耐高温机械密封装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及流体介质输送管路密封装置领域，具体为一种耐高温机械密封装置。一种耐高温机械密封装置，包括动环(4)、静环(5)和转轴(20)，其特征是：还包括真空轴套(11)和O型圈(13)，真空轴套(11)的内腔为高真空状态；真空轴套(11)套并固定在转轴(20)上，动环(4)套并固定在真空轴套(11)上，静环(5)可转动地套在真空轴套(11)上，静环(5)和动环(4)之间互相贴合且作相对转动；真空轴套(11)和转轴(20)之间衬有O型圈(13)。本发明密封性能好，介质泄漏少，运行时间长，使用寿命长。
【专利说明】耐高温机械密封装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及流体介质输送管路密封装置领域，具体为一种耐高温机械密封装置。
【背景技术】
[0002]目前，用于转轴的机械密封的种类繁多，型号各异，但总体结构通常都由静环组件和动环组件构成，目前的机械密封装置具有如下缺陷:1.常规产品在密封腔过热状态下，容易产生轴套变形，从而造成包括导流组件、迷宫密封在内的间隙比较小的相对运动组件间的摩擦咬合，严重危害机械密封的寿命和设备的安全。机械密封轴套的热膨胀容易导致轴套内部的辅助密封失效；2.常规的节流环及迷宫密封因为密封间隙大，运行时效果比较有限；3.常规机械密封的冲洗水直接由腔体一侧进入密封，应为冲洗水压力集中冲洗点又比较单一，因此冲洗效果不理想，甚至因为密封环的受热不均对密封性能产生影响。
【发明内容】
[0003]为了克服现有技术的缺陷，提供一种密封性能好、介质泄漏少、运行时间长、使用寿命长的转轴密封装置，本发明公开了一种耐高温机械密封装置。
[0004]本发明通过如下技术方案达到发明目的:
一种耐高温机械密封装置，包括动环、静环和转轴，其特征是:还包括真空轴套和O型圈，
真空轴套为中空结构，真空轴套的内腔为高真空状态；
真空轴套套并固定在转轴上，动环套并固定在真空轴套上，静环可转动地套在真空轴套上，静环和动环之间互相贴合且作相对转动；
真空轴套和转轴之间衬有O型圈。
[0005]所述的耐高温机械密封装置，其特征是:还包括自定心节流环、压板、卡环、静环座、圆柱销、压盖、压缩弹簧、外导流套和内导流套，
真空轴套的外侧面上设有环型台阶；
内导流套为底面封闭一端开口的筒型，内导流套通过底面上开设的通孔套在真空轴套上，内导流套的侧面或底面用螺钉固定在真空轴套的环型台阶上，动环套在内导流套的内侧面和真空轴套的外侧面之间，动环可拆卸地固定在真空轴套的环型台阶上从而和真空轴套同步转动；
外导流套为底面封闭一端开口的筒型，外导流套通过底面上开设的通孔可转动地套在真空轴套上且设于内导流套外，外导流套的开口方向和内导流套的开口方向一致，外导流套的内侧壁和内导流套的外侧壁之间形成间隙配合，压盖为法兰状，压盖的法兰颈可转动地套在真空轴套上，外导流套的开口端和压盖的法兰颈固定；
自定心节流环、压板和卡环依次可转动地套在真空轴套上且都衬在外导流套底面的内侧和内导流套的底面的外侧之间，自定心节流环通过压板和卡环固定在外导流套的内腔上，圆柱销轴向连接自定心节流环和外导流套底面的内侧以防止自定心节流环相对外导流套转动，自定心节流环和压板的端面之间衬有O型圈；
静环和静环座组合成一体的静环组件，所述静环组件可转动地套在真空轴套上，圆柱销轴向连接静环座的外端和压盖以防止静环座相对压盖转动，静环座的外端面和压盖之间衬有可轴向伸缩的压缩弹簧，静环的外端面抵住动环，静环和动环之间互相贴合且作相对转动；
外导流套上开有冲洗水入口分流通道和冲洗水出口分流通道，冲洗水入口分流通道和冲洗水出口分流通道各有一组，冲洗水入口分流通道和冲洗水出口分流通道都贯通外导流套的外侧壁和内孔侧壁，冲洗水入口分流通道正对动环和静环两者的相对面，冲洗水出口分流通道正对压板和内导流套之间的间隔。
[0006]所述的耐高温机械密封装置，其特征是:还包括定位块，定位块的一端套在真空轴套外侧壁上的定位槽内，定位块的内端面可拆卸地和压盖的法兰底盘固定。
