专利名称：带二级保护装置的大型挖泥船用耐振机械密封的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种机械密封装置，尤其涉及一种能适应大幅偏摆、振动，及高压 含泥砂海水的工况需要的大型挖泥船用的耐振机械密封装置。
背景技术：
挖泥船，负责清挖水道与河川淤泥，以便其他船舶顺利通过。有些挖泥船本身没有 动力，它每换一处工作位置，总是靠拖船带动；从水底挖出的泥沙倾入在旁等待的驳船里拖 走。本身有动力的挖泥船在通行较大船舶的航道上施工，用粗大的软管抽吸淤泥。挖泥船 把泥沙存在舱中，装满后开往海外倒掉。侧伸吊杆挖泥船是清理狭窄水道最有效的工具，它 平稳地缓行，每小时约走3700米，在湖底铲出一条宽约35米的水道，泵将吸出的泥沙沿着 长长的吊杆，喷回到离水道较远的水中。吃水较深的大船尤其需要倚重这种挖泥船。绞吸式挖泥船用途广泛，可以在江河湖海中作业，用以清淤，航道挖掘，吹填造地。 在特殊情况下绞吸式挖泥船上安装大功率绞刀设备，不需爆破即可挖掘玄武岩和石灰石等 岩石地层。绞吸式挖泥船工作效率高，产量大，泵距远。大型的绞吸式挖泥船每小时产量可 达几千立方米；把泥沙或碎岩物料依靠强大动力通过泥泵和排泥管线，泵送出几千米之外。绞吸式挖泥船的特性是她属于静态挖泥船，安装绞刀头/绞刀作为挖掘工具，使 泥土在切削后被吸入。在吸泥过程中，绞吸式挖泥船是以定位桩为中心通过固定在侧边绞 盘上的锚缆按圆弧形旋转，绞吸式挖泥船基本适合挖掘各种类型的土壤，当然这也决定于切削功率的配置。 绞吸式挖泥船类型和尺寸范围很广，绞刀头功率最小可为20KW，最大可达4000KW。但挖泥 深度一般较有限，最大挖深为25 30m，最小挖泥深度通常取决于船体(平底船)的吃水深度。挖泥船即使是在上述较为苛刻的条件下进行工作，对其密封系统仍要求具有较高 的线速度，如泵轴径295mm，密封处轴径390mm，转速为400rpm。因此，密封系统是挖泥船 的密封系统目前，大型挖泥船用密封装置多采用L型橡胶密封装置，其工作原理是静止的 L型橡胶与旋转的泵轴(轴套)动态摩擦，利用橡胶的自身弹性及其所附带的弹簧提供磨 损补偿而达到密封目的；但受使用设备的偏摆、振动，多杂质、高压颗粒工况的影响，泄漏量 大、频繁发生偏磨及剧烈磨料磨损的现象，导致密封装置使用寿命缩短，经过大量工程数据 表明，其实际使用寿命在1至3个月，造成了大型设备检修拆装的耗时多、周期长，直接影响 了设备的利用率，同时也是生产安全隐患的一个重要因素。
实用新型内容针对上述现有技术，本实用新型提供一种带二级保护装置的大型挖泥船用耐振机 械密封，该机械密封装置的密封性能稳定，使用过程中几乎不存在泄漏，而且功耗低，具有 对轴(轴套)磨损小的特点，可有效地延长密封系统的使用寿命，不但节能降耗、同时保障 了生产的安全可靠性。[0008]为了解决上述技术问题，本实用新型带二级保护结构的大型挖泥船用耐振机械密 封装置，包括主密封，所述主密封为旋转式多弹簧平衡型机械密封，所述主密封包括由锁紧 部件锁紧在护轴套上的动环座套，所述动环座套上设置有密封压盖，所述密封压盖内设有 动环座和静环，所述动环座上设置有一动环，所述动环与一静环组成一对密封端面；所述静 环端面与密封压盖上一台阶面之间、所述动环端面与所述动环座上一台阶面之间、所述动 环座端面与所述动环座套的一台阶面之间均分别通过销孔设有浮动的轴向销；所述动环座 端面与所述动环座套的一台阶面之间还通过弹簧孔在轴向上设有弹簧；所述静环、所述密 封压盖、所述动环座和所述动环座套中的所有接触面之间均分别设有0型橡胶圈；所述密 封压盖、所述动环座套和所述护轴套三者之间通过一限位连接结构连接；在轴向上与所述 主密封还顺次地设置有一二级保护密封结构，所述二级保护密封结构采用填料密封结构。本实用新型带二级保护结构的大型挖泥船用耐振机械密封装置，其中，所述填料密封结构为软填料密封。所述限位连接结构包括设置在所述密封压盖上的一沟槽、设置在所述沟槽中的限 位板和将限位板与所述动环座套和所述护轴套连接起来的顶丝。