转子泵及其轴密封装置的制作方法

本发明涉及一种转子泵，尤其是其轴密封装置。

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。

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？对此，本案发明人提出了在现有技术方案，动环座设置受压弹簧的基础上，在动环座与转子叶轮之间设置浮动销的方案，使得机封件可以沿轴向浮动，随着流体物料压力的变化，使得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。对此，申请人于2016.10.21提出了cn201610917398.4专利申请，发明名称为“转子泵轴密封装置”，该项专利申请现已经公布，公布号为cn106286291a。

虽然第201610917398.4号专利申请所提出的方案相对传统的转子泵轴密封装置已经具有较大的技术进步，但本案发明人发现，当采用该方案的转子泵长时间用于高粘度物料的输送时，尤其是容易起皮结块的物料，还是会在动环座、受压弹簧处发生结块物料堆积现象，从而影响受压弹簧的弹性，进而影响转子泵的轴密封性能与轴密封的使用寿命。

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cn106286291a所公开的方案的进一步的改进。

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，尤其是其轴密封装置的方案。

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，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)包括允许物料进入的物料段与不允许物料进入的密封段，物料段的内径大于密封段的内径；静环(4)位于机封座(3)的密封段内腔靠近物料段处，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)直接套装在轴(1)外面，动环座(5)伸入机封座(3)的物料段内腔，动环座(5)的物料段与机封座(3)之间形成空腔(28)，其特征在于，所述动环座(5)为由动环前座(25)与动环后座(26)组装而成的组装件，所述动环前座(25)与动环后座(26)设置相向凸出的外圈(30)与内圈(31)，所述动环前座(25)的内圈(31)与动环后座(26)的内圈(31)之间相互凹凸配合，并且均直接套装在轴(1)外面，所述动环前座(25)的内圈(31)、外圈(30)与动环后座(26)的内圈(31)、外圈(30)围而形成动环座内腔(9)，该动环座内腔(9)经所述动环前座(25)与动环后座(26)的外圈(30)之间形成的开口(10)与所述空腔(28)相通，在动环座内腔(9)中设置受压弹簧(12)，该受压弹簧(12)也套装在轴(1)外面；所述动环(6)位于动环后座(26)的泵外侧，所述动环(6)的外侧壁与动环后座(26)的外圈(30)的内壁之间相互凹凸配合，所述动环(6)也直接套装在轴(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(6)的外端面(23)与静环(4)内端面(24)相互紧贴，所述动环前座(25)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。

以下分别是进一步的方案。

所述动环前座(25)的内圈(31)设置按其内圈(31)伸出方向拉伸的圆弧凸出片(32)，所述圆弧凸出片(32)为2片，沿其内圈(31)圆周对称布置；相应的，所述动环后座(26)的内圈(31)开设圆弧缺口(33)，所述圆弧缺口(33)为2个，也沿其内圈(31)圆周对称布置。

所述动环后座(26)的截面呈“工”字型，所述第二o形圈(11)设置在动环后座(26)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，所述动环前座(25)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)，所述动环前座(25)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。

所述动环后座(26)的外圈(30)沿其内壁圆周至少设置2个凸筋(17)，所述动环(6)沿其外侧壁圆周设置相应的凹陷(18)。

所述动环后座(26)的外圈(30)内壁设置4个凸筋(17)沿其内壁圆周均布，所述动环(6)外侧设置4个相应的凹陷(18)，沿其外壁圆周均布。

所述机封座(3)密封段开设销孔(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)的封闭端设置柔性密封组合装置，所述柔性密封组合装置包括四氟圈或石墨环(34)，与盘根或骨架油封(35)组合。

所述轴(1)在机封座(3)的封闭端处套装轴套(36)，所述柔性密封组合装置套装在轴套(36)外面，轴套(36)经指头螺钉(37)固定安装在轴(1)外表面上，所述机封座(3)的封闭端的外侧设置压板(38)，该压板(38)经螺栓(39)固定安装在所述机封座(3)的封闭端的外侧，所述轴套(36)与轴(1)之间设置第三o形圈(40)。

所述机封座(3)为一个整体，机封座(3)的泵内侧设置法兰端，沿法兰端圆周开设多个连接孔(22)，经多个螺栓(39)与泵体(7)的外侧固定连接；所述机封座(3)的法兰端开设环槽(41)，在所述环槽(41)中嵌入第四o形圈(42)。

