高速高壓機(jī)械密封裝置制造方法
【專利摘要】高速高壓機(jī)械密封裝置，包括與旋轉(zhuǎn)軸經(jīng)傳動連接而能隨軸旋轉(zhuǎn)的動密封環(huán)和經(jīng)彈簧配合于固定座內(nèi)的靜密封環(huán)，動密封環(huán)與靜密封環(huán)以端面軸向相對設(shè)置，其軸向相對端面為密封面，其中動密封環(huán)為矩形截面形狀，并采用分體鑲嵌浮裝方式分別設(shè)置在動環(huán)座軸向相背兩端的兩個；靜密封環(huán)為分別與兩動密封環(huán)對應(yīng)配合設(shè)置的兩個，在靜密封環(huán)與固定座的配合部位經(jīng)擋圈設(shè)有靜環(huán)O形密封圈。該裝置能提高高速、高壓下密封的可靠性，并大幅度延長了密封裝置的使用壽命。
【專利說明】高速高壓機(jī)械密封裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于旋轉(zhuǎn)設(shè)備軸向端面的機(jī)械密封裝置，特別是一種能在高速下承受高壓且穩(wěn)定可靠的高速高壓機(jī)械密封裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)械密封具有性能好、使用壽命長、運轉(zhuǎn)可靠等特點，是流體輸送機(jī)械應(yīng)用最廣的密封形式，已廣泛用于石油、化工、冶金、煤化工、食品、醫(yī)療、電力、紡織、環(huán)保等諸多領(lǐng)域。機(jī)械密封裝置的基本結(jié)構(gòu)中，設(shè)置有與旋轉(zhuǎn)軸經(jīng)傳動連接而能隨軸旋轉(zhuǎn)的動密封環(huán)和經(jīng)彈簧配合于固定座內(nèi)的靜密封環(huán)，動密封環(huán)與靜密封環(huán)以端面軸向相對設(shè)置，其軸向相對端面為密封面。目前的機(jī)械密封裝置中，有采用整體結(jié)構(gòu)形式的動密封環(huán)，或采用將動密封環(huán)做成一定的形狀放入環(huán)座的形式。整體形式的動密封環(huán)在承受高壓時一旦碎裂，在高速旋轉(zhuǎn)下其堅硬的材料碎片就象無數(shù)把刀，會將設(shè)備損壞。而在動密封環(huán)上加工銷孔或凸耳等與環(huán)座配合形狀，會使環(huán)體產(chǎn)生局部應(yīng)力集中，承受高壓時這些加工過的地方容易產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致密封失效。因此，目前可用于高速(25m/s ≤ V(線速度)≤100m/S)機(jī)械密封的壓力(P)范圍多在3~6MPa內(nèi)，在5MPa≤P≤15MPa的高壓領(lǐng)域中，由于結(jié)構(gòu)方面的原因，機(jī)械密封裝置的使用壽命都很短。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于此，本發(fā)明提供了一種新結(jié)構(gòu)形式的機(jī)械密封裝置，能提高密封的可靠性，特別是能大幅度延長在高速高壓條件下密封裝置的使用壽命。
[0004]本發(fā)明高速高壓機(jī)械密封裝置的基本，同樣包括有與旋轉(zhuǎn)軸經(jīng)傳動連接而能隨軸旋轉(zhuǎn)的動密封環(huán)和經(jīng)彈簧配合于固定座內(nèi)的靜密封環(huán)，動密封環(huán)與靜密封環(huán)以端面軸向相對設(shè)置，其軸向相對端面為密封面。其中，動密封環(huán)為矩形截面形狀，并采用分體鑲嵌浮裝方式分別設(shè)置在動環(huán)座軸向相背兩端的兩個；靜密封環(huán)相應(yīng)也為分別與兩動密封環(huán)對應(yīng)配合設(shè)置的兩個，在靜密封環(huán)與固定座的配合部位經(jīng)擋圈設(shè)有靜環(huán)O形密封圈。
[0005]上述結(jié)構(gòu)中，具有矩形截面形狀的動密封環(huán)在圓周上的受力能更為均勻，不會出現(xiàn)應(yīng)力集中造成變形。在靜密封環(huán)與固定座的配合部位經(jīng)擋圈設(shè)置靜環(huán)O形密封圈后，有利于防止在高壓下該靜環(huán)O形圈從靜密封環(huán)與固定座配合部位間的縫隙擠出。為此，所說該擋圈與固定座間可以采用盡量小的間隙配合。
[0006]在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，可以進(jìn)一步單獨或任意組合采用的方式還包括:
