹性圈外周面、密封盒压后盖、刚性隔板以及静环合围成存液腔体。

作为优选，刚性隔板内孔周面设置有至少一环状凹槽，环状凹槽内设置有O形密封圈或唇形密封圈。

作为优选，静环摩擦幅设置为端面齐平的至少两道，相邻两道摩擦幅之间构成存液环槽，静环内开设有通液孔，通液孔一端连通存液环槽，另一端连通存液腔体。

作为优选，密封盒开设有进液孔连通存液腔体，进液孔连接外置液源。

作为优选，密封盒压后盖设有镶嵌静环顶推弹性圈的凹凸环，凹凸环凸部嵌接于密封盒压后盖上，凹部与静环顶推弹性圈一端配接。

作为优选，静环顶推弹性圈为鼓形或带波纹的直筒形。

作为优选，静环顶推弹性圈为鼓形时内侧设有弹簧。为了满足输送高压流体的需要，进一步提升动静环端面的比压。

作为优选，静环顶推弹性圈为带波纹的直筒形时内测设有钢性抗压环。为了防止外置液源中的液体压力过高，例如超过每3kg/cm2 时，接入高压流体挤压静环顶推圈,使顶推圈变形或损坏。

作为优选，密封盒上另设有排渣孔。

作为优选，密封盒上开设有出液孔，出液孔一端连通存液腔体，另一端连通外置液源，出液孔、进液孔、存液腔体与外置液源构成冷却循环。

作为优选，静环顶推弹性圈与静环和/或密封盒之间设置有相互耦合的凹凸部。

作为优选，主轴上设置有轴套，动环卡设固定于轴套与叶轮之间。

作为优选，主轴上设置有轴套，轴套近叶轮端设有固定动环的外翻容纳腔，动环固定于外翻容纳腔内，所述轴套位于密封盒压后盖前侧设有防转、防拉脱的孔与槽，槽内设置有定位片，定位镙钉把定位片固定在密封盒压后盖上，孔内设置有紧固螺钉，将轴套固定在主轴上。

作为优选，轴套由金属件和非金属件组成，固定动环的外翻容纳腔设置于非金属件上，防转、防拉脱的孔与槽位于金属件上。

作为优选，外翻容纳腔内设置有与动环上耦合的凹凸部。

作为优选，动环外周面与外翻容纳腔内壁间设置有密封件。

作为优选，轴套与叶轮间设置有调节套，调节套与轴套接触面设置有O形密封圈。

本发明有益效果：1.通过改良后的离心泵密封结构极其简单，工作原理科学，不仅能节约制造成本，比同类产品节约成本30%，而且方便维修安装；

2.该发明技术耗用少量的冷却水就能达到润滑密封的作用，使该密封在泵机无液运行时，也不烧坏机封，进而泵机有抗空开，耐干磨的能力，而且比常规机封节约冷却水3~5吨/天，而本技术的机封24小时耗用冷却水3~5公斤，有很好的节水作用；

3.因本发明的机封过流部均是非金属材料，顶推静环的顶推件是橡胶制品，不用金属弹簧，因此不怕腐蚀性液体和腐蚀性气体的腐蚀，因此该密封有很好的防腐性能；

4.本发明的机封的动环、静环均采用耐磨性、耐腐性极好的碳化硅材料，因此不仅能适用输送料浆的机泵，也适用于各输送清液的机泵，使用范围极广；

5.本发明的机封克服了原有技术中泵腔液体的压力作用于机封的静环顶推鼓形圈，使机封的动静环工作面比压不稳定，进而使机封的性能不稳定，因此通过改良，提升了泵机密封的稳定性、可靠性，进而提升了安全性；

