一种熔体齿轮泵及其密封结构的制作方法

本发明涉及一种熔体齿轮泵及其密封结构。

背景技术：

熔体齿轮泵常用于高温高压的工作环境中，适用于聚合反应的流程和输送环节。如树脂、化纤等行业高温、高粘度聚合物的釜底出料、管路输送以及增压等。齿轮泵的密封对整个设备运转来说起着重要的作用，齿轮泵的密封系统泄漏将会严重影响到设备的正常运转，甚至导致安全事故。

目前齿轮泵的密封通常采用的方式为螺旋加填料密封、机械密封和磁流体密封等。螺旋加填料密封在较高真空度环境下工作时无法密封真空，会导致外界大气泄露入系统。一方面可能会引齿轮泵无法出料、不能正常工作，另一方面可能会导致物料变性。机械密封的工作温度取决于组成机械密封的密封圈的材质，当工作温度过高时，密封圈会损坏并失效。若采用耐超高温度的密封圈，成本过于昂贵，远超机械密封本身价格。磁流体密封无泄漏、无磨损、无污染，但成本过高，同样不适用于高温的工作环境。

在聚合物反应流程中亟需一种能够适用于高温高压工作环境，满足真空密封要求、成本低廉、运行可靠的密封装置。

技术实现要素：

本发明提供一种熔体齿轮泵密封结构，以解决现有齿轮泵密封结构可靠性差的问题；同时，本发明还提供一种使用上述熔体齿轮泵密封结构的齿轮泵。

本发明的熔体齿轮泵密封结构采用如下技术方案：

熔体齿轮泵用密封结构，包括机壳以及设置在所述机壳中且动力输入端伸出到所述机壳外部的齿轮轴，所述机壳上设有套装在所述齿轮轴的动力输出端上的密封套组件，所述密封套组件包括靠近所述机壳设置的降温密封段以及设置在所述降温密封段外侧的动力密封段和设置在所述动力密封段外侧的静压密封段，所述降温密封段设有与所述齿轮轴转动密封配合的第一螺旋密封结构，且所述降温密封段上对应所述第一螺旋密封结构的位置处设有用于供冷却介质通过的冷却腔，所述动力密封段上设有动力密封套，所述动力密封套与所述齿轮轴通过第二螺旋密封结构转动密封配合，所述静压密封段包括两个相对设置并与所述齿轮轴转动密封配合的密封圈，两个密封圈之间的间隔形成用于通入高压密封介质的高压腔。

所述密封套组件包括套装在所述齿轮轴上的套体，所述套体靠近所述机壳的一端设有冷却环槽，所述冷却环槽的外侧套装有将所述冷却环槽封闭形成所述冷却腔的封闭套，所述封闭套上设有冷却介质进口和冷却介质出口，所述第一螺旋密封结构设置在套体对应所述冷却环槽处的内壁上。

所述套体于所述冷却环槽的外侧设有沿所述齿轮轴的轴向延伸的动力密封安装槽，所述动力密封套设置在所述动力密封安装槽中，所述套体的外侧安装有将所述动力密封套顶压限位在所述动力密封安装槽中的顶压套。

所述顶压套设有插装到所述动力密封安装槽中并与所述动力密封圈顶压配合的插装部。

所述插装部为环台结构。

本发明的熔体齿轮泵采用如下技术方案：

熔体齿轮泵，包括机壳以及设置在所述机壳中且动力输入端伸出到所述机壳外部的齿轮轴，所述机壳上设有套装在所述齿轮轴的动力输出端上的密封套组件，所述密封套组件包括靠近所述机壳设置的降温密封段以及设置在所述降温密封段外侧的动力密封段和设置在所述动力密封段外侧的静压密封段，所述降温密封段设有与所述齿轮轴转动密封配合的第一螺旋密封结构，且所述降温密封段上对应所述第一螺旋密封结构的位置处设有用于供冷却介质通过的冷却腔，所述动力密封段上设有动力密封套，所述动力密封套与所述齿轮轴通过第二螺旋密封结构转动密封配合，所述静压密封段包括两个相对设置并与所述齿轮轴转动密封配合的密封圈，两个密封圈之间的间隔形成用于通入高压密封介质的高压腔。

所述密封套组件包括套装在所述齿轮轴上的套体，所述套体靠近所述机壳的一端设有冷却环槽，所述冷却环槽的外侧套装有将所述冷却环槽封闭形成所述冷却腔的封闭套，所述封闭套上设有冷却介质进口和冷却介质出口，所述第一螺旋密封结构设置在套体对应所述冷却环槽处的内壁上。

所述套体于所述冷却环槽的外侧设有沿所述齿轮轴的轴向延伸的动力密封安装槽，所述动力密封套设置在所述动力密封安装槽中，所述套体的外侧安装有将所述动力密封套顶压限位在所述动力密封安装槽中的顶压套。

所述顶压套设有插装到所述动力密封安装槽中并与所述动力密封圈顶压配合的插装部。

所述插装部为环台结构。

本发明的有益效果是：本发明的熔体齿轮泵密封结构的密封套组件上设有冷却密封段、动力密封段和静压密封段，冷却密封段通过第一螺旋密封结构实现第一级密封，同时冷却腔能够降低密封位置处的温度，提高物料粘度，降低其流动性，提高密封效果，动力密封段通过第二动力密封套上的第二螺旋密封结构实现第二极密封，达到较为可靠的密封，最外侧的静压密封实现外部空气与动力密封之间的密封，同时，当熔体泵停机时，依靠静压密封实现停车密封，该密封结构结构简单，密封可靠，能够适用于高温高压工作环境，满足真空密封要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的熔体齿轮泵的实施例的结构示意图；

