CN203770643U - 一种波纹管密封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种波纹管密封装置，其特征在于：包括波纹管组件、壳体、静环及动环，其中：所述壳体的左端嵌入槽面内，所述静环设置在台阶面内，所述动环贴紧静环的端面设置，接触面形成密封端面。本实用新型的焊接效率高，精度好，弹性补偿稳定，使用寿命长。

Description

一种波纹管密封装置

技术领域

本实用新型涉及机械密封装置，特别指一种波纹管密封装置。

背景技术

焊接金属波纹管机械密封广泛应用于各种离心泵中，其弹力均匀、天然平衡型、安装方便、温度使用范围广等特性而备受欢迎。焊接金属波纹管机械密封结构形式及焊接方式多样，焊接方式主要分内圆焊接与外圆焊接；实际使用中存在以下问题：a、波纹管最为薄弱的环节为两端与基体的焊接，容易虚焊、焊缝强度不够；b、波纹管焊接后需要热处理及稳定长度，通常为将两端固定，拉伸与压并波纹管组件又称“柔和” ，但在压并时，波片与两端金属件挤压碰撞，易使两端波片波形产生不可恢复的变形或损坏、影响内圆焊球强度，更不利于波纹管的弹力线性关系；c、波纹管的焊接精度要求高，因此实际生产中往往为了保证精度，焊接效率低，特别是外圆焊接时，采用的方式是单波焊接，即焊接一波后拆开工装，再退一波焊接，该种焊接方式波芯的同心度难以保证，焊接时焊菇散热性差，焊接强度低，特别是焊接效率低；d、波纹管组件上可设置静环或动环，其位置可设置在大气侧或介质侧，现有波纹管组件的管芯都直接暴露在外，缺少保护措施，大气侧的粉尘或介质侧的杂质容易进入波纹管芯的波片之间，使得波纹管的弹性失效，影响密封端面的稳定性；e、动环随轴转动时，由于动环与静环接触，会引起静环的跳动和共振，因此需要弹性补偿件提供弹性补偿，而波纹管组件是最先进的弹性补偿组件，现有波纹管在实际应用中，随着静环的跳动和共振，容易径向运动，缺少一种限制其径向运动的结构，因此弹性补偿效果差。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种焊接效率高，精度好，弹性补偿稳定，使用寿命长的波纹管的焊接工艺及其应用装置。

本实用新型采取的技术方案如下，一种波纹管密封装置，其特征在于：包括波纹管组件、壳体、静环及动环，其中：所述壳体的左端嵌入槽面内，所述静环设置在台阶面内，所述动环贴紧静环的端面设置，接触面形成密封端面。

优选地，所述的波纹管组件，包括波纹管、基环及环座,其中：上述基环及环座设置在波纹管两端。

优选地，所述的波纹管包括波纹管芯、凸片组及凹片组，上述凸片组及凹片组设置在波纹管芯两端，上述波纹管芯由至少二个子母片焊接而成。

优选地，所述的凸片组及凹片组分别由至少两片波片凸片及至少两片波片凹片焊接而成，上述子母片由波片凸片及波片凹片焊接而成

优选地，所述的壳体的外圈开有环形凹槽，以便装设密封圈，壳体的内圈设有沉台，以便缩短壳体内圈壁与波纹管芯之间的距离，防止波纹管芯的跳动和共振，影响密封性。

优选地，所述的基环的内圈沿轴向设有外延段，该外延段延伸至密封端面附近，使得波纹管芯在安装时避免内径处受到其他构件的碰损，避免异物进入波纹管芯的内径处

优选地，所述的基环的内圈沿轴向设有外延段，该外延段延伸至密封端面附近，使得波纹管芯在安装时避免内径处受到其他构件的碰损，避免异物进入波纹管芯的内径处。

优选地，所述的静环与环座之间设有第一密封垫，以密封静环与环座。

优选地，所述的壳体的外部套有第二密封垫。

本实用新型的有益效果在于：

1、一种优选方式，波纹管外焊接前，先将凹片与凸片通过专用工装沿波片内边缘焊接组成子母片组合，再将若干子母片叠放，每个子母片由隔环撑开，两端加紧。用隔环将子母片隔开，隔环外边缘直径小于波片外径。其有益效果为：a、可以一次性焊接一个完整波芯，与焊接一波子母片再拆开工装后重新夹装的半卡式焊接的方法比较起来，有更高的效率；b、有利于调整波芯同心度；c、焊接时焊菇散热性好强度高。