6.由于本发明的机封有极好有节水功能，因此无需再花钱处理二次污染的冷却水，同时使机泵的工作环境很洁净，因此该密封有好的节水、省钱及环保功能。

附图说明

图1为现有技术一的结构示意图；

图2为现有技术二的结构示意图；

图3为实施例1的结构示意图；

图4为图3的局部放大图；

图5为实施例2的结构示意图；

图6为实施例5的结构示意图；

图7为实施例4的结构示意图；

图8为实施例3的结构示意图；

图9为图8的轴套的示意图；

图10为实施例8的结构示意图；

图11为实施例7的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1：如图3、4所示，一种耐腐抗干磨离心泵，包括泵壳1、主轴3、主轴3上的轴密封、轴承座6以及安装于主轴3端部位于泵壳1蜗壳腔内的叶轮4，轴密封包括密封盒组件、机械密封5，机械密封5包括静环5.2、动环5.1，密封盒组件与泵壳1固接，主轴3上套接有轴套5.3，动环5.1卡设固定于轴套5.3与叶轮4之间，动环5.1位于泵腔内与输送料液接触，密封盒组件包括密封盒5.5、与密封盒5.5分体连接密封盒压后盖5.6、置于密封盒5.5内的静环顶推弹性圈5.4，密封盒压后盖5.6设有镶嵌静环顶推弹性圈5.4的凹凸环5.6.1，凹凸环6.6.1凸部嵌接于密封盒压后盖5.6上，凹部与静环顶推弹性圈5.4一端配接，静环顶推弹性圈5.4另一端压缩于静环5.2上，静环顶推弹性圈5.4处于弹性压紧状态，使静环5.2摩擦幅与动环5.1摩擦幅接触密封，在密封盒5.5与泵壳1的密封端面上固结有刚性隔板5.7，刚性隔板5.7外周面设置有一环状凹槽，环状凹槽内设置有O形密封圈5.8，静环顶推弹性圈5.4外周面、密封盒压后盖5.6、刚性隔板5.7以及静环5.2合围成存液腔体。静环5.2摩擦幅设置为端面齐平的两道，两道摩擦幅之间构成存液环槽，静环内开设有通液孔5.2.4，通液孔5.2.4设置为3个，3个的目的是防止机泵脉冲振动时，物料漏入存液环槽5.2.2堵塞通液孔，当孔数增多，即使有少量通液孔堵塞，也不影响机封的正常工作直径为1~3mm，通液孔5.2.4一端连通存液环槽5.2.2，另一端连通存液腔体5.9。密封盒5.5开设有进液孔5.12连通存液腔体5.9，进液孔5.12连接外置液源10，密封盒5.5上另设有排渣孔5.10，所述静环顶推弹性圈5.4为鼓形，静环顶推弹性圈5.4上设有防转的凹凸揳口5.4.1，凹凸揳口5.4.1与静环5.2上的凹凸部5.2.5偶合匹配。

实施例2：如图5所示，参照实施例1，其余特征不变，静环顶推弹性圈5.4为带波纹的直筒形，内测设有钢性抗压环5.1.3。

实施例3：如图8所示，参照实施例1，其余特征不变，轴套5.3近叶轮4端设有固定动环5.1的外翻容纳腔5.3.1，动环5.1固定于外翻容纳腔5.3.1内，所述轴套5.3位于密封盒压后盖5.6前侧设有防转、防拉脱的孔5.3.3.1与槽5.3.3.2，槽5.3.3.2内设置有定位片5.1.4，定位镙钉5.15把定位片5.1.4固定在密封盒压后盖5.6上，孔5.3.3.1内设置有紧固螺钉，将轴套5.3固定在主轴3上。外翻容纳腔5.3.1内设置有与动环5.1上耦合的凹凸部5.3.2。动环5.1外周面与外翻容纳腔5.3.1内壁间设置有密封件5.3.4。轴套5.3与叶轮4间设置有调节套5.16，调节套5.16与轴套5.3接触面设置有O形密封圈。使机封的各组件固定组合在一起，呈集装机封状态。

实施例4：如图7所示，参照实施例1，其余特征不变，密封盒5.5与密封盒压后盖5.6为一体成型结构。

实施例5：如图6所示，参照实施例3，其余特征不变，静环顶推弹性圈5.4为鼓形，内侧设置为弹簧5.12。

实施例6：如图9所示，参照实施例3或5，其余特征不变，轴套5.3由金属件5.3.3和非金属件组成，固定动环5.1的外翻容纳腔5.3.1设置于非金属件上，防转、防拉脱的孔与槽位于金属件上。所述制作方法可以为把金属件5.3.3埋设在金属模具中，将非金属材料热熔后模压成型获得；也可以把金属件与非金属件分体制作后再联接在一起，联接的方法可采取螺纹或和固性树脂浇注的方法获得。

