机械密封的制作方法

机械密封的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种具有密封盖的机械密封，该密封盖通用性高，并且即使利用两个螺栓被固定到壳体上时也不容易变形。本发明的机械密封(100)包括旋转环(40)、固定环(20)和用于将固定环(20)安装到壳体(300)上的密封盖(10)。密封盖(10)包括用于紧固螺栓的两个U形槽(11)和两个长孔(12)，这些槽和孔交替地、并且在轴孔的周向上分别等间隔设置，长孔(12)在轴孔的径向上伸长，并且被设置为孔的可穿过螺栓轴部的最内侧位置相比U形槽(11)的可穿过螺栓轴部的最内侧位置更靠近内侧。
【专利说明】机械密封

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种对壳体与旋转轴之间的环形间隙进行密封的机械密封。

【背景技术】
[0002]在通用工业用泵(通用泵)的机械密封中，密封表面形成于固定环与旋转环之间，其中固定环被设置于固定在泵体的壳体(填料箱)上的密封盖一侧，而旋转环被设置于固定在旋转轴上的轴环(collar) —侧。密封盖通常经由垫圈被螺栓固定在壳体的端面上。在壳体端面，通常在轴孔的周向等间距地设置有两个或四个紧固点(螺栓孔或双头螺栓)，但即使旋转轴直径相同，这些紧固点的紧固位置(相对于轴孔中心的径向位置)也可能根据泵的不同而有所差别。因此，为了获得能够用于各种具有不同紧固点的泵的通用性，常规的机械密封使用具有四个周向等间隔的U形槽的密封盖(参见专利文献I)。
[0003]下面参照图4来描述现有技术例的机械密封的密封盖。图4是现有技术例的机械密封的主视图。机械密封900中包含的密封盖90在轴孔周围具有周向等间隔设置的四个U形槽91。为增大螺栓轴部可穿过的范围，U形槽91被形成为尽可能地深达内周侧。由于具有上述结构，密封盖90对壳体端面具有两个或四个紧固点的泵均能进行紧固，可固定的紧固位置范围也增大，从而通用性更高。
[0004]然而，当被固定在关于轴孔中心位置对称的两个U形槽91处时，密封盖90可能由于螺栓的紧固力而变形，不能充分地与垫圈紧密接触，密封性能可能下降。这种变形会更明显地发生在没有用螺栓紧固的另两个U形槽91附近。该变形在固定具有大轴孔的密封盖时会尤其明显。为了确保足够强度而增大密封盖90的本体厚度(轴向厚度)会导致与本体厚度成比例的重量增大、以及机械密封的固定位置的空间局限性。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:特开2003-74713号公报