2、一种优选方式，隔环为一有一定截面特征的环形体，T为子母片内开档距离，Rb为弧形面，斜面夹角j为31°，隔环沿径向被均匀地切开为2等分。其有益效果为：a、弧形面与凹片第一曲面贴合，斜面夹角31°避开凸片第一曲面；b、使各子母片紧密地贴合，不会出现虚焊、偏焊；c、波片被压紧时，波片各处弧段不会被挤压变形；d、焊缝（焊菇）无内应力强度好；e、易于拆装组合；f、隔环材料为皮铜合金，强度高、弹性好、散热性佳。

3、一种优选方式，波纹管芯一端与两片叠放的波片凸片及基环沿外边缘焊接，另一端与两片叠放的波片凹片及环座沿外边缘焊接，再配以隔环组焊外边缘，组成波纹管。其有益效果为：a、热处理波纹管芯时需压并，可以避免波片波形与基环、环座硬接触产生挤伤；b、柔和波纹管芯时避免来回拉伸及压并过程中机械碰撞损坏波纹管；c、增大波纹管芯与两端厚壁件焊缝（焊菇）熔宽熔深，增强焊缝强度；d、有利于保持波片原始设计波形，弹力保持线性关系。

4、一种优选方式，所述纹管波片为窄刀型设计。其有益效果为：弹力补偿组件径向轴向尺寸小，可用于密封腔体短小、其它密封形式应用有难度的高端回转设备需要密封的场合。

5、一种优选方式，所述基环内径有一外伸段，延伸至密封端面附近。其有益效果为：使波纹管密封在安装时避免受到内径处其它构件的损坏；密封运行时可防止异物进入波纹管内径处。

6、一种优选方式，所述壳体外壁为圆筒状，易于通过密封垫与安装座装配形成密封，径向尺寸紧凑；壳体预留密封圈环形槽，以适应密封装置与设备不同的连接密封形式；壳体介质侧有一沉台，可以限制波纹管压缩量及径向跳动在一合理范围。

7、一种优选方式，所述静环与环座通过密封垫连接。其有益效果为：因密封端面摩擦扭矩很小，既起到密封作用又可防转，密封端面无变形，密封效果好，同时易于更换静环，维护方便。

8、一种优选方式，波纹管由波纹管芯一端与两片叠放的波片凸片及基环沿外边缘焊接，另一端与两片叠放的波片凹片及环座沿外边缘焊接，波纹管再与壳体焊接组成波纹管组件；静环通过密封垫过盈至环座孔中组成焊接金属波纹管机械密封装置。其有益效果是：波纹管本身为平衡型密封，省去了滑动密封圈，又可提供推紧密封面的弹力，波纹管机械密封装置与安装座、动环等一起组成单独的密封室，将介质与波纹管内径处其他介质隔离开来；波纹管组件为静止式安装，可适应高速至20000rpm、密封端面平均线速度超过23m/s的工况条件，在安装时只需一次弯曲，就能自动调节泵轴与密封腔体的不同心，密封面的跟随性良好，减少了密封件本身的跳动，使密封面端面比压、液膜稳定，从而延长了密封寿命。

