转子泵轴密封装置的制作方法

本发明涉及一种转子泵的轴密封装置，尤其是一种非卫生级转子泵的机械式轴密封装置。

背景技术：

转子泵又称胶体泵、叶轮泵、万用输送泵等，由于其叶轮形如凸轮，又称作凸轮泵，转子泵属于容积泵；一般为双转子。转子泵是借助于工作腔里的多个固定容积输送单位的周期性转化来达到输送流体物料的目的。通常由电机驱动一对同步齿轮，传动主副轴，双转子分别在主副轴的带动下，进行同步反方向旋转，使泵的容积发生变化，从而构成较高的真空度和排放压力；进口处为低压区，出口处为高压区。转子泵主要用于卫生级物料和腐蚀性、高粘度物料的输送。所输送物料按卫生要求可分为卫生级物料与非卫生级物料，卫生级物料包括：食品饮料类、水果浓缩液、化妆品、药物类等等；非卫生级物料是指除卫生级物料以外的流体物料，主要为化工造纸等工业产品及半成品流体物料，包括染料、脂肪、溶剂、树脂及聚合物、纸浆等等。.转子泵中凡与输送物料接触的零配件，一般均采用符合卫生标准的不锈钢材料制作，其密封件均采用无毒橡胶；可靠的防锈性和无毒密封性确保安全卫生。

由于转子泵工作时物料在泵输出端需承受较高压力，物料很容易从转动的轴间泄漏。为了避免流体物料泄漏，转子泵的轴密封非常重要，伴随转子泵技术的发展，转子泵的轴密封一直是其关健技术之一；提升转子泵的轴密封性能与轴密封的使用寿命，是本领域技术人员长期追求的目标。目前转子泵的轴密封主要包括机械式轴密封与填料式轴密封，以机械式轴密封为主。转子泵的机械式轴密封是利用弹簧迫使随轴转运的动环与相对静止的静环端面相互紧贴形成密封的转动副，周边的缝隙处用O形圈密封。由于转子泵工作时动环与静环摩擦，包括动环与静环及O形圈的机封件都需承受发热磨损，导致其性能下降，直至出现流体物料明显泄漏时就需要停机保养。现有技术方案中，也有利用其所输送的流体物料来润滑冷却机封件的方案，其机封件在轴向是固定不动的，如中国专利文献CN201401323Y是本发明专利申请人申请的实用新型公开文件，由于进出机封件所在空间的流体物料具有较高压力，对机封件有较大的挤压力，并且一旦过多堆积不流通，就会持续升温，降低流体物料对机封件的冷却效果，影响转子泵的轴密封性能与轴密封的使用寿命。事实上，进出机封件所在空间与其接触的流体物料的压力是变化的，本案发明人经多年研究发现，现有技术其机封件在轴向是固定不动的设计，正是对流体物料压力的变化没有采取合适的应对措施，才导致变化的流体物料压力冲击对轴密封性能与轴密封的使用寿命造成较大的影响；那么，如何克服流体物料压力冲击对轴密封性能与轴密封的使用寿命造成的较大影响呢？

本发明正是为了解决上述技术问题。本发明可以看作是中国专利文献CN201401323Y所公开的方案的改进。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述技术现状，提供一种转子泵的轴密封装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种转子泵的轴密封装置，所述转子泵的轴(1)与作为转子的叶轮(2)固定连接，其特征在于，所述轴密封装置包括机封座(3)与静环(4)、动环座(5)及由其驱动的动环(6)，均呈圆筒状并套装在轴(1)外面，机封座(3)套装在动环座(5)外并与泵体(7)固定连接，机封座(3)的泵外侧为内径较小的封闭端，静环(4)位于机封座(3)的内腔靠近封闭端处，直接套装在轴(1)外面，并与机封座(3)连接，静环(4)与机封座(3)之间的缝隙处设置第一O形圈(8)；动环座(5)的泵内侧为内径较小的连接端，动环座(5)的连接端直接套装在轴(1)外面，动环座(5)的筒体伸入机封座(3)内腔，动环座(5)与机封座(3)之间形成空腔(28)，动环座(5)的筒体与轴(1)之间形成动环座内腔(9)，沿动环座(5)的筒体外周开设多个通孔(10)，所述动环(6)位于动环座(5)的泵外侧并直接套装在轴(1)外面，动环(6)的泵内侧设置用于密封动环(6)与轴(1)之间缝隙的第二O形圈(11)，动环座内腔(9)中，在动环座(5)的连接端与动环(6)之间设置受压弹簧(12)，该受压弹簧(12)也套装在轴(1)外面，动环(6)的外端面(23)与静环(4)内端面(24)相互紧贴，所述动环座(5)经至少1个传动销(13)连接叶轮(2)，所述传动销(13)的其中一端紧配连接，另一端浮动式插入。