所述主密封的密封端面一侧设有一泵送效应组件，所述泵送效应组件由通过紧定 螺钉连接在护轴套上的泵送环，所述泵送环的外回转面上设有一圈凹陷，所述密封压盖上 与所述一圈凹陷对正的位置设有一圈锥面，工作状态中，所述泵送环随轴旋转，所述泵送环 (8)上的一圈凹陷与所述密封压盖上的一圈锥面配合产生泵送效应，在两者之间的局部空 间中形成一高压水环。所述主密封的密封端面上设有连接在所述动环座和所述动环座套上的防护背垫。所述动环座套与所述密封压盖在径向上留有间隙，在该间隙处设有浮动的片状的 节流衬套，所述节流衬套由多片聚四氟乙烯薄片组合。在所述动环座和所述动环座套的一段内、外回转表面之间设有间隙，所述间隙处 设有浮动的支撑环。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是本实用新型密封装置主要通过下述针对性技术(及结构)以适应现场恶劣的工作 状况。(1)双浮动式端面组合。静环7通过两件0型橡胶圈沈、分水环9螺钉四轴向销 36浮动地安装在密封压盖4上，动环通过两个0型橡胶圈M、25和轴向销35浮动地安装在 动环座5上，利用橡胶的特性进行吸振及角位移补偿，以抵御振动、偏摆的影响。(2)多点冲洗。通过分水环9，采用洁净多点内冲洗技术，对端面进行清洁及降温， 使密封端面的温度梯度均勻化，减少端面热变形，消除对密封端面的冲蚀，改善密封工作环 境，以抵御大轴径、高线速度、高压、介质颗粒对密封性能的影响。(3)泵送效应与背垫技术。通过紧定螺钉连接在护轴套1上的泵送环8随轴旋转， 在密封压盖4的锥面配合下产生泵送效应，在局部位置形成一高压水环以降低高浓度、大 颗粒介质进入密封端面的可能性。背垫13通过第一压板19、第二压板20和螺钉39连接在动环座5与动环座套3 上，避免浆料堵塞弹簧及滑移部位的狭小空间而导致密封失效。(4)浮动片状节流衬套。节流衬套采用7片聚四氟乙烯薄片组合而成，可径向浮动减少磨损，以抵御周偏摆、振动的影响。(5)径向支撑结构。支撑环21与动环座套3小间隙配合，支撑动环组件的重量，消除因振动和离心力造成的影响。总之，由于本实用新型密封装置采用的是机械密封，尤其是采用了具有二级保护 装置的机械密封，其密封性能稳定，几乎不存在泄漏，而且功耗低，具有对轴(轴套)磨损小 的特点，可延长密封系统的使用寿命，以达到节能降耗、保障生产安全的目的。
附图是本实用新型带二级保护装置的大型挖泥船用耐振机械密封的轴向结构剖 视图。图中1——护轴套 2——填料轴套 3——动环座套 4——密封压盖5——动环座 6——动环7——静环8——泵送环9——分水环 10——节流衬套 11——传动环 12——限位板13——背垫 14——填料腔体 15——填料压盖 17——弹簧18、30、34、40——紧定螺钉19——第一压板 20——第二压板21-支撑环16、22、23、24、25、26、27-0 型圈28、29、32、33、39-螺钉 35、36、37-销 38-±真料
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细地描述。如附图所示，本实用新型带二级保护结构的大型挖泥船用耐振机械密封装置，包 括主密封和二级保护密封，即本实用新型采用的是旋转式多弹簧平衡型机械密封(主密 封)与填料密封(二级保护装置)串联布置的方案利用端面密封原理对泵输送介质进行动 态密封。所述主密封包括由锁紧部件锁紧在护轴套1上的动环座套3，所述动环座套3上 设置有密封压盖4，所述密封压盖4内设有动环座5和静环7，所述动环座5上设置有一动 环6，所述动环6与一静环组成一对密封端面；所述静环7端面与密封压盖4上一台阶面之 间、所述动环6端面与所述动环座5上一台阶面之间、所述动环座5端面与所述动环座套3 的一台阶面之间均分别通过销孔设有浮动的轴向销；所述动环座5端面与所述动环座套3 的一台阶面之间还通过弹簧孔设有轴向弹簧17 ；所述静环7、所述密封压盖4、所述动环座 5和所述动环座套3中的所有接触面之间均分别设有0型橡胶圈，即，本实用新型密封装置 中的主密封结构具有双浮动式端面组合，具体讲是静环7通过两件0型橡胶圈26、分水环 9、螺钉29和轴向销36浮动地安装在密封压盖4上，动环6通过两个0型橡胶圈24、25、轴 向销35浮动地安装在动环座5上，工作过程中，可以利用橡胶的特性进行吸振及角位移补 偿，以抵御振动、偏摆的影响。