附图说明

图1为本实用新型子母片的焊接示意图。

图2是本实用新型波纹管芯的焊接示意图。

图3是本实用新型波纹管密封性检测示意图。

图4是本实用新型波纹管组件的焊接示意图。

图5是本实用新型隔环的结构示意图。

图6是本实用新型波纹管密封装置的结构示意图。

图7是图6的装配结构示意图。

图8是图7的立体图。

具体实施方式  

下面将结合附图对本实用新型作进一步描述：

如图1至图8所示，本实用新型采取的技术方案如下，一种波纹管组件的焊接工艺，其步骤包括：a、焊接形成子母片3G：将波片凸片3B与波片凹片3C按照波片凹片3C在下波片凸片3B在上的顺序套入转轴01内，转动转轴01，以便焊接机构002焊接波片凸片3B与波片凹片3C的内圈，形成子母片3G；b、焊接形成波纹管芯3A：在子母片3G的波片凸片3B与波片凹片3C之间***隔环02，将至少二个***隔环02后的子母片3G套入转轴01内，转动转轴01，以便焊接机构002焊接两子母片3G的外圈的连接处，然后轴向移动焊接机构002焊接下一组子母片3G，如此循环，焊接完成后形成波纹管芯3A；c、焊接形成波纹管：分别将至少两片波片凸片3B及波片凹片3C叠在一起，形成凸片组3B1及凹片组3C1，将凸片组3B1、波纹管芯3A及凹片组3C1依次套入转轴01内，通过焊接机构002分别将波纹管芯3A的外圈与凸片组3B1及凹片组3C1的外圈焊接在一起，形成波纹管；密封性测试：将波纹管放置在检测装置06上，通过外部储存装置释放检测气体，检测装置06通过波纹管向内吸气，若吸入检测气体，则报警，说明波纹管的密封性存在问题，反之不报警；d、焊接形成波纹管组件：将上述波纹管左右两端的外圈分别焊接在基环3E及环座3D上，形成波纹管组件，取下隔环02。

优选地，所述隔环02的左端面的外圈为平面，内圈为弧面，隔环02的右端面的外圈为平面，内圈为斜面，隔环02的轴向开裆距离T为1.00mm-1.50mm，隔环02的左端面的弧面半径Rb与波片凹片3C由外而内第一段弧面的半径相同，隔环02的右端面与竖直方向的斜角j为30-33度，隔环02***子母片3G中后，其左端面的弧面贴紧波片凹片3C的第一段弧面，其右端面的斜面设计能够避免与波片凸片3B的各弧面接触，从而使波片被压紧时，波片凹片3C与波片凸片3B上的各弧段不会被挤压变形，隔环02的外径高度低于子母片3G的外圈，不会阻碍焊接相邻两子母片3G的外圈。

优选地，所述步骤b及步骤c焊接外圈时，通过两个加紧装置04夹紧待焊接部件，使步骤b中相邻子母片3G的外圈贴合，及步骤c中凸片组3B1与凹片组3C1的外圈贴紧波纹管芯3A的外圈，上述加紧装置04的内端设有环形的凸台041，两凸台面分别压紧波片凸片3B及波片凹片3C的外环平面上，紧密排列的隔环02的左右平面贴紧，以承受夹紧压力。

优选地，所述步骤e焊接时，依次将基环、波纹管及环座套入转轴01内，通过两个夹具07从外部夹紧基环3E及环座3D；上述基环3E的左端开有槽面3E1，右端面向右伸出形成凸缘面3E2；上述环座3D的左端面向左伸出形成凸面3D2，右端面设有台阶面3D1；焊接时，上述左右两个夹具07分别顶住槽面3E1及台阶面3D1，使得波纹管左右两端的外圈分别贴紧凸缘面3E2及凸面3D2。

进一步，隔环为一有一定截面特征的环形体，T为子母片内开档距离，Rb为弧形面，与凹片第一曲面贴合，斜面夹角31°避开凸片第一曲面，隔环沿径向被均匀地切开为2等分。作用：使各子母片紧密地贴合，不会出现虚焊、偏焊；波片被压紧时，波片各处弧段不会被挤压变形，焊缝（焊菇）无内应力强度好；易于拆装组合。优选地，隔环材料为皮铜合金，强度高、弹性好、散热性佳。

进一步，波纹管外焊接前，先将凹片与凸片通过专用工装沿波片内边缘焊接组成子母片组合，再将若干子母片叠放，每个子母片由隔环撑开，两端加紧。优选地，用隔环将子母片隔开，隔环外边缘直径小于波片外径，有以下作用：1、可以一次性焊接一个完整波芯，与焊接一波再拆开工装后再退一波焊接的方法比较起来，有更高的效率；2、有利于调整波芯同心度；3、焊接时焊菇散热性好强度高。

进一步，由波纹管芯3A一端与两片叠放的波片凸片3B及基环3E沿外边缘焊接，另一端与两片叠放的波片凹片3C及环座3D沿外边缘焊接，再以隔环为间隔，组焊外边缘，组成波纹管。优选地，波纹管芯3A一端与两片叠放的波片凸片3B及基环3E沿外边缘焊接，另一端与两片叠放的波片凹片及环座沿外边缘焊接。作用：1、热处理波纹管芯时需压并，可以避免波片波形与基环、环座硬接触产生挤伤；2、柔和波纹管芯时避免来回拉伸及压并过程中机械碰撞损坏波纹管；3、增大波纹管芯与两端厚壁件焊缝（焊菇）熔宽熔深，增强焊缝强度；4、有利于保持波片原始设计波形，弹力保持线性关系。