将所述机封座(3)物料段与密封段分体设置为机封前座(43)与机封后座(44)，所述机封座(3)为由机封前座(43)与机封后座(44)组装而成的组件，机封前座(43)的泵内侧设置法兰端，沿法兰端圆周开设多个连接孔(22)，所述泵体(7)的内腔开设法兰安装腔，机封前座(43)的法兰端嵌入所述法兰安装腔，从泵体(7)的内腔经多个螺栓(39)将机封座(3)与泵体(7)固定连接；所述机封前座(43)的法兰端与泵体(7)之间设置第四o形圈(42)。

所述机封前座(43)的泵外侧沿其壁厚圆周开设多个螺纹孔(46)；所述机封后座(44)的泵内侧也设置法兰端，沿其法兰端圆周开设多个连接孔(22)，经多个螺栓(39)将所述机封前座(43)与机封后座(44)固定连接；所述机封前座(43)与机封后座(44)之间设置第五o形圈(45)。

一种转子泵，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，其特征在于，每根轴(1)还包括以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。本发明相对传统的转子泵，尤其是容易起皮结块的物料，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。而且，本发明相对第201610917398.4号专利申请所提出的方案相对传统的转子泵轴密封装置，本发明用动环后座的外圈之间形成的环状开口代替了原方案中的多个通孔，以动环前座与动环后座的内圈与外圈之间形成动环座内腔9，使得物料在内腔9进出更为通畅，大大减轻了物料在内腔受压弹簧处发生堆积现象，能长期保持受压弹簧的弹性良好。从而能长期保持转子泵的轴密封性能，大幅度提高轴密封的使用寿命。受压弹簧在内腔9的安装更换也更为方便。另外，本发明还提供了将机封座的物料段与密封段分体设置为机封前座与机封后座的优化方案，机封件从泵体内部进行安装，更换机封件时就不用拆卸泵的进出口管道，极大地方便了转子泵用户的保养维护工作。

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为图1中的局部a放大示意图。

图3、图4均为本发明实施例一的机封座立体示意图，显示不同方位；

图5、图6均为本发明动环立体示意图，分别显示不同方位；

图7、图8均为本发明静环立体示意图，分别显示不同方位；

图9、图10均为本发明动环前座立体示意图，分别显示不同方位；

图11、图12均为本发明动环后座立体示意图，分别显示不同方位；

图13、图14均为本发明轴套立体示意图，分别显示不同方位；

图15为本发明实施例一转子泵整体的轴密封装置剖面结构示意图；

图16为本发明实施例二转子泵整体的轴密封装置剖面结构示意图；

图17、图18为本发明实施例二的机封前座立体示意图，分别显示不同方位；

图19、图20为本发明实施例二的机封后座立体示意图，分别显示不同方位；

图21为本发明所适配的双叶片叶轮主视示意图；

图22为本发明所适配的双叶片叶轮剖面示意图；

图23为图16中的局部b放大示意图。

具体实施方式

以下以图1至图20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高粘度物料或容易起皮结块的物料流体物料的转子泵。

实施例一

如图1所示，一种转子泵的轴密封装置，所述转子泵的轴1与作为转子的叶轮2固定连接，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包括允许物料进入的物料段与不允许物料进入的密封段，物料段的内径大于密封段的内径。静环4位于机封座3的密封段内腔靠近物料段处，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7、图8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。

如图1所示，动环座5直接套装在轴1外面，动环座5伸入机封座3的物料段内腔，动环座5的物料段与机封座3之间形成空腔28。动环座5为由动环前座25与动环后座26组装而成的组装件；如图9至图12所示，动环前座25与动环后座26设置相向凸出的外圈30与内圈31。如图2所示，动环前座25的内圈31与动环后座26的内圈31之间相互凹凸配合，并且均直接套装在轴1外面，动环前座25的内圈31、外圈30与动环后座26的内圈31、外圈30围而形成动环座内腔9，该动环座内腔9经动环前座25与动环后座26的外圈30之间形成的开口10与空腔28相通，在动环座内腔9中设置受压弹簧12，该受压弹簧12也套装在轴1外面。动环6位于动环后座26的泵外侧，动环6的外侧壁与动环后座26的外圈30的内壁之间相互凹凸配合，动环6也直接套装在轴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。

动环前座25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，动环前座25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21、图22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，动环前座25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9所示。

