CN111022369A - 一种防腐抗干磨轴密封 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防腐抗干磨轴密封，轴密封安装于离心泵主轴上，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。

Description

一种防腐抗干磨轴密封

技术领域

本发明涉及离心泵轴密封领域，尤其涉及涉及输送含氯离子成分等腐蚀性料浆的离心泵轴密封。

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。因此人们想到研发无金属组件的泵轴密封。

有人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容易磨损滴漏，产生物料外漏，进而产生环保问题。

为了解决以上不足，本发明人在专利 91213550.6中公开了一种带动环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，尤其是静环的顶推弹簧，也不用金属件，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。

因此该无金属组件的机封仍需改良，为此本发明人为了解决该机封的不抗干磨的不足，在专利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，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的无金属组件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，提供一种带动环、静环的机封，机封无金属组件有好的防氯离子性能，且又能抗干磨运行不损坏机封，还能输送含固浆体，机封稳定性好、结构简单、安全性好，比常规机封节约冷却水98%左右的防腐抗干磨轴密封。

为实现本发明目的，提供了以下技术方案：一种防腐抗干磨轴密封，轴密封安装于离心泵主轴上，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。

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。

作为优选，波纹静环顶推圈内侧设置有弹簧。

作为优选，密封盒上另设有排渣孔。

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。

作为优选，静环上的二道摩擦副采用一硬一软的设置，外摩擦副选用硬质材料，内摩擦选用软质材料。

作为优选，主轴上设置有轴套，动环采用L形基体，L形基体与轴套铆接并接触面设置有密封件，轴套与L形基体设置有相互耦合的防转凹凸部。

作为优选，主轴上设置有轴套，动环和轴套连接处采用钩搭结构，并设置有相互耦合的防转凹凸部，动环与轴套的接触面之间设置有密封件。

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。

本发明有益效果：

1.该密封结构极其简单，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.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，提升了泵机封的稳定性、可靠性，进而提升了安全性；

6.由于本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为原有不带水冷机械密封结构示意图；

图2为原有带水冷机械密封结构示意图；

图3为本发明实施例1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3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5的结构示意图；

图9为实施例6的结构示意图；

图10为实施例7的结构示意图；

图11为实施例8的结构示意图；

图12为实施例9的结构示意图；

图13为实施例10的结构示意图；

图14为实施例11的结构示意图；

图15为实施例12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，轴密封安装于离心泵主轴6上，叶轮7安装于主轴6上，轴密封包括密封盒组件、机械密封，机械密封包括静环2、动环1，密封盒组件与泵壳4固接，主轴6上套接有轴套3，动环1卡设固定于轴套3与叶轮7之间，动环1位于泵腔内与输送料液接触，密封盒组件包括密封盒9、与密封盒9分体连接密封盒压后盖10、置于密封盒9内的静环顶推弹性圈8，密封盒压后盖10设有镶嵌静环顶推弹性圈8的凹凸环10.1，凹凸环10.1凸部嵌接于密封盒压后盖10上，凹部与静环顶推弹性圈8一端配接，静环顶推弹性圈8另一端压缩于静环2上，静环顶推弹性圈8处于弹性压紧状态，使静环2摩擦幅与动环1摩擦幅接触密封，在密封盒9与泵壳4的密封端面上固结有刚性隔板11，刚性隔板11外周面设置有一环状凹槽，环状凹槽内设置有O形密封圈12，静环顶推弹性圈8外周面、密封盒压后盖10、刚性隔板11以及静环2合围成存液腔体18。静环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2.2，静环内开设有通液孔2.4，通液孔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2.4一端连通存液环槽2.2，另一端连通存液腔体18。密封盒9开设有进液孔连通存液腔体18，进液孔连接外置液源13，密封盒9上另设有排渣孔17，所述静环顶推弹性圈8为鼓形，静环顶推弹性圈8上设有防转的凹凸揳口10.1，凹凸揳口10.1与静环2上的凹凸部8.1、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8为带波纹的直筒形，内测设有钢性抗压环20。

实施例3：如图6所示，参照实施例1，其余特征不变，刚性隔板58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。

实施例4：如图7所示，参照实施例1，其余特征不变，波纹静环顶推圈内侧设置有弹簧24。

实施例5：如图8所示，参照实施例3，其余特征不变，静环上的二道摩擦副采用一硬一软的设置，即外摩擦副2.1.1与料浆接触，摩擦副选用硬质材料，内摩擦副2.1.2只与润滑液接触，则选用发热值低的软性材质。