一种利用上述的波纹管组件构成的一种波纹管密封装置，其特征在于：包括波纹管组件、壳体3F、静环1及动环5，其中：所述壳体3F的左端嵌入槽面3E1内，所述静环1设置在台阶面3D1内，所述动环5贴紧静环1的端面设置，接触面形成密封端面。波纹管弹力补偿组件静止式安装，可适应大轴径、高转速工况条件，在安装时只需一次弯曲，就能自动调节泵轴与密封腔体的不同心，密封面的跟随性良好，减少了密封件本身的跳动，使密封面端面比压、液膜稳定，从而延长了密封寿命。

优选地，所述的壳体3F的外圈开有环形凹槽3F1，以便装设密封圈，壳体3F的内圈设有沉台3F2，以便缩短壳体3F内圈壁与波纹管芯3A之间的距离，防止波纹管芯3A的跳动和共振，影响密封性。壳体预留密封圈环形槽，以适应密封装置与设备不同的连接密封形式；壳体介质侧有一沉台，可以限制波纹管压缩量在一合理范围。

优选地，所述的基环3E的内圈沿轴向设有外延段3E3，该外延段3E3延伸至密封端面附近，使得波纹管芯3A在安装时避免内径处受到其他构件的碰损，避免异物进入波纹管芯3A的内径处。

优选地，所述的静环1与环座3D之间设有第一密封垫2，以密封静环1与环座3D。静环1与环座3D通过第一密封垫2连接，因密封端面摩擦扭矩很小，既起到密封作用又可防转，密封端面无变形，同时易于更换静环，维护方便。

优选地，所述的壳体3F的外部套有第二密封垫4D。

进一步，所述波纹管波片为窄刀型设计，弹力补偿组件径向轴向尺寸小，可用于密封腔体短小、其它密封形式应用有难度的高端回转设备需要密封的场合。上述焊接形成子母片时，波片设置在安装座05上。

本实用新型的实施例只是介绍其具体实施方式，不在于限制其保护范围。本行业的技术人员在本实施例的启发下可以作出某些修改，故凡依照本实用新型专利范围所做的等效变化或修饰，均属于本实用新型专利权利要求范围内。

Claims (8)

1.一种波纹管密封装置，其特征在于：包括波纹管组件、壳体（3F）、静环（1）及动环（5），其中：所述壳体（3F）的左端嵌入槽面（3E1）内，所述静环（1）设置在台阶面（3D1）内，所述动环（5）贴紧静环（1）的端面设置，接触面形成密封端面。

2.根据权利要求1所述的一种波纹管密封装置，其特征在于：所述的波纹管组件，包括波纹管、基环（3E）及环座（3D）,其中：上述基环（3E）及环座（3D）设置在波纹管两端。

3.根据权利要求2所述的一种波纹管密封装置，其特征在于：所述的波纹管包括波纹管芯（3A）、凸片组（3B1）及凹片组（3C1），上述凸片组（3B1）及凹片组（3C1）设置在波纹管芯（3A）两端，上述波纹管芯（3A）由至少二个子母片（3G）焊接而成。

4.根据权利要求3所述的一种波纹管密封装置，其特征在于：所述的凸片组（3B1）及凹片组（3C1）分别由至少两片波片凸片（3B）及至少两片波片凹片（3C）焊接而成，上述子母片（3G）由波片凸片（3B）及波片凹片（3C）焊接而成。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的一种波纹管密封装置，其特征在于：所述的壳体（3F）的外圈开有环形凹槽（3F1），以便装设密封圈，壳体（3F）的内圈设有沉台（3F2），以便缩短壳体（3F）内圈壁与波纹管芯（3A）之间的距离，防止波纹管芯（3A）的跳动和共振，影响密封性。

6.根据权利要求5所述的一种波纹管密封装置，其特征在于：所述的基环（3E）的内圈沿轴向设有外延段（3E3），该外延段（3E3）延伸至密封端面附近，使得波纹管芯（3A）在安装时避免内径处受到其他构件的碰损，避免异物进入波纹管芯（3A）的内径处。

7.根据权利要求6所述的一种波纹管密封装置，其特征在于：所述的静环（1）与环座（3D）之间设有第一密封垫（2），以密封静环（1）与环座（3D）。

8.根据权利要求7所述的一种波纹管密封装置，其特征在于：所述的壳体（3F）的外部套有第二密封垫（4D）。