所述非金属材料包括塑料、树脂、玻璃钢的一种或多种的复合，非金属材料的选择只要满足防腐、耐磨、有钢性、可成型加工的要求即可。

实施例7：如图11所示，参照实施例1，其余特征不变，密封盒5.5开设有进液孔5.12连通存液腔体5.9，进液孔连接外置液源10，密封盒5.5上开设有出液孔5.11，出液孔5.11一端连通存液腔体5.9，另一端连通外置液源10，出液孔5.11、进液孔5.10、存液腔体5.9与外置液源10构成冷却循环。

实施例8：如图10所示，参照实施例1，其余特征不变，刚性隔板5.7外周面设置有二道环状凹槽，环状凹槽内设置有O形密封圈和唇形密封圈，为了提升所述机封的使用寿命，静环上的二道摩擦副采用一硬一软的设置，即外摩擦副5.2.1.1与料浆接触，摩擦副选用硬质材料，内摩擦副5.2.1.2只与润滑液接触，则选用发热值低的软性材质。

上述实施例1~8，钢性隔板是指用带有钢性，又有防腐性能的钢性材料，在泵腔体12与密封盒腔体5.9之间形成的隔断结构，这个刚性隔板5.7可以设置成单独隔板式结构，再组合安装获得，也可以是与密封盒5.5一体制作成。

所述泵壳1、泵盖2、叶轮4的制作方法采用衬超高分子量聚乙烯结构。

所述密封盒5.5、密封盒后压盖5.6采用玻璃钢或塑料材料制作。

所述静环5.2、动环5.1采用碳化硅材料制作。

所述静环顶推环5.4采用丁晴胶或氟橡胶制作。

所述轴套5.3采用金属材料制作，例如不锈钢。

所述轴套5.3顶推动环5.1后，由主轴3上的拼帽9锁紧。

所述外置液源11指是外置的存液容器11.1或液体接入管道。

机械密封的结构及工作原理为：静环5.2工作面与动环密合，静环顶推弹性圈5.4顶推夹固静环5.2，而设在密封盒后侧的密封盒后压盖5.6侧压紧静环顶推弹性圈5.4，紧固在泵体的密封盒5.5压紧了钢性隔板5.7，钢性隔板的中孔5.7.1套在静环的外周，起到对静环5.2的径向定位作用。密封圈5.8则起到密封泵腔内流体的作用，使泵腔中流体***漏到密封盒的存液腔中来。

存液腔体5.9与静环上的通液孔5.2.4贯通，因此进入密封盒存液腔的液体，进而进入静环通液孔5.2.4，流进静环上二道摩擦副之间的存液环槽5.2.2中，起到了润滑动环、静环工作面的作用，使机封在泵机脱液空开时，也不烧坏动静环的工作面。

液源中的液体可以是水，也可以是油。

所述静环顶推圈的材质可以选择有弹性的橡胶材料，也可以选择有弹性的橡塑复合材料，在这里不作限定，只要满足防腐、耐温、有弹性、***漏等要求即可。

为了适应机泵输送含固量高的浆体，较好的方法是选择硬质材料制作机械密封的动静环，所述硬质材料是指硬质陶瓷，硬质金属。

为了提升所述机封的使用寿命，较好的方法是静环上的二道摩擦副采用一硬一软的设置，即外摩擦副与料浆接触，摩擦副选用硬质材料，内摩擦副只与润滑液接触，则选用发热值低的软性材质。

所述钢性隔板的材质可选用耐磨性防腐性好的材料，例如陶瓷、塑料、玻璃钢等的一种或几种复合制作。

所述弹簧5.12可以是单圆大弹簧，也可以是若干小弹簧构成的弹簧组合。

所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (17)