所述动环(6)的泵内侧增设同样呈圆筒状的弹簧垫块(14)，所述受压弹簧(12)设置在动环座(5)的连接端与弹簧垫块(14)之间，所述弹簧垫块(14)也直接套装在轴(1)外面，所述第二O形圈(11)设置在弹簧垫块(14)与所述动环(6)之间的缝隙处。

所述传动销(13)的一端紧配在叶轮(2)上，所述动环座(5)的泵内侧开设相应数量的第一缺口(15)供传动销(13)浮动式插入。

所述叶轮(2)上的泵外侧对称开设2个销孔(16)，2个传动销(13)的其中一端分别紧配插入所述叶轮(2)上的2个销孔(16)，所述动环座(5)的泵内侧也对称开设2个第一缺口(15)供传动销(13)浮动式插入。

所述动环座(5)的筒体的泵外侧沿其内壁圆周至少设置2个凸筋(17)，所述动环(6)沿其外壁圆周设置相应的凹陷(18)。

所述动环座(5)的筒体的泵外侧设置4个凸筋(17)沿其内壁圆周均布，所述动环(6)与弹簧垫块(14)也各自设置4个相应的凹陷(18)沿其沿其外壁圆周均布。

沿所述动环座的筒体外周开设的通孔(10)为4个，并沿动所述动环座(5)的筒体外周均布。

所述动环座(5)的筒体内壁设置用于卡止弹簧垫块(14)的凸环(29)。

所述机封座(3)靠近其泵外侧处开设销孔(16)，所述销孔(16)至少为2个，沿所述机封座(3)的筒体圆周均布，各销孔(16)以紧配方式插入固定销(19)；所述静环(4)的泵外侧开设第二缺口(21)，供固定销(19)以松配方式插入。

所述机封座(3)的封闭端还设置骨架油封(20)，该骨架油封(20)的内圈紧贴所述转子泵的轴(1)，并在其所密封的区域通入润滑油或冷却水。

一种用于输送非卫生级高粘度流体物料的转子泵，包括泵体(7)，作为互动转子的2个叶轮(2)位于泵体(7)内，经同步箱输出的平行的二根轴(1)各自与其对应的叶轮(2)固定连接，其特征在于，每根轴(1)还包括如上所述的轴密封装置。

本发明转子泵利用物料对机封件进行冷却与润滑，进入机封腔的物料随转子泵的高低压区不停变换，物料在机封腔不停的进进出出，对上述机封件起到良好的冷却及润滑作用，从而有利于延长上述机封件的使用寿命。物料压力上升时密封性也随之同步上升，可保证物料压力上升时的密封。当物料压力下降时，上述机封件又自动复位，得以休整；这样就可以达到动态平衡，可有效地克服流体物料压力冲击对轴密封性能与轴密封的使用寿命造成的较大影响；也可有效地避免物料过多堆积不流通而造成的持续升温，影响转子泵的轴密封性能与轴密封的使用寿命的现象。本发明可有效的提升转子泵的轴密封性能，并大幅度提升转子泵轴密封的使用寿命。本发明尤其适合用于输送非卫生级物料的转子泵的轴密封。

附图说明

图1为本发明实施例一转子泵的轴密封装置剖面结构示意图；

图2、图3均为机封座立体示意图，显示不同方位；

图4、图5均为动环座立体示意图，显示不同方位；

图6、图7均为动环立体示意图，显示不同方位；

图8、图9均为静环立体示意图，显示不同方位；

图10、图11均为弹簧垫块立体示意图，显示不同方位；

图12为本发明实施例二转子泵的轴密封装置局部剖面结构示意图；

图13为本发明实施例二转子泵的轴密封装置整体剖面结构示意图；

图14为本发明所适配的双叶片叶轮主视示意图；

图15为本发明所适配的双叶片叶轮剖面示意图；

图16为本发明转子泵工作时受物料压力状态的轴密封装置剖面结构示意图。

具体实施方式

以下以图1至图15所示详细说明本发明的具体实施方式。为了方便描述，将各机封件朝向转子泵内的一侧称作泵内侧，朝向转子泵外的一侧称作泵外侧。

本发明轴密封装置主要适用于用于输送高粘度流体物料的转子泵，通常这种转子泵包括泵体7，作为互动转子的2个叶轮2位于泵体7内，经同步箱输出的平行的二根轴1各自与其对应的叶轮2固定连接；叶轮2通常为双叶片或三叶片，也有单叶片、四叶片、五叶片的。本发明轴密封装置尤其适用于用于输送非卫生级高粘度流体物料的转子泵。