【发明内容】

[0008]本发明的目的是提供一种具有密封盖的机械密封，该密封盖的通用性好并且即使被两个螺栓固定到壳体上时也不易变形。
[0009]本发明采用以下手段来实现上述目的。
[0010]本发明提供了一种机械密封，其对旋转轴与壳体之间的环形间隙进行密封，该密封包括:
[0011]与所述旋转轴一同旋转的旋转环；
[0012]与所述旋转环自由滑动接触的固定环；以及
[0013]密封盖，其具有供所述旋转轴穿过的轴孔，并将所述固定环安装于所述壳体；
[0014]所述密封盖包括用于螺栓紧固的两个槽和两个长孔，所述槽和长孔交替地、且在所述轴孔的周向上等间隔设置，并且
[0015]所述长孔沿所述轴孔的径向延长，并且设置为，所述长孔的可穿过螺栓轴部的最内侧位置相比所述槽的可穿过螺栓轴部的最内侧位置更靠近内侧。
[0016]根据本发明，密封盖包括用于螺栓紧固的两个槽和两个长孔，槽和长孔交替地、且在轴孔的周向上等间隔设置，并且长孔沿轴孔的径向延长，并且设置为，长孔的可穿过螺栓轴部的最内侧位置相比槽的可穿过螺栓轴部的最内侧位置更靠近内侧。由此，对于壳体端面具有两个或四个紧固点的泵，均可将机械密封进行固定。如果有两个紧固点并且它们更靠近外侧，则可以用两个槽来固定密封盖。如果有两个紧固点并且它们更靠近内侧，则可以用两个长孔来固定密封盖。即，如果有两个紧固点，那么无论紧固点的位置更靠近外侧还是更靠近内侧，该密封都可以被紧固。因此，因为可固定机械密封的紧固位置范围和常规机械密封一样大，所以通用性高。
[0017]根据本发明，由于具有两个长孔，密封盖的外周边缘上仅有两个开口部，从而较之常规密封盖在外周侧能够具有更高的强度。因此，即使在用螺栓轴部穿过两个槽来固定密封盖时，也可以有效地抑制未用螺栓紧固的长孔附近的变形。此外，根据本发明，基于上述构造，由于槽的内侧端部比长孔的内侧端部更靠外侧，所以密封盖比槽的内侧端部更靠内侧的部分在径向上宽度增大，从而较之常规密封盖能够在内周侧具有较高的强度。因此，即使在用螺栓轴部穿过两个槽来固定密封盖时，也可以有效地减小未用螺栓紧固的长孔附近的变形。因此，根据本发明的机械密封，即使用两个螺栓来固定时，也可以防止密封盖的变形，并能够防止密封性能的下降。
[0018]此外，根据本发明，密封盖还可以包括设置在长孔内侧端部的内侧的环形突起。通过这个设计，密封盖本体厚度仅在内周侧增大，从而可以使密封盖强度提高，因此不会出现重量增大等问题。
[0019]本发明可以提供一种通用性高并且即使用两个螺栓固定到壳体上时也不易变形的机械密封。

【专利附图】

【附图说明】
[0020]图1是表示本发明的实施例1的机械密封在组装了旋转轴和壳体后的状态的示意性剖视图；
[0021]图2是本发明的实施例1的机械密封的主视图；
[0022]图3是本发明的实施例2的机械密封的密封盖的立体图；
[0023]图4是现有技术例的机械密封的主视图。
[0024]附图标记说明
[0025]10、80:密封盖
[0026]11、81:U 形槽
[0027]12、82:长孔
[0028]20:固定环
[0029]30:轴环
[0030]40:旋转环
[0031]100:机械密封
[0032]200:旋转轴
[0033]300:壳体