图2为图1中的静压密封位置处的局部放大图；

图3为套体和封闭套的配合示意图；

图4为图1的立体图；

图中：1、机壳；2、齿轮轴；3、套体；4、封闭套；5、顶压套；6、动力密封圈；31、冷却环槽；32、连接法兰；33、第一螺旋密封结构；34、动力密封圈安装槽；41、冷却介质进口；42、冷却介质出口；51、插装部；52、封液进口；53、封液出口；54、密封圈；55、隔环；61、环槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。

本发明的熔体齿轮泵的实施例，如图1至图4所示，熔体齿轮泵包括机壳1以及设置在机壳1中且动力输入端伸出到机壳1外部的齿轮轴2，机壳1上设有套装在齿轮轴2的动力输出端上的密封套组件，密封套组件包括靠近机壳1设置的降温密封段以及设置在降温密封段外侧的动力密封段和设置在动力密封段外侧的静压密封段，降温密封段设有与齿轮轴2转动密封配合的第一螺旋密封结构33，且降温密封段上对应第一螺旋密封结构33的位置处设有用于供冷却介质通过的冷却腔，动力密封段上设有动力密封套，动力密封套与齿轮轴2通过第二螺旋密封结构转动密封配合，静压密封段包括两个相对设置并与齿轮轴2转动密封配合的密封圈54，两个密封圈54之间的间隔形成用于通入高压密封介质的高压腔。在实际使用过程中，冷却腔中需要与相应的冷却液系统连通，通过冷却腔能够对第一螺旋密封结构33处进行高效地降温，提高该处物料的粘度，降低流动性，保证密封效果，同时，冷却装置还为整个密封套提供冷却。

密封套组件包括套装在齿轮轴2上的套体3，套体3靠近机壳1的一端设有冷却环槽31，冷却环槽31的外侧套装有将冷却环槽31封闭形成冷却腔的封闭套4，封闭套4上设有冷却介质进口41和冷却介质出口42，第一螺旋密封结构33设置在套体3对应冷却环槽31处的内壁上。具体地，套体3和封闭套4分别进行机加工，然后进行组装并焊接连接，一方面结构强度高，另一方面通过焊接还能够保证两者之间有足够的密封性能，通过套体3和封闭套4的组合形成冷却腔，结构简单，便于加工。

套体3于冷却环槽31的外侧设有沿齿轮轴2的轴向延伸的动力密封圈安装槽34，动力密封套设置在动力密封圈安装槽34中，套体3的外侧安装有将动力密封套顶压限位在动力密封安装槽中的顶压套5。通过顶压套5来将动力密封圈6顶压固定，结构简单。同时，顶压套5上可以用来设置静压密封结构，使整个密封结构简单。具体地，动力密封圈6可以选择不同的材质，比如聚四氟乙烯或者尼龙。为提高密封性能，动力密封圈6上的第二螺旋密封结构的采用与第一螺旋密封结构33不同的螺旋参数，同时，动力密封圈6上的第二螺旋密封结构与齿轮轴2之间的间隙要小于第一螺旋密封结构33与齿轮轴2之间的间隙。动力密封圈6采用不同的材质的主要目的在于保护齿轮轴2，提供更小的配合间隙。

顶压套5的后段设有用于安装静压密封圈结构的安装槽，两个密封圈设置在该安装槽中并通过隔环分隔定位，同时，在顶压套上还设有封液进口52和封液出口53，用于与相应的封液系统连通。

具体地，顶压套5设有插装到动力密封安装槽中并与动力密封圈6顶压配合的插装部51，插装部51为环台结构。这样能够为动力密封圈6提供稳定地顶压力。为便于安装，在套体3的后端设置向外凸出的连接法兰32，增加连接面积，提高结构强度和连接结构设置的方便性。在动力密封圈的外周上还间隔设有多个环槽61，用于降低安装过程中的摩擦力。

本发明的熔体齿轮泵密封结构的密封套组件上设有冷却密封段、动力密封段和静压密封段，冷却密封段通过第一螺旋密封结构实现第一级密封，同时冷却腔能够降低密封位置处的温度，提高物料粘度，降低其流动性，提高密封效果，动力密封段通过第二动力密封套上的第二螺旋密封结构实现第二极密封，达到较为可靠的密封，最外侧的静压密封实现外部空气与动力密封之间的密封，同时，当熔体泵停机时，依靠静压密封实现停车密封，该密封结构结构简单，密封可靠，能够适用于高温高压工作环境，满足真空密封要求。这种新型结构的熔体齿轮泵用真空密封装置相对现有技术方案除了可以防止内部熔体泄漏，还有良好的封真空作用，可以有效的防止外部空气进入系统。同时可以保证能够在较高的工作温度和较大的工作压力下正常使用，结构简单，适用于不同的介质，成本低廉。通过改变本装置中动力密封圈的材质、螺旋参数，密封结构等可满足不同的使用工况，设计的同时也考虑到与填料密封的互换性，使用灵活，改装方便。

在本发明的其他实施例中，封闭套和套体还可以通过铸造一体成型，之后再通过加工实现配合；动力密封圈还可通过卡簧固定；插装部还可以为间隔台结构；动力密封圈还可以采用软金属结构，比如铝或者铜。

本发明的熔体齿轮泵用密封结构，所述熔体齿轮泵用密封结构与上述熔体齿轮泵的实施例中的密封结构结构相同，不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。