实施例一

如图1所示，一种转子泵的轴密封装置，转子泵的轴1与作为转子的叶轮2固定连接，轴密封装置包括机封座3与静环4、动环座5及由其驱动的动环6，均呈圆筒状并套装在轴1外面，机封座3套装在动环座5外并与泵体7固定连接，机封座3与动环座5之间形成空腔28，机封座3的泵内侧为连接泵体7的法兰端，沿法兰端圆周开设多个连接孔22，用于与泵体7固定连接；机封座3的泵外侧为内径较小的封闭端，静环4位于机封座3内腔靠近封闭端处并直接套装在轴1外面，并与机封座3连接，具体可采用以下连接方式：机封座3靠近其泵外侧处开设销孔16，销孔16至少为2个，沿机封座3的筒体圆周均布；一般地，沿机封座3的筒体对称开设2个就足够了，当然，沿机封座3的筒体圆周均布开设3个、4个也可以；各销孔16以紧配方式插入固定销19；也可以螺纹孔代替销孔16，缭绕有密封带的螺钉代替固定销19；静环4的泵外侧开设相应的第二缺口21，如图8、图9所示，供各固定销19以松配方式插入。静环4与机封座3之间的缝隙处设置第一O形圈8。机封座3如图2、图3所示，动环座5如图4、图5所示。

如图1所示，动环座5的泵内侧为内径较小的连接端，动环座5的连接端直接套装在轴1外面，动环座5的筒体伸入机封座3内腔，动环座5与机封座3之间形成空腔28，动环座5的筒体与轴1之间形成动环座内腔9，沿动环座5的筒体外周开设多个通孔10，供流体物料进出动环座内腔9；通孔10以开设4个，并沿动所述动环座5的筒体外周均布为佳。动环6位于动环座5的泵外侧并直接套装在轴1外面，动环6的泵内侧设置用于密封动环6与轴1之间缝隙的第二O形圈11，动环座内腔9中，在动环座5的连接端与动环6之间设置受压弹簧12，该受压弹簧12也套装在轴1外面，动环6的外端面23与静环4内端面24相互紧贴，形成转动副。

动环座5经至少1个传动销13连接叶轮2，传动销13的其中一端紧配连接，另一端浮动式插入。为便于制造，可采用以下方式：传动销13的一端紧配在叶轮2上，动环座5的泵内侧开设相应数量的第一缺口15供传动销13浮动式插入。以采用对称布置的2个传动销13为佳：叶轮2上的泵外侧对称开设2个销孔16，如图14、图15所示；对称布置的2个传动销13的其中一端分别紧配插入叶轮2上的2个销孔16，动环座5的泵内侧也对称开设2个第一缺口15供传动销13浮动式插入，如图5所示。

动环6的泵内侧可增设同样呈圆筒状的弹簧垫块14，受压弹簧12设置在动环座5的连接端与弹簧垫块14之间，弹簧垫块14也直接套装在轴1外面，第二O形圈11设置在弹簧垫块14与动环6之间的缝隙处。本发明的受压弹簧12为直接套装在轴1外面的单个弹簧，可采用传统的螺旋弹簧或波形弹簧，要求受压弹簧12两端面平整，使动环6的外端面23与静环4内端面24受力均匀分布；故而以采用端面平整的波形弹簧为佳；如采用传统的螺旋弹簧，可将其两端面削平。如果用受压弹簧12直接顶动动环6，动环6的受力平衡性较差；增设弹簧垫块14可有效地改善动环6的受力平衡性，也避免了压弹簧12直接顶在动环6上对动环6造成的磨损，还可缩短受压弹簧12的长度。

动环座5与动环6的驱动连接可采用如下方式：动环座5的筒体的泵外侧沿其内壁圆周至少设置2个凸筋17，动环6沿其外壁圆周设置相应的凹陷18。具体以采用以下方式为佳：动环座5的筒体的泵外侧设置4个凸筋17沿其内壁圆周均布，如图5所示；动环6与弹簧垫块14也各自设置4个相应的凹陷18沿其沿其外壁圆周均布，如图6、图7与图10、图11所示。