1.一种耐腐抗干磨离心泵，包括泵壳、主轴、主轴上的轴密封、轴承座以及安装于主轴端部位于泵壳蜗壳腔内的叶轮，轴密封包括密封盒组件、机械密封，机械密封包括静环、动环，其特征在于密封盒组件与泵壳固接，动环固定于主轴上，动环位于泵腔内与输送料液接触，密封盒组件包括密封盒、与密封盒分体或一体设置的密封盒压后盖、置于密封盒内的静环顶推弹性圈，静环顶推弹性圈两端压缩于密封盒压后盖、静环之间，静环顶推弹性圈处于弹性压紧状态，使静环摩擦幅与动环摩擦幅接触密封，在密封盒与泵壳的密封端面上固结有刚性隔板，刚性隔板内孔周面与静环外周面接触密封，静环顶推弹性圈外周面、密封盒压后盖、刚性隔板以及静环合围成存液腔体。

2.根据权利要求1所述的一种耐腐抗干磨离心泵，其特征在于刚性隔板内孔周面设置有至少一环状凹槽，环状凹槽内设置有O形密封圈或唇形密封圈。

3.根据权利要求1所述的一种耐腐抗干磨离心泵，其特征在于静环摩擦幅设置为端面齐平的至少两道，相邻两道摩擦幅之间构成存液环槽，静环内开设有通液孔，通液孔一端连通存液环槽，另一端连通存液腔体。

4.根据权利要求3所述的一种耐腐抗干磨离心泵，其特征在于密封盒开设有进液孔连通存液腔体，进液孔连接外置液源。

5.根据权利要求1所述的一种耐腐抗干磨离心泵，其特征在于密封盒压后盖设有镶嵌静环顶推弹性圈的凹凸环，凹凸环凸部嵌接于密封盒压后盖上，凹部与静环顶推弹性圈一端配接。

6.根据权利要求1所述的一种耐腐抗干磨离心泵，其特征在于静环顶推弹性圈为鼓形或带波纹的直筒形。

7.根据权利要求6所述的一种耐腐抗干磨离心泵，其特征在于静环顶推弹性圈为鼓形时内侧设有弹簧。

8.根据权利要求6所述的一种耐腐抗干磨离心泵，其特征在于静环顶推弹性圈为带波纹的直筒形时内测设有钢性抗压环。

9.根据权利要求1所述的一种耐腐抗干磨离心泵，其特征在于密封盒上另设有排渣孔。

10.根据权利要求1所述的一种耐腐抗干磨离心泵，其特征在于密封盒上开设有出液孔，出液孔一端连通存液腔体，另一端连通外置液源，出液孔、进液孔、存液腔体与外置液源构成冷却循环。

11.根据权利要求1所述的一种耐腐抗干磨离心泵，其特征在于静环顶推弹性圈与静环和/或密封盒之间设置有相互耦合的凹凸部。

12.根据权利要求1所述的一种耐腐抗干磨离心泵，其特征在于主轴上设置有轴套，动环卡设固定于轴套与叶轮之间。

13.根据权利要求1所述的一种耐腐抗干磨离心泵，其特征在于主轴上设置有轴套，轴套近叶轮端设有固定动环的外翻容纳腔，动环固定于外翻容纳腔内，所述轴套位于密封盒压后盖前侧设有防转、防拉脱的孔与槽，槽内设置有定位片，定位镙钉把定位片固定在密封盒压后盖上，孔内设置有紧固螺钉，将轴套固定在主轴上。

14.根据权利要求13所述的一种耐腐抗干磨离心泵，其特征在于轴套由金属件和非金属件组成，固定动环的外翻容纳腔设置于非金属件上，防转、防拉脱的孔与槽位于金属件上。

15.根据权利要求13所述的一种耐腐抗干磨离心泵，其特征在于外翻容纳腔内设置有与动环上耦合的凹凸部。

16.根据权利要求13所述的一种耐腐抗干磨离心泵，其特征在于动环外周面与外翻容纳腔内壁间设置有密封件。

17.根据权利要求13所述的一种耐腐抗干磨离心泵，其特征在于轴套与叶轮间设置有调节套，调节套与轴套接触面设置有O形密封圈。

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