【具体实施方式】
[0034]下面参照附图，根据实施例来例示性地详细说明本发明的【具体实施方式】。应该注意，除非另外特别指明，这些实施例中描述的组件的尺寸、材料、形状和相对配置并不限制本发明的范围。
[0035](实施例1)
[0036]下面参照图1?图2来描述根据本发明的实施例1的机械密封。在该实施例以通常称为集成式机械密封(cartridge mechanical seal)的机械密封为例,其利用设置将密封盖与旋转轴的轴环临时固定的压板(set plate)来使组装作业简略化。
[0037]<机械密封的整体结构>
[0038]特别参照图1来说明本发明实施例1的机械密封的整体结构。图1表示本发明实施例I的机械密封在组装了旋转轴和壳体后的状态的示意性剖视图。图1中，机械密封的截面为包括构成机械密封的各环形部件的中心轴线(与旋转轴的中心轴一致)的截面，但为便于说明，为表示特征性的部分，对截面的相位进行适当变化。图1基本上仅示出端面而未示出深度。
[0039]机械密封100被设置用来对旋转轴200与壳体300之间的环形间隙进行密封。图1所示区域(L)为密封对象流体被密封的空间。机械密封100包括固定到旋转轴200上的轴环30和保持在轴环30上与旋转轴200 —起旋转的旋转环40，还包括相对于旋转环40自由滑动接触的固定环20。机械密封100还具有供旋转轴200穿过的轴孔和将固定环20安装到壳体300上的密封盖10。密封盖10包括交替并在轴孔的周向上分别等间隔设置的两个用于螺栓紧固的U形槽11和长孔12 (参见图2)。在图1所示的状态下，用穿过长孔12的螺栓60，将密封盖10固定到壳体300的端面上。由PTFE (聚四氟乙烯)等树脂材料制成的垫圈74被设置于壳体300的端面与密封盖10之间，由此密封二者之间的间隙。
[0040]固定环20由SiC或氧化铝等陶瓷材料制成。该固定环20在旋转方向上相对于密封盖10的移动被限制，但是能够在一定程度上轴向移动。即，定位销62插入在设置于密封盖10的销孔13内。该定位销62嵌入固定环20上所设置的槽22中，从而在允许固定环20相对于密封盖10轴向移动的同时阻止固定环20旋转。由橡胶制成的O环71被设置在密封盖10的内周面与固定环20的外周面之间，密封二者之间的环形间隙。弹簧61作为推压固定环20的推压部件被设置在形成于密封盖10的弹簧孔14内。
[0041]机械密封100还具有固定到旋转轴200的环形轴环30和被保持于轴环30、和旋转轴200 —起旋转的旋转环40。轴环30由不锈钢等材料制成，且被配置为利用定位螺钉33直接固定到旋转轴200上。旋转环40由SiC或氧化铝等陶瓷材料制成。该旋转环40在旋转方向上相对于轴环30的移动被限制，但是能够在一定程度上轴向移动。也就是说，一体地设置于轴环30的突起部32嵌入设置于旋转环40的缺口 42中，从而阻止旋转环40旋转而允许它相对于轴环30轴向移动。据此，旋转环40在旋转轴200旋转时与轴环30 —起旋转。由橡胶制成的O环72和不锈钢制的密封环73被设置在旋转环40的内周面与旋转轴200的外周面之间，密封上述面之间的环形间隙。
[0042]当旋转环40伴随旋转轴200 —起旋转时，固定环20和旋转环40的端面彼此之间发生滑动。因为固定环20如上所述地被作为推压部件的弹簧61推压而偏向旋转环40 —侦牝所以保持固定环20与旋转环40的滑动状态。固定环20中，朝旋转环40 —侧突出的环形凸部的前端面21在旋转环40的固定环20 —侧的端面41上滑动。
[0043]本实施例的机械密封100被集成化(cartridge)，使其在被组装到预定位置之前可以被视为一个部件来使用。也就是说，通过用螺栓53紧固的压板50将密封盖10和轴环30以被定位的状态而临时固定。更具体来说，端部51被嵌入设置于轴环30的缺口 31中，且突出部52邻接于设置在密封盖10的轴环侧的端面的环形槽15。在该实施例中，在周向三个位置设置压板50 (参见图2)。图1示出保持集成化状态的机械密封100。组装好机械密封100后，拆除螺栓53以移开压板50。据此，在密封盖10和固定环20相对于壳体300被定位的状态下，轴环30和旋转环40形成能够与旋转轴200 —起旋转的状态。
[0044]<密封盖>
[0045]接下来特别参照图2来详细地说明密封盖10。图2是从轴环30侧观察机械密封100的主视图。密封盖10包括交替地、且在轴孔的周向上等间隔地分别设置的两个U形槽11和长孔12。长孔12在轴孔的径向上变长的并且被设置成可穿过螺栓轴部的最内侧位置比U形槽11的可穿过螺栓轴部的最内侧位置更靠近内侧。在这种设计下，密封盖10的外周边缘上只有两个开口部，因此较之常规密封盖能够使外周侧的强度提高。由于U形槽11的内侧端部较之长孔12的内侧端部更靠外，所以比U形槽的内侧端部更靠内侧的部分在径向上宽度增大，因此较之常规密封盖能够提高内周侧的强度。U形槽11和长孔12可以通过切削加工等机械加工来形成，或者在通过精密铸造来制造密封盖的情形下，在铸造时一并成形。