实施例6：如图9所示，参照实施例1，其余特征不变，轴套3近叶轮7端设有固定动环1的外翻容纳腔3.1，动环1固定于外翻容纳腔3.1内，所述轴套3位于密封盒压后盖10前侧设有防转、防拉脱的孔3.3.1与槽3.3.2，槽3.3.2内设置有定位片21，定位镙钉22把定位片21固定在密封盒压后盖10上，孔3.3.1内设置有紧固螺钉，将轴套3固定在主轴6上。外翻容纳腔3.1内设置有与动环1上耦合的凹凸部3.2。动环1外周面与外翻容纳腔3.1内壁间设置有密封件25。轴套3与叶轮7间设置有调节套23，调节套23与轴套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，使用时将定位片拆除。

实施例7：如图10所示，参照实施例6，其余特征不变，静环顶推弹性圈8为鼓形，内侧设置为弹簧24。

实施例8：如图11所示，参照实施例6，轴套3由金属件3.3和非金属件组成，固定动环1的外翻容纳腔3.1设置于非金属件上，防转、防拉脱的孔与槽位于金属件3.3上。所述制作方法可以为把金属件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9：如图12所示，参照实施例1，其余特征不变，密封盒9与密封盒压后盖10为一体成型结构。

实施例10：如图12所示，参照实施例1，其余特征不变，主轴6上设置有轴套3，动环1采用L形基体，L形基体与轴套3铆接并接触面设置有密封件，轴套3与L形基体设置有相互耦合的防转凹凸部。

实施例11：如图13所示，参照实施例1，其余特征不变，主轴6上设置有轴套3，动环1和轴套3连接处采用钩搭结构，并设置有相互耦合的防转凹凸部，动环与轴套的接触面之间设置有密封件。

实施例12：如图14所示，参照实施例1，其余特征不变，密封盒9开设有进液孔25连通存液腔体18，进液孔连接外置液源13，密封盒9上开设有出液孔26，出液孔26一端连通存液腔体18，另一端连通外置液源13，出液孔26、进液孔25、存液腔体18与外置液源13构成冷却循环。

上述实施例1~12，钢性隔板是指用带有钢性，又有防腐性能的钢性材料，这个刚性隔板11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9一体制作成。

所述泵壳4、叶轮7的制作方法采用衬超高分子量聚乙烯结构。

所述密封盒9、密封盒后压盖10采用玻璃钢或塑料材料制作。

所述静环2、动环1采用碳化硅材料制作。

所述静环顶推环8采用丁晴胶或氟橡胶制作。

所述轴套3采用金属材料制作，例如不锈钢。

所述轴套3顶推动环1后，由主轴6上的拼帽5锁紧。

所述外置液源13指是外置的存液容器或液体接入管道。

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。

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24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 (21)

1.一种防腐抗干磨轴密封，轴密封安装于离心泵主轴上，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所述的一种防腐抗干磨轴密封，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所述的一种防腐抗干磨轴密封，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所述的一种防腐抗干磨轴密封，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所述的一种防腐抗干磨轴密封，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所述的一种防腐抗干磨轴密封，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所述的一种防腐抗干磨轴密封，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所述的一种防腐抗干磨轴密封，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所述的一种防腐抗干磨轴密封，其特征在于波纹静环顶推圈内侧设置有弹簧。

10.根据权利要求1所述的一种防腐抗干磨轴密封，其特征在于密封盒上另设有排渣孔。

11.根据权利要求1所述的一种防腐抗干磨轴密封，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所述的一种防腐抗干磨轴密封，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所述的一种防腐抗干磨轴密封，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12所述的一种防腐抗干磨轴密封，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12所述的一种防腐抗干磨轴密封，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12所述的一种防腐抗干磨轴密封，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12所述的一种防腐抗干磨轴密封，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。

18.根据权利要求3所述的一种防腐抗干磨轴密封，其特征在于静环上的二道摩擦副采用一硬一软的设置，外摩擦副选用硬质材料，内摩擦选用软质材料。

19.根据权利要求1所述的一种防腐抗干磨轴密封，其特征在于主轴上设置有轴套，动环采用L形基体，L形基体与轴套铆接并接触面设置有密封件，轴套与L形基体设置有相互耦合的防转凹凸部。

20.根据权利要求1所述的一种防腐抗干磨轴密封，其特征在于主轴上设置有轴套，动环和轴套连接处采用钩搭结构，并设置有相互耦合的防转凹凸部，动环与轴套的接触面之间设置有密封件。

21.根据权利要求1所述的一种防腐抗干磨轴密封，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。

Images