在所說動環(huán)座的兩軸向端部，優(yōu)選分別經(jīng)至少一個O形彈性圈與所鄰的動密封環(huán)接觸。例如，在一個具體的實施方式中，動環(huán)座的兩軸向端部與所鄰的動密封環(huán)間采用了設(shè)置有大小不同直徑的兩個O形彈性圈的形式。該O形圈的設(shè)置，一方面可以防止動密封環(huán)與動環(huán)座之間的介質(zhì)泄漏，而且在高壓下動密封環(huán)與該O形圈壓緊后，具有足夠彈力的O形圈還可以防止動環(huán)座與動密封環(huán)全面接觸的可能，從而降低了對接觸面的形狀及粗糙度的加工精度要求。[0007]所說的動密封環(huán)優(yōu)選為經(jīng)過盈配合于其外周的動環(huán)套裝配在動環(huán)座中，有利于使動密封環(huán)的結(jié)構(gòu)更為簡單，并可以提高其強度。
[0008]在所說動環(huán)座的外周面上優(yōu)選還設(shè)有可與動密封環(huán)接觸的螺紋孔，以使能用螺栓將動密封環(huán)從動環(huán)座中頂取，便于更換動密封環(huán)。
[0009]所說的動環(huán)座與軸優(yōu)選采用滑配合，并經(jīng)兩端的軸套壓緊而隨軸旋轉(zhuǎn)，以方便裝配。
[0010]所說各靜密封環(huán)中，在與密封面鄰接的徑向外側(cè)部位，優(yōu)選分別設(shè)有向后外展的斜面結(jié)構(gòu)，一方面有利于增大靜密封環(huán)的散熱面積，同時能促進(jìn)密封面附近介質(zhì)的流動。
[0011]在所說用于設(shè)置靜密封環(huán)的固定座內(nèi)孔中，優(yōu)選過盈配合有帶周向定位結(jié)構(gòu)的襯套，靜密封環(huán)以周向定位方式設(shè)置在襯套的內(nèi)孔中。
[0012]所說的各靜密封環(huán)優(yōu)選采用經(jīng)覆蓋其尾端面的推環(huán)，與沿圓周等間距設(shè)置的各彈簧配合設(shè)置在固定座內(nèi)，以保證靜密封環(huán)軸向受力的均衡。
[0013]本發(fā)明上述結(jié)構(gòu)的機(jī)械密封裝置，在較小的軸向空間內(nèi)以面對面的方式布置有兩套密封，結(jié)構(gòu)更為緊湊，配合使用美國石油協(xié)會API682標(biāo)準(zhǔn)，即《離心旋轉(zhuǎn)泵的軸封系統(tǒng)》規(guī)定的PLAN53或PLAN54系統(tǒng)，可用于腐蝕性、含有雜質(zhì)和固體顆粒、聚合性或粘度較高的液體場合。密封腔內(nèi)可充滿能與輸送介質(zhì)相容的隔離液，通過相應(yīng)的循環(huán)裝置，使密封能始終在潤滑相對較好的環(huán)境下工作，有效改善了密封運行條件，為密封提供更好的性能，而且能在高速下承受較大的端面比壓，在高速下使用壓力可達(dá)lOMPa，并有效地解決了在高速、高壓下傳統(tǒng)機(jī)械密封可能出現(xiàn)的問題。此外，本發(fā)明上述的機(jī)械密封裝置中，還可以使靜密封環(huán)通過更短的軸向尺寸和較大的徑向尺寸，使其具有更高的強度，減小密封環(huán)在高壓下的應(yīng)力變形，從而減小密封端面變形。在靜密封環(huán)中與密封面鄰接的徑向外側(cè)部位設(shè)置了向后外展的斜面結(jié)構(gòu)，既增大了靜密封環(huán)的散熱面積，也促進(jìn)了密封面部位液體的流動，進(jìn)一步有利于將密封端面的溫升控制在希望的范圍。這些措施都有效地提高了密封裝置在高速、高壓下使用的密封穩(wěn)定性和使用壽命。
[0014]以下結(jié)合附圖所示實施例的【具體實施方式】，對本發(fā)明的上述內(nèi)容再作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識和慣用手段做出的各種替換或變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明密封裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是圖1中用于設(shè)置靜密封環(huán)的固定座的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3是圖1中動密封環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0018]圖f3所示的是本發(fā)明的一種高速高壓機(jī)械密封裝置。結(jié)構(gòu)中包括有與旋轉(zhuǎn)軸經(jīng)傳動連接而能隨軸10旋轉(zhuǎn)的動密封環(huán)13，以及通過沿圓周等間距設(shè)置的若干彈簧2配合于經(jīng)螺栓與泵體固連的固定座I內(nèi)的靜密封環(huán)6。動密封環(huán)13與靜密封環(huán)6以端面軸向相對設(shè)置，其軸向相對端面為密封面。其中，動密封環(huán)13為矩形截面形狀，并采用分體鑲嵌浮裝方式分別設(shè)置在動環(huán)座8軸向相背兩端的兩個；靜密封環(huán)6則相應(yīng)也為分別與兩動密封環(huán)13對應(yīng)配合設(shè)置的兩個。