[0046]密封盖10在经由垫圈74固定到壳体300的端面时，可以按以下方式。即，如果壳体300的端面所设置的紧固点有四个，则可以通过在两个U形槽11和两个长孔12中穿过螺栓来紧固。如果壳体300的端面上有两个紧固点，且其位置偏内侧，则在将该紧固点与长孔12的位置匹配之后，用螺栓进行紧固。另一方面，如果壳体300的端面上有两个紧固点且其位置偏外侧，则在将该紧固点与两个U形槽11的位置匹配之后，利用螺栓来紧固。如果两个紧固点位于既可以用U形槽11又可以用长孔12来进行紧固的位置，则可以使用两个U形槽11或两个长孔12中的任意一者。
[0047]<本实施例的机械密封的优点>
[0048]根据本实施例的机械密封100，密封盖10包括交替地、且在密封盖10的轴孔的周向等间隔分别设置的两个用于螺栓紧固的U形槽11和长孔12，长孔12在轴孔的径向上伸长，并被设置成可穿过螺栓轴部的最内侧位置比U形槽11的可穿过螺栓轴部的最内侧位置更靠近内侧。因此，对于在壳体端面上有两个或四个紧固点的泵中任一者，均可固定机械密封100。如果有两个紧固点且它们的位置更靠外侧，则密封盖10可以用两个U形槽11来固定。另一方面，如果有两个紧固点且它们的位置更靠内侧，则密封盖10可以用两个长孔12来固定。即，如果有两个紧固点，不论其更靠外侧还是更靠内侧，均能紧固密封盖10。因此，由于能够固定机械密封100的紧固位置范围和常规机械密封一样宽，因此通用性高。
[0049]因为本实施例的机械密封100有两个长孔12,所以密封盖10的外周边缘上仅有两个开口，因此较之常规密封盖能够提高外周侧的强度。因此，即使当在两个U形槽11中穿过螺栓轴部将密封盖10固定时，也能够有效地抑制未用螺栓紧固的长孔12附近的变形。根据机械密封100，由于U形槽11的内侧端部较之长孔12的内侧端部更靠外侧，所以U形槽11内侧端部的内侧在径向上宽度增大，从而较之常规密封盖能够提高内周侧的强度。因此，即使在两个长孔12中穿过螺栓轴部来固定密封盖10，也能够有效地抑制未用螺栓紧固的U形槽11附近的变形。据此，即使用两个螺栓固定时，根据本实施例的机械密封100也能够抑制密封盖10发生变形并抑制由此造成的密封性能降低。由此，即使在难以用四个螺栓来固定机械密封100的场所中，通过用两个螺栓来固定，可以不使密封性能下降而密封旋转轴200与壳体300之间的环形间隙。另外，即使轴孔的直径很大，根据该机械密封100，也可以用两个螺栓来固定而不使密封性能下降。
[0050]<实施例2>
[0051 ] 图3示出本发明实施例2的机械密封的密封盖。图3是组装实施例2的机械密封时从轴环侧观察的立体图。如图3所示，密封盖80包括交替地、且在轴孔的周向等间隔分别设置的用于螺栓紧固的两个U形槽81和两个长孔82。长孔82在轴孔的径向上伸长，并且被设置成使得螺栓轴可以穿过的孔的最内侧位置相比U形槽81的可穿过螺栓轴部的最内侧位置更靠近内侧。因为如此配置的密封盖80所实现的效果与实施例1的密封盖10相同，因此省略其说明。密封盖80包括设置在长孔82的内侧端部的内侧的环形突起83。利用这种设计，整体上不增加本体厚度，而是仅仅在内周侧使本体厚度增加，从而能够提高密封盖80的强度，因此避开重量增大等问题。
【权利要求】
1.一种机械密封，其对旋转轴与壳体之间的环形间隙进行密封，其特征在于， 该机械密封包括: 与所述旋转轴一同旋转的旋转环； 与所述旋转环自由滑动接触的固定环；以及 密封盖，其具有供所述旋转轴穿过的轴孔，并将所述固定环安装于所述壳体， 所述密封盖包括用于螺栓紧固的两个槽和两个长孔，所述槽和长孔交替地、且在所述轴孔的周向上等间隔设置，并且 所述长孔沿所述轴孔的径向延长，并且设置为，所述长孔的可穿过螺栓轴部的最内侧位置相比所述槽的可穿过螺栓轴部的最内侧位置更靠近内侧。
2.根据权利要求1所述的机械密封，其中，所述密封盖还包括设置在所述长孔内侧端部的内侧的环形凸部。
【文档编号】F16J15/34GK104395654SQ201380029549
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2012年9月11日
【发明者】柳泽隆, 佐藤贵德 申请人:伊格尔工业股份有限公司, 日本伊格尔博格曼有限公司