动环座5相关部件装配时先将受压弹簧12装入动环座5，再将弹簧垫块14的凹陷18顺着动环座5的凸筋17将弹簧垫块14压入动环座5，并旋转弹簧垫块14，将受压弹簧12锁定在动环座5内，后将动环6的凹陷18顺着动环座5的凸筋17将动环6压入动环座5，而动环6的外端面23露在动环座5外面。如果没有加设弹簧垫块14，则直接将动环6的凹陷18顺着动环座5的凸筋17将动环6压入动环座5即可。第二O形圈11应事先装在动环6上。

机封座3用于与泵体7连接的端面可设置一圈凸台25与一圈凹槽26，如图2所示，凹槽26内嵌入第三O形圈27。机封座3相关部件装配时，先将装有第一O形圈8的静环4装入机封座3，使静环4上的第二缺口21对准机封座3上的销孔16，将固定销19强行插入机封座3上的销孔16，固定销19的前端以松配方式插入静环4上的第二缺口21；由于固定销19与静环4之间保留一定的间隙，这样，可使转子泵工作时静环4以微量移动的方式自动调节其位置。总体装配时，先将动环座5相关部件装在泵体机封腔内，后将机封座3与泵体7固定连接，使动环6的外端面23与静环4内端面24相互紧贴，第一O形圈8在受压弹簧12作用下受压形成初始变形。装叶轮2时，使与其紧配的传动销13的另一端插入动环座5上的第一缺口15。

如图1所示，转子泵工作时，机封座3、固定销19、静环4、第一O形圈8随泵体7静止不动，叶轮2、传动销13、动环座5、动环6、第二O形圈11、受压弹簧12及弹簧垫块14随轴转动，动环6的外端面23与静环4内端面24相互紧贴，形成转动副。由于动环座内腔9经动环座5的筒体外周的多个通孔10与空腔28相通，而空腔28与转子泵的内腔是相通的，转子泵内腔的部分物料就会进入空腔28与动环座内腔9，对包括静环4、第一O形圈8、动环6、第二O形圈11、受压弹簧12及弹簧垫块14的机封件起到冷却及润滑作用；并且，由于动环座5、动环6、第二O形圈11、受压弹簧12及弹簧垫块14随轴转动，进入空腔28尤其是进入动环座内腔9的物料随转子泵的高低压区不停变换，物料在空腔28与动环座内腔9不停的进进出出，对上述机封件起到良好的冷却及润滑作用，从而有利于延长上述机封件的使用寿命。动环6与受压弹簧12同在物料区，这样机封面更容易密封；物料的压力与受压弹簧12的弹力方向相同，都是迫使动环6与静环4压紧，同时迫使第二O形圈11及第一O形圈8被压紧。由于传动销13是浮动式插入动环座5的第一缺口15，当进入空腔28与动环座内腔9的物料压力上升时，迫使受压弹簧12被进一步压缩，动环座5沿轴向泵外侧移动，同时迫使第二O形圈11及第一O形圈8进一步被压紧，动环6与静环4之间的压紧力加大；由于固定销19与静环4的第二缺口21留有一定的间隙，也迫使静环4沿轴向泵外侧微量移动，第一O形圈8进一步被压紧，如图16所示；即物料压力上升时密封性也随之同步上升，可保证物料压力上升时的密封。当物料压力下降时，上述机封件又自动复位，得以休整，这样就可以达到动态平衡，可有效地克服流体物料压力冲击对轴密封性能与轴密封的使用寿命造成的较大影响。也可有效地避免物料过多堆积不流通而造成的持续升温，影响转子泵的轴密封性能与轴密封的使用寿命的现象。本发明可有效的提升转子泵的轴密封性能，并大幅度提升转子泵轴密封的使用寿命。

另外，为了防止物料压力过大时导致动环座5沿轴向泵外侧移动过量而致使动环座5的第一缺口15脱离传动销13，可在动环座5的筒体内壁设置用于卡止弹簧垫块14的凸环29，如图16所示；在此情形下，通孔10可开设在靠近环座5的连接端处，凸环29可设置在通孔10的泵外侧，以避免通孔10开在凸环29上，当然，通孔10开在凸环29上也无妨；这样就可以保证动环座5的第一缺口15始终沿传动销13浮动而不脱离传动销13。

实施例二

如图12、图13所示，本实施例在实施例一的基础上，在机封座3的封闭端还设置骨架油封20，其它与实施例完全相同。该骨架油封20的内圈紧贴转子泵的轴1，并在其所密封的区域通入润滑油或冷却水，形成增添的冷却润滑系统。这样，在泵内无物料时，可有效的防止机封干磨，进一步提升转子泵轴密封的使用寿命。另外，可在轴1的骨架油封20所在段加设轴套，以避免轴1被骨架油封20的唇口所擦损。