[0007]所述的耐高温机械密封装置，其特征是:动环上设有至少三个坡口 ；坡口由在动环上切去一深度小于动环厚度、高度小于动环环形内外半径之差的弓形后形成，坡口和动环横截面所成的夹角为0.2°?45° ;坡口围绕动环的中心轴线平均分布，即坡口中心点的连线构成正多边形；
外导流套上开有至少六个冲洗孔，冲洗孔分别贯通外导流套的外侧壁和内孔侧壁，冲洗孔的中心轴线都和中心轴线与外导流套横截面外圆周处交点的切线成一 20°?45°的交角，冲洗孔围绕外导流套的中心轴线平均分布，即冲洗孔中心点的连线构成正多边形。
[0008]本发明使用时，压盖固定在机架上，转轴转动时带动真空轴套、内导流套和动环同步转动，而自定心节流环、压板、卡环、静环、静环座、压盖和外导流套都随机架保持静止，静环和动环之间互相贴合从而存在滑动摩擦，当静环和动环因摩擦而损耗后，压缩弹簧产生的轴向弹力使得静环和动环始终保持紧密贴合；真空轴套通过高真空的内腔起隔热作用；冲洗水从冲洗水入口分流通道注入后再从冲洗水出口分流通道流出，起到清洁和冷却的作用。
[0009]本发明的结构特点是:
1.机械密封轴套是真空的，轴套内部被掏空并制成真空状态，通过特殊制作的深孔环钻在轴套上预先加工好深槽，然后将轴套置于在真空度为0.0lKPa状态下通过真空熔焊工艺封闭，保证轴套内部真空状态；
2.在机械密封靠近主机腔体侧设置有自定心节流环，自定心节流环由石墨等耐磨、自润滑性能好的材料制成，通过压紧辅助密封背部压板及卡环定位在静止的外导流套上，压板上设置有压力平衡孔，机械密封运行时，自定心节流环通过极小的间隙有效阻隔泵腔体内的热水进入密封腔，同时密封腔内的介质通过由外导流套和内导流套等构成的导流组件的泵送作用从端面一侧流向导流组件的另一侧，带走密封端面产生的热量，并通过外导流套上的孔流出机械密封腔，经外部冷却后从外导流套上另外一侧的倾斜冲洗孔冲洗机械密封的端面，密封介质通过坡口进入机械密封端面，形成刚度相对较高的液膜，微观上使摩擦副分离，降低摩擦力和摩擦热，同时带走多余热量。真空轴套在介质侧过热的情况下保证自身的形变在一定范围，保证包括自定心节流套，导流组件在微小间隙下的高效运行，提高整个密封系统的效率和使用寿命；
3.机械密封的动环上设置有倾斜坡口，坡口的造型见图纸，数量为不小于3个，倾斜角度为0.2°至45°，运行时液体通过坡口进入密封面；
4.外导流套上设置轴向布置的冲洗孔，冲洗孔在径向与轴呈一定夹角，使冲洗水的进入方向与泵轴旋转方向一致。
[0010]本发明的有益效果是:
1.真空轴套可以有效地阻隔外部介质及机械密封密封环摩擦时产生的热量传递到轴套内部，防止因轴套内部膨胀引起轴套内辅助密封圈失效造成密封泄漏；轴套的真空结构可以消减产生的形变，有效减小轴套的力学变形和热变形，使其运行更加稳定。真空轴套可以降低机械密封转子的整体重量，动态平衡性能得到提高，节约能耗。
[0011]2.在机械密封靠近主机腔体侧设置有自定心节流环，可以有效阻隔腔体侧过热介质进入机械密封腔体。其自润滑性良好，运行中利用流体旋转产生微小间隙，防止轴套磨损和过热介质泄漏；该节流环通过辅助密封固定于压板和外导流套上，轴向和径向均可以浮动，可以保证在主机安装或运行不稳定时仍然可以保持原设计的密封效果，压板设置有压力平衡孔，可以防止节流环因变形、无法定心造成过快磨损，密封侧介质可以从平衡孔进入保护辅助密封；
3.动环上设置坡口，运行时，密封介质通过坡口进入机械密封端面，改善端面压力分布，提高端面液膜刚度，同时带走多余热量，提高机械密封摩擦副运行的PV值可达10倍以上。
[0012]4.设置的倾斜冲洗孔可以从各个方向同时冲洗密封面，在冷却水与密封面温差较大的情况下达到极佳的冷却效果，同时，冲洗方向与密封旋转方向一致，减小密封环上的冲击载荷。
[0013]本发明的有益效果是:密封性能好，介质泄漏少，运行时间长，使用寿命长。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明的剖视图；