[0019]動環(huán)座8與軸10滑配合，并經(jīng)其軸向兩端的軸套12壓緊而能隨軸10旋轉(zhuǎn)。動密封環(huán)13經(jīng)過盈配合于其外周的動環(huán)套82裝配在動環(huán)座8中。在動環(huán)座8的兩軸向端部，經(jīng)設(shè)置的不同直徑的兩個O形彈性圈83，85與所鄰的動密封環(huán)13接觸。在動環(huán)座8的外周面上分別設(shè)有可與兩側(cè)的動密封環(huán)13接觸的螺紋孔84。
[0020]在設(shè)置靜密封環(huán)6的固定座I的內(nèi)孔中，過盈配合有帶有“凸耳”型周向定位結(jié)構(gòu)62的襯套61，靜密封環(huán)6以周向定位方式設(shè)置在襯套61的內(nèi)孔中，經(jīng)配合于襯套61內(nèi)孔面上環(huán)槽中的卡圈7將靜密封環(huán)6與固定座I聯(lián)為一體并軸向限位。該定位結(jié)構(gòu)62可以防止靜密封環(huán)6徑向轉(zhuǎn)動。各靜密封環(huán)6經(jīng)覆蓋其尾端面的推環(huán)3，與沿圓周等間距設(shè)置的各彈簧2配合設(shè)置在固定座I內(nèi)。在各靜密封環(huán)6中與密封面鄰接的徑向外側(cè)部位，分別設(shè)有向后外展的斜面結(jié)構(gòu)11。在靜密封環(huán)6與固定座I的配合部位，經(jīng)與固定座I間采用小間隙配合的擋圈5設(shè)置有靜環(huán)O形密封圈4。在固定座I與泵體的結(jié)合面部位還設(shè)有阻止介質(zhì)泄漏的密封圈9。
【權(quán)利要求】
1.高速高壓機(jī)械密封裝置，包括與旋轉(zhuǎn)軸經(jīng)傳動連接而能隨軸(10)旋轉(zhuǎn)的動密封環(huán)和經(jīng)彈簧(2)配合于固定座內(nèi)的靜密封環(huán)，動密封環(huán)與靜密封環(huán)以端面軸向相對設(shè)置，其軸向相對端面為密封面，其特征是動密封環(huán)(13)為矩形截面形狀，并采用分體鑲嵌浮裝方式分別設(shè)置在動環(huán)座(8)軸向相背兩端的兩個；靜密封環(huán)(6)為分別與兩動密封環(huán)(13)對應(yīng)配合設(shè)置的兩個，在靜密封環(huán)(6 )與固定座(I)的配合部位經(jīng)擋圈(5 )設(shè)有靜環(huán)O形密封圈(4)。
2.如權(quán)利要求1所述的密封裝置，其特征是所說動環(huán)座(8)的兩軸向端部分別經(jīng)至少一個O形彈性圈與所鄰的動密封環(huán)(13)接觸。
3.如權(quán)利要求2所述的密封裝置，其特征是所說動環(huán)座(8)的兩軸向端部與所鄰的動密封環(huán)(13)間設(shè)置有不同直徑的兩個O形彈性圈(83，85)。
4.如權(quán)利要求1所述的密封裝置，其特征是所說的動密封環(huán)(13)經(jīng)過盈配合于其外周的動環(huán)套(82)裝配在動環(huán)座(8)中。
5.如權(quán)利要求1所述的密封裝置，其特征是所說動環(huán)座(8)的外周面上設(shè)有可與動密封環(huán)(13)接觸的螺紋孔(84)。
6.如權(quán)利要求1所述的密封裝置，其特征是所說動環(huán)座(8)與軸(10)小間隙配合定位，并經(jīng)兩端的軸套(12)壓緊后，隨軸(10)旋轉(zhuǎn)。
7.如權(quán)利要求1至6之一所述的密封裝置，其特征是所說各靜密封環(huán)(6)中與密封面鄰接的徑向外側(cè)部位，分別設(shè)有向后外展的斜面結(jié)構(gòu)(11)。
8.如權(quán)利要求1至6之一所述的密封裝置，其特征是所說設(shè)置靜密封環(huán)(6)的固定座(O內(nèi)孔中過盈配合有帶有周向定位結(jié)構(gòu)(62)的襯套(61),靜密封環(huán)(6)以周向定位方式設(shè)置在襯套(61)的內(nèi)孔中。
9.如權(quán)利要求1至6之一所述的密封裝置，其特征是所說的各靜密封環(huán)(6)經(jīng)覆蓋其尾端面的推環(huán)(3)與沿圓周等間距設(shè)置的各彈簧(2)配合設(shè)置在固定座(I)內(nèi)。
【文檔編號】F16J15/34GK103470772SQ201310441571
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】王威, 鄧文才, 賈紅云, 任俊明, 唐正明 申請人:四川日機(jī)密封件股份有限公司