同时，本实用新型密封装置具有多点冲洗功能，通过分水环9， 采用洁净多点内冲洗技术，洁净端面，并对端面进行有效的降温，使密封端面的温度梯度均 勻化，减少端面热变形，消除对密封端面的冲蚀，改善密封工作环境，以抵御大轴径、高线速 度、高压、介质颗粒对密封性能的影响。主密封系统通过限位板12、螺钉28. 32进行连接集 成，所述密封压盖4、所述动环座套3和所述护轴套1三者之间通过一限位连接结构连接；所述限位连接结构包括设置在所述密封压盖4上的一沟槽、设置在所述沟槽中的限位板12 和将限位板12与所述动环座套3和所述护轴套1和传动环11连接起来的顶丝18及34。本实用新型密封装置中，在轴向上与所述主密封还顺次地(串联)设置有一二级 保护密封结构，所述二级保护密封结构采用填料密封结构，所述填料密封结构为软填料密 封，该软填料密封结构是由填料轴套2、填料腔体14、填料压盖15、填料38组成的二级保护 装置(正常状态不工作)，在机械密封(主密封)因超出使用寿命及突发事故状态启用(通 过排液接口中密封介质的泄漏量来进行判断)，通过拧紧螺钉33对填料38进行压缩补偿以 达到保护密封的功能，保障设备正常运转周期，并提供更换密封装置的反应时间。本实用新型密封装置中所述主密封的密封端面一侧设有一泵送效应组件，所述泵 送效应组件由通过紧定螺钉30及40连接在护轴套1上的泵送环8，所述泵送环8的外回转 面上设有一圈凹陷，所述密封压盖4上与所述一圈凹陷对正的位置设有一圈锥面，工作状 态中，所述泵送环8随轴旋转，所述泵送环8上的一圈凹陷与所述密封压盖4上的一圈锥面 配合产生泵送效应，在两者之间的局部空间中形成一高压水环，以降低高浓度、大颗粒介质 进入密封端面的可能性。所述主密封的密封端面上设有连接在所述动环座5和所述动环座 套3上的防护背垫13，所述背垫13通过第一压板19和第二压板20及螺钉39连接在动环 座5与动环座套3上，从而借助背垫技术以避免浆料堵塞弹簧及滑移部位的狭小空间而导 致密封失效。本实用新型密封装置中，所述动环座套3与所述密封压盖4在径向上留有间隙，在 该间隙处设有浮动的片状的节流衬套10，所述节流衬套10由多片聚四氟乙烯薄片组合，可 径向浮动减少磨损，以抵御周偏摆的影响。另外，在所述动环座5和所述动环座套3的一段 内、外回转表面之间设有间隙，所述间隙处设有浮动的支撑环21。利用支撑环21与动环座 套3之间的小间隙配合，支撑动环组件的重量，以消除因振动和离心力造成的影响。本实用新型密封装置的工作原理及过程是如附图，安装在动环座5上的动环6与通过分水环9、螺钉四和销36集成在密封 压盖4上的静环7组成一对密封端面，由弹性元件(即弹簧17)及动环座套3、传动环11、 紧定螺钉18、34，销35、37组成的传动机构带动下，使动环6与连接在泵轴上的护轴套1及 填料轴套2 —起传动旋转，并在弹簧17和泵送流体压力作用下，使密封端面紧密贴合，在辅 助密封(0型圈16、22、23、24、25、26、27)的配合下，达到动态密封目的。辅助系统外接清洁水(海水)通过内冲洗入口 60引入密封腔，通过分水环9均 勻分流对密封端面进行清洁及换热，端面泄露介质通过排液接口 70进行收集排放。由填料轴套2、填料腔体14、填料压盖15、填料38组成的二级保护装置(正常状态 不工作)，在机械密封(主密封)因超出使用寿命及突发事故状态启用(通过排液接口 70 中密封介质的泄漏量来进行判断)，通过拧紧螺钉33对填料38进行压缩补偿以达到保护密 封的功能，外接冷却水由填料冲洗入口 50接入二级密封腔，经过填料冲洗出口 80排放，对 填料进行冲洗冷却，保障设备正常运转周期，并提供更换密封装置的反应时间。尽管上面结合图对本实用新型进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具 体实施方式，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人 员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些 均属于本实用新型的保护之内。