图2是本发明中开有坡口的动环的主视图；
图3是本发明中开有冲洗孔的外导流套的主视图；
图4是本发明设有定位块的剖视图。
【具体实施方式】
[0015]以下通过具体实施例进一步说明本发明。
[0016]实施例1
一种耐高温机械密封装置，包括自定心节流环1、压板2、卡环3、动环4、静环5、静环座6、圆柱销7、压盖8、压缩弹簧10、真空轴套11、外导流套12、0型圈13、内导流套14和转轴20，如图1?图3所示，具体结构是:
真空轴套11为中空结构，真空轴套11的内腔为不高于0.0lKPa的高真空状态，真空轴套11套并固定在转轴20上，真空轴套11和转轴20之间衬有O型圈13，真空轴套11的外侧面上设有环型台阶；
内导流套14为底面封闭一端开口的筒型，内导流套14通过底面上开设的通孔套在真空轴套11上，内导流套14固定在真空轴套11的环型台阶上，固定时可用螺钉将内导流套14的侧面或底面固定在真空轴套11的环型台阶上，动环4套在内导流套14的内侧面和真空轴套11的外侧面之间，动环4用螺钉、销或键可拆卸地固定在真空轴套11的环型台阶上从而和真空轴套11同步转动；
外导流套12为底面封闭一端开口的筒型，外导流套12通过底面上开设的通孔可转动地套在真空轴套11上且设于内导流套14外，外导流套12的开口方向和内导流套12的开口方向一致，外导流套12的内侧壁和内导流套14的外侧壁之间形成间隙配合，压盖8为法兰状，压盖8的法兰颈可转动地套在真空轴套11上，外导流套12的开口端和压盖8的法兰颈固定；
自定心节流环1、压板2和卡环3依次可转动地套在真空轴套11上且都衬在外导流套12底面的内侧和内导流套14的底面的外侧之间，自定心节流环I通过压板2和卡环3固定在外导流套12的内腔上，圆柱销7轴向连接自定心节流环I和外导流套12底面的内侧以防止自定心节流环I相对外导流套12转动，自定心节流环I和压板2的端面之间衬有O型圈13 ；
静环5和静环座6组合成一体的静环组件，所述静环组件可转动地套在真空轴套11上，圆柱销7轴向连接静环座6的外端和压盖8以防止静环座I相对压盖8转动，静环座6的外端面和压盖8之间衬有可轴向伸缩的压缩弹簧10，静环5的外端面抵住动环4，静环5和动环4之间互相贴合且作相对转动；
外导流套12上开有冲洗水入口分流通道121和冲洗水出口分流通道122，冲洗水入口分流通道121和冲洗水出口分流通道122各有一组，冲洗水入口分流通道121和冲洗水出口分流通道122都贯通外导流套12的外侧壁和内孔侧壁，冲洗水入口分流通道121正对动环4和静环5两者的相对面，冲洗水出口分流通道122正对压板2和内导流套14之间的间隔。
[0017]本实施例中，动环4上设有三个坡口 41 ;如图2所示，坡口 41由在动环4上切去一深度小于动环4厚度、高度小于动环4环形内外半径之差的弓形后形成，坡口 41和动环4横截面所成的夹角为0.2°?45° ;坡口 41围绕动环4的中心轴线平均分布，即坡口 41中心点的连线构成正三角形；
本实施例中，外导流套12上开有十二个冲洗孔42，如图3所示，冲洗孔42分别贯通外导流套12的外侧壁和内孔侧壁，冲洗孔42的中心轴线都和中心轴线与外导流套12横截面外圆周处交点的切线成一 20°?45°的交角，冲洗孔42围绕外导流套12的中心轴线平均分布，即冲洗孔42中心点的连线构成正十二边形。
[0018]本实施例使用时，压盖8固定在机架上，转轴20转动时带动真空轴套11、内导流套14和动环4同步转动，而自定心节流环1、压板2、卡环3、静环5、静环座6、压盖8和外导流套12都随机架保持静止，静环5和动环4之间互相贴合从而存在滑动摩擦，当静环5和动环4因摩擦而损耗后，压缩弹簧10产生的轴向弹力使得静环5和动环4始终保持紧密贴合；真空轴套11通过高真空的内腔起隔热作用；冲洗水从冲洗水入口分流通道121注入后再从冲洗水出口分流通道122流出，起到清洁和冷却的作用。
[0019]本实施例的结构特点是:
1.机械密封轴套是真空的，轴套内部被掏空并制成真空状态，通过特殊制作的深孔环钻在轴套上预先加工好深槽，然后将轴套置于在真空度为0.0lKPa状态下通过真空熔焊工艺封闭，保证轴套内部真空状态；