如图10、图11所示，动环前座25与动环后座26的内圈31之间相互凹凸配合方式为：动环前座25的内圈31设置按其内圈31伸出方向拉伸的圆弧凸出片32，圆弧凸出片32为2片，沿其内圈31圆周对称布置；相应的，动环后座26的内圈31开设圆弧缺口33，圆弧缺口33为2个，也沿其内圈31圆周对称布置。如图2所示，动环后座26的截面呈“工”字型，第二o形圈11设置在动环后座26与所述动环6之间的缝隙处。

如图2所示，动环后座26与动环6的驱动连接，也就是二者之间的凹凸配合，可采用如下方式：动环后座26的外圈30沿其内壁圆周至少设置2个凸筋17，动环6沿其外侧壁圆周设置相应的凹陷18。具体以采用以下方式为佳：动环后座26的外圈30内壁设置4个凸筋17沿其内壁圆周均布，如图12所示；动环6外侧设置4个相应的凹陷18，沿其外壁圆周均布，如图5、图6所示。

如图2所示，动环座5相关部件装配时先将受压弹簧12置于动环前座25与动环后座26之间，再将动环6的凹陷18顺着动环后座26的凸筋17将动环6压入动环后座26，而动环6的外端面23露在动环座5外面。后将第二o形圈11嵌入动环后座26与动环6之间。

如图3、图4所示，机封座3为一个整体，机封座3的泵内侧设置法兰端，沿法兰端圆周开设多个连接孔22，经多个螺栓39与泵体7的外侧固定连接，机封座3法兰端的泵内侧与泵体7贴合；机封座3的法兰端开设环槽41，在环槽41中嵌入第四o形圈42。

如图2所示，机封座3的封闭端设置柔性密封组合装置，柔性密封组合装置包括四氟圈或石墨环34，与盘根或骨架油封35组合。本发明是结合机械密封与填料密封的各自优点开发出的组合型机械密封装置，可真正达到零泄漏；机械密封在前面承担压力，发挥其密封面耐压、耐磨的优点，当机械密封有少量泄漏时，由后面的柔性环密封，让物料与柔性环一起密封；第三层密封盘根或骨架油封35主要作用是隔离大气，不让泵内物料与空气接触而使物料硬化，同时也是对物料的第三道密封，尤其是对容易起皮结块的物料。

如图2所示，轴1在机封座3的封闭端处套装轴套36，柔性密封组合装置套装在轴套36外面，轴套36经指头螺钉37固定安装在轴1外表面上，机封座3的封闭端的外侧设置压板38，该压板38经螺栓39固定安装在机封座3的封闭端的外侧，轴套36与轴1之间设置第三o形圈40。轴套36如图13、图14所示。

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经动环前座25与动环后座26的外圈30之间形成的开口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；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；尤其是容易起皮结块的物料，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，动环前座25与动环后座所形成的动环座内腔9尺寸的设计、受压弹簧12尺寸的，应保证动环座5的第一缺口15始终沿传动销13浮动而不脱离传动销13。

图15为本发明实施例一转子泵整体的轴密封装置剖面结构示意图。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，每根轴1均设置有以上所述的轴密封装置。

实施例二

如图16、图23所示，本实施例在实施例一的基础上，将机封座3的物料段与密封段分体设置为机封前座43与机封后座44，机封座3是由机封前座43与机封后座44组装而成的组件，机封前座43的泵内侧设置法兰端，沿法兰端圆周开设多个连接孔22，泵体7的内腔开设法兰安装腔，机封前座43的法兰端嵌入法兰安装腔，从泵体7的内腔经多个螺栓39将机封座3与泵体7固定连接，机封前座43的法兰端与泵体7之间设置第四o形圈42；图23为图16中的局部b放大示意图，可详见图16。与实施例一不同的，是机封座3法兰端的泵外侧与泵体7贴合。机封前座43的泵外侧沿其壁厚圆周开设多个螺纹孔46；机封后座44的泵内侧也设置法兰端，沿其法兰端圆周开设多个连接孔22，经多个螺栓39将机封前座43与机封后座44固定连接；机封前座43与机封后座44之间设置第五o形圈45。第四o形圈42也嵌入在机封座3法兰端的泵外侧。机封前座43与机封后座44之间还设置第五o形圈45。其它均沿用实施例一的方案。

图16为本发明实施例二转子泵整体的轴密封装置剖面结构示意图。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，每根轴1均设置有以上所述的轴密封装置。本实施例的机封件从泵体内部进行安装，更换机封件时就不用拆卸泵的进出口管道，为转子泵用户的保养维护带来了方便。