权利要求1.一种带二级保护结构的大型挖泥船用耐振机械密封装置，包括主密封，其特征在于，所述主密封为旋转式多弹簧平衡型机械密封，所述主密封包括由锁紧部件锁紧在护轴套(1)上的动环座套(3)，所述动环座套C3)上设置有密封压盖G)，所述密封压盖内 设有动环座( 和静环(7)，所述动环座( 上设置有一动环(6)，所述动环(6)与一静环 (7)组成一对密封端面；所述静环(7)端面与密封压盖(4)上一台阶面之间、所述动环(6)端面与所述动环座 (5)上一台阶面之间、所述动环座( 端面与所述动环座套C3)的一台阶面之间均分别通过 销孔设有浮动的轴向销；所述动环座( 端面与所述动环座套( 的一台阶面之间还通过弹簧孔设有轴向弹簧 (17)；所述静环(7)、所述密封压盖G)、所述动环座( 和所述动环座套(3)中的所有接触 面之间均分别设有0型橡胶圈；所述密封压盖(4)、所述动环座套(3)和所述护轴套(1)三者之间通过一限位连接结构 连接；在轴向上与所述主密封还顺次地设置有一二级保护密封结构，所述二级保护密封结构 采用填料密封结构；所述主密封和所述二级保护密封结构之间采用螺钉(33)集成。
2.根据权利要求1所述带二级保护结构的大型挖泥船用耐振机械密封装置，其特征在 于，所述填料密封结构为软填料密封。
3.根据权利要求1所述带二级保护结构的大型挖泥船用耐振机械密封装置，其特征在 于，所述限位连接结构包括设置在所述密封压盖(4)上的一沟槽、设置在所述沟槽中的限 位板(1 和将限位板(1 与所述动环座套C3)和所述护轴套(1)和传动环(11)连接起 来的顶丝(18) (34)。
4.根据权利要求1所述带二级保护结构的大型挖泥船用耐振机械密封装置，其特征在 于，所述主密封的密封端面一侧设有一泵送效应组件，所述泵送效应组件由通过紧定螺钉 连接在护轴套(1)上的泵送环(8)，所述泵送环(8)的外回转面上设有一圈凹陷，所述密封 压盖(4)上与所述一圈凹陷对正的位置设有一圈锥面，工作状态中，所述泵送环(8)随轴旋 转，所述泵送环(8)上的一圈凹陷与所述密封压盖(4)上的一圈锥面配合产生泵送效应，在 两者之间的局部空间中形成一高压水环。
5.根据权利要求4所述带二级保护结构的大型挖泥船用耐振机械密封装置，其特征在 于，所述主密封的密封端面上设有连接在所述动环座( 和所述动环座套C3)上的防护背 垫(13)。
6.根据权利要求1所述带二级保护结构的大型挖泥船用耐振机械密封装置，其特征在 于，所述动环座套C3)与所述密封压盖(4)在径向上留有间隙，在该间隙处设有浮动的片状 的节流衬套(10)，所述节流衬套(10)由多片聚四氟乙烯薄片组合。
7.根据权利要求1所述带二级保护结构的大型挖泥船用耐振机械密封装置，其特征在 于，在所述动环座(5)和所述动环座套(3)的一段内、外回转表面之间设有间隙，所述间隙 处设有浮动的支撑环01)。
专利摘要本实用新型公开了一种带二级保护结构的大型挖泥船用耐振机械密封装置，包括主密封，主密封包括由锁紧装置锁紧在护轴套上的动环座套，动环座套上设置有密封压盖，密封压盖内设有动环座和静环，动环座上设置有一动环，动环与一静环组成一对密封端面；静环端面与密封压盖上一台阶面之间、动环端面与动环座上一台阶面之间、动环座端面与动环座套的一台阶面之间均设有浮动的轴向销；动环座端面与动环座套的一台阶面之间设有轴向弹簧；在轴向上与主密封还顺次地设置有一二级保护密封结构。该密封装置的密封性能稳定，使用过程中几乎不存在泄漏，而且功耗低，具有对轴(轴套)磨损小的特点，可有效地延长密封系统的使用寿命，不但节能降耗、同时保障了生产的安全可靠性。
文档编号F16J15/16GK201858359SQ20102059386
公开日2011年6月8日 申请日期2010年11月5日 优先权日2010年11月5日
发明者于建军, 柴志建, 王东政, 王贵富, 霍桂勇 申请人:天津市合润科技有限责任公司