2.在机械密封靠近主机腔体侧设置有自定心节流环，自定心节流环由石墨等耐磨、自润滑性能好的材料制成，通过压紧辅助密封背部压板及卡环定位在静止的外导流套上，压板上设置有压力平衡孔，机械密封运行时，自定心节流环通过极小的间隙有效阻隔泵腔体内的热水进入密封腔，同时密封腔内的介质通过由外导流套和内导流套等构成的导流组件的泵送作用从端面一侧流向导流组件的另一侧，带走密封端面产生的热量，并通过外导流套上的孔流出机械密封腔，经外部冷却后从外导流套上另外一侧的倾斜冲洗孔冲洗机械密封的端面，密封介质通过坡口进入机械密封端面，形成刚度相对较高的液膜，微观上使摩擦副分离，降低摩擦力和摩擦热，同时带走多余热量。真空轴套在介质侧过热的情况下保证自身的形变在一定范围，保证包括自定心节流套，导流组件在微小间隙下的高效运行，提高整个密封系统的效率和使用寿命；
3.机械密封的动环上设置有倾斜坡口，坡口的造型见图纸，数量为不小于3个，倾斜角度为0.2°至45°，运行时液体通过坡口进入密封面；
4.外导流套上设置轴向布置的冲洗孔，冲洗孔在径向与轴呈一定夹角，使冲洗水的进入方向与泵轴旋转方向一致。
[0020]本实施例使用时的有益效果是:
1.真空轴套可以有效地阻隔外部介质及机械密封密封环摩擦时产生的热量传递到轴套内部，防止因轴套内部膨胀引起轴套内辅助密封圈失效造成密封泄漏；轴套的真空结构可以消减产生的形变，有效减小轴套的力学变形和热变形，使其运行更加稳定。真空轴套可以降低机械密封转子的整体重量，动态平衡性能得到提高，节约能耗。
[0021]2.在机械密封靠近主机腔体侧设置有自定心节流环，可以有效阻隔腔体侧过热介质进入机械密封腔体。其自润滑性良好，运行中利用流体旋转产生微小间隙，防止轴套磨损和过热介质泄漏；该节流环通过辅助密封固定于压板和外导流套上，轴向和径向均可以浮动，可以保证在主机安装或运行不稳定时仍然可以保持原设计的密封效果，压板设置有压力平衡孔，可以防止节流环因变形、无法定心造成过快磨损，密封侧介质可以从平衡孔进入保护辅助密封；
3.动环上设置坡口，运行时，密封介质通过坡口进入机械密封端面，改善端面压力分布，提高端面液膜刚度，同时带走多余热量，提高机械密封摩擦副运行的PV值可达10倍以上。
[0022]4.设置的倾斜冲洗孔可以从各个方向同时冲洗密封面，在冷却水与密封面温差较大的情况下达到极佳的冷却效果，同时，冲洗方向与密封旋转方向一致，减小密封环上的冲击载荷。
[0023]实施例2
一种耐高温机械密封装置，包括自定心节流环1、压板2、卡环3、动环4、静环5、静环座6、圆柱销7、压盖8、压缩弹簧10、真空轴套11、外导流套12、0型圈13，内导流套14、0型圈13和转轴20，还包括定位块9，如图4所示，具体结构是:定位块9的一端套在真空轴套11外侧壁上的定位槽内，定位块9的内端面可拆卸地和压盖8的法兰底盘固定。其他结构都和实施例1同。
[0024]本实施例使用时，不运行时，用定位块9保持压盖8和真空轴套11之间相互位置的固定，从而使得其余零件的位置都保持固定，避免因其他因素导致零件位置的错动，便于储存和运输；使用时，将定位块9卸下即可正常运行。其他使用方法都和实施例1同。
【权利要求】
1.一种耐高温机械密封装置，包括动环(4)、静环(5)和转轴(20)，其特征是:还包括真空轴套(11)和O型圈(13)， 真空轴套(11)为中空结构，真空轴套(11)的内腔为高真空状态； 真空轴套(11)套并固定在转轴(20)上，动环(4)套并固定在真空轴套(11)上，静环(5)可转动地套在真空轴套(11)上，静环(5)和动环(4)之间互相贴合且作相对转动； 真空轴套(11)和转轴(20)之间衬有O型圈(13)。
2.如权利要求1所述的耐高温机械密封装置，其特征是:还包括自定心节流环(I)、压板(2)、卡环(3)、静环座(6)、圆柱销(7)、压盖(8)、压缩弹簧(10)、外导流套(12)和内导流套(14)， 真空轴套(11)的外侧面上设有环型台阶； 内导流套(14)为底面封闭一端开口的筒型，内导流套(14)通过底面上开设的通孔套在真空轴套(11)上，内导流套(14)固定在真空轴套(11)的环型台阶上，动环(4)套在内导流套(14)的内侧面和真空轴套(11)的外侧面之间，动环(4)可拆卸地固定在真空轴套(11)的环型台阶上； 外导流套(12)为底面封闭一端开口的筒型，外导流套(12)通过底面上开设的通孔可转动地套在真空轴套(11)上且设于内导流套(14)外，外导流套(12)的开口方向和内导流套(12)的开口方向一致，外导流套(12)的内侧壁和内导流套(14)的外侧壁之间形成间隙配合，压盖(8)为法兰状，压盖(8)的法兰颈可转动地套在真空轴套(11)上，外导流套(12)的开口端和压盖(8)的法兰颈固定(法兰颈是指压盖的法兰颈)； 自定心节流环(I)、压板(2)和卡环(3)依次可转动地套在真空轴套(11)上且都衬在外导流套(12)底面的内侧和内导流套(14)的底面的外侧之间，自定心节流环(I)通过压板(2)和卡环(3)固定在外导流套(12)的内腔上，圆柱销(7)轴向连接自定心节流环(I)和外导流套(12)底面的内侧，自定心节流环(I)和压板(2)的端面之间衬有O型圈(13)； 静环(5)和静环座(6)组合成一体的静环组件，所述静环组件可转动地套在真空轴套(11)上，圆柱销(7)轴向连接静环座￠)的外端和压盖(8)，静环座￠)的外端面和压盖(8)之间衬有可轴向伸缩的压缩弹簧(10)，静环(5)的外端面抵住动环(4)，静环(5)和动环(4)之间互相贴合且作相对转动； 外导流套(12)上开有冲洗水入口分流通道(121)和冲洗水出口分流通道(122)，冲洗水入口分流通道(121)和冲洗水出口分流通道(122)各有一组，冲洗水入口分流通道(121)和冲洗水出口分流通道(122)都贯通外导流套(12)的外侧壁和内孔侧壁，冲洗水入口分流通道(121)正对动环(4)和静环(5)两者的相对面，冲洗水出口分流通道(122)正对压板(2)和内导流套(14)之间的间隔。
3.如权利要求1或2所述的耐高温机械密封装置，其特征是:还包括定位块(9)，定位块(9)的一端套在真空轴套(11)外侧壁上的定位槽内，定位块(9)的内端面可拆卸地和压盖(8)的法兰底盘固定。
4.如权利要求1或2所述的耐高温机械密封装置，其特征是:动环(4)上设有至少三个坡口(41);坡口(41)由在动环(4)上切去一深度小于动环(4)厚度、高度小于动环(4)环形内外半径之差的弓形后形成，坡口(41)和动环(4)横截面所成的夹角为0.2°?45° ;坡口(41)围绕动环(4)的中心轴线平均分布，即坡口(41)中心点的连线构成正多边形； 外导流套(12)上开有至少六个冲洗孔(42)，冲洗孔(42)分别贯通外导流套(12)的外侧壁和内孔侧壁，冲洗孔(42)的中心轴线都和中心轴线与外导流套(12)横截面外圆周处交点的切线成一 20°?45°的交角，冲洗孔(42)围绕外导流套(12)的中心轴线平均分布，即冲洗孔(42)中心点的连线构成正多边形。
5.如权利要求3所述的耐高温机械密封装置，其特征是:动环(4)上设有至少三个坡口(41);坡口(41)由在动环⑷上切去一深度小于动环⑷厚度、高度小于动环⑷环形内外半径之差的弓形后形成，坡口(41)和动环(4)横截面所成的夹角为0.2°?45° ;坡口(41)围绕动环⑷的中心轴线平均分布，即坡口(41)中心点的连线构成正多边形； 外导流套(12)上开有至少六个冲洗孔(42)，冲洗孔(42)分别贯通外导流套(12)的外侧壁和内孔侧壁，冲洗孔(42)的中心轴线都和中心轴线与外导流套(12)横截面外圆周处交点的切线成一 20°?45°的交角，冲洗孔(42)围绕外导流套(12)的中心轴线平均分布，即冲洗孔(42)中心点的连线构成正多边形。
【文档编号】F16J15/34GK104329466SQ201410445010
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年9月3日 优先权日:2014年9月3日
【发明者】夏立, 王晓 申请人:上海乐合流体机械有限公司