专利名称：流体机器、滑动环密封件、本体部件及密封件的固定方法
技术领域：
本发明涉及一种新的机械密封件，即用于例如使离心泵的轴空间相对于它的泵送空间密封的所谓滑动环密封件。本发明特别涉及将所述机械密封件固定在流体机器的机壳或机壳盖上、流体机器自身和所述滑动环密封件的本体部件，以及将所述滑动环密封件固定在所述流体机器上的方法。
背景技术：
下文中，流体机器是指离心泵，但是应当牢记，术语流体机器在本发明中是指具有旋转轴的所有流体处理设备，该流体处理设备这样密封，即要处理的流体不能沿轴流出设备。现有技术引入了例如滑动环密封件，如图1所示，其中，用作泵的轴密封件的滑动环密封件通常固定在泵机壳上或所述泵机壳盖上。两个或更多的六角螺钉、六角凹头螺钉或带有螺母的双头螺栓将用于安装该密封件。密封件通常通过引导件来径向定位在机壳内或机壳盖内，该引导件在机壳或机壳盖和密封件的本体部件之间，并轴向抵靠该本体部件。密封件所需的密封水导管通常在单作用密封件中位于机壳内或机壳盖内，而在双作用密封件中定位成与密封件的本体/端部部件连接。
在单作用密封件中和在双作用密封件中，轴密封件总是有位于密封件的本体或端部部件外侧的、用于固定螺钉的单独固定凸缘或压盖。当考虑泵机壳或机壳盖时，现有技术的滑动环密封件另外需要相对复杂的密封件结构以及用于密封件的固定螺钉的至少两个孔。这样的结构相对复杂且因此昂贵。
发明内容
本发明将这样消除现有技术滑动环密封件的至少一些问题，即在没有单独的凸缘部件的情况下用固定装置将密封件直接紧固在泵的机壳上或机壳盖上，优选地，该固定装置是在相对于泵的轴线的倾斜方向操作。通过所述固定装置，密封件定心成不但径向抵靠机壳或机壳盖中的引导件，并轴向抵靠凸肩或其类似物，该凸肩或其类似物布置在机壳盖或机壳的引导件中，或者与它们中的任意一个连接。这样，消除了复杂、昂贵和不需要的密封压盖，而且在机壳或机壳盖中所需的孔数目减少。因此，密封件变得更简单和更易于装配。
本发明的滑动环密封件、流体机器、所述密封件的本体部件以及将所述滑动环密封件紧固在所述流体机器中的方法的其它典型特征将在附后的权利要求中明显阐述。
下面将参考附图更详细地介绍本发明的滑动环密封件、流体机器、所述密封件的本体部件以及将所述滑动环密封件紧固在所述流体机器中的方法，附图中图1表示了作为离心泵的轴密封件的现有技术滑动环密封件；图2表示了本发明优选实施例的滑动环密封件，即所谓的单作用密封件，也作为离心泵的轴密封件；以及图3表示了本发明另一优选实施例的滑动环密封件，即所谓的双作用密封件，也作为离心泵的轴密封件。
具体实施例方式
图1表示了现有技术的、离心泵的滑动环密封件结构，通过该结构，离心泵的叶轮10区域中的泵送空间12与泵的轴空间14分离。泵送空间是指基本与叶轮10敞开连通的所有空间。换句话说，泵送空间12覆盖在叶轮10前面和后面的区域。同样，确切地说轴空间14是指与泵的轴直接连通的空间。这里，轴空间14位于滑动环密封件和轴18之间。密封件结构当然也防止要泵送的流体从机壳16和密封件之间从泵送空间泄漏至大气中。在图1中示意表示的结构中，机械密封件包括旋转滑动环单元24，该旋转滑动环单元24位于轴18上并在轴的凸肩20和叶轮10之间；非旋转滑动环单元即相对单元，该非旋转滑动环单元表示为带有密封件本体部件以及固定环30的整个组件26。实际的滑动环由附图标记28表示。上述说明总体介绍了滑动环单元，因为它们为常规技术，并包括滑动环28、保持器环和可能有的弹簧装置和/或驱动销、O形环等。因为本发明并不深入地涉及滑动环单元的内部结构，因此这里并不更详细地说明，也不会结合实际发明更详细地说明。而且，密封件包括多个O形环32(表示为与旋转滑动环单元连接，也可以与相对环单元连接)或类似密封件以及在非旋转滑动环单元和本体部件中的孔内的保持销，该销用于保证非旋转滑动环单元，即相对单元，不能随旋转滑动环单元24旋转。密封件还包括合适的弹簧装置，通过该弹簧装置来保证在滑动环对28之间的合适压力。而且，密封件包括在机壳或机壳盖16中的流体导管36。通过伸向机壳16的轴向螺栓或双头螺栓38来将滑动环密封件实际安装在泵上。一个密封件将需要两个或更多螺栓、双头螺栓或螺钉。这些螺钉，或者更准确地，它们的开口、它们的部件所需的空间，将对泵的长度有要求。
图2表示了本发明优选实施例的、所谓的单作用滑动环密封件，它包括大量与现有技术密封件相同的基本元件。在两个图中，相同附图标记用于类似元件。不过，当本发明的说明比现有技术的说明更深入时，新的附图标记也将用于相应元件。而且应当注意，为了简明，下面的说明介绍了流体机器的机壳，虽然准确的术语也可以是例如机壳盖或密封件机壳。
换句话说，图2中的滑动环密封件包括布置在轴18的凸肩20和叶轮10之间的、作为其旋转部件的旋转滑动环单元24。在附图中所述滑动环单元的简化视图实际上也包括其它元件，如现有技术部分中已经介绍。本发明的滑动环密封件的非旋转部件包括密封件的本体部件40，该本体部件40被引导抵靠在机壳16的内表面；以及非旋转相对单元42，该非旋转相对单元42被引导抵靠在本体部件40的内表面。当然，在某些情况下，非旋转相对单元也可以并不是与本体部件分开的单元，而是与本体部件成一体。而且，图中表示了多个常规密封环(例如所谓的O形环)，通过这些密封环，例如将在机壳16和本体部件40之间的空间以及在本体部件40和相对单元42之间的空间密封。
本发明密封件的轴向和径向引导将如下面所述更精确地进行。机壳16的大致轴向的、柱形的内表面在其长度的至少主要部分上工作用作引导表面44，本体部件40在工作时与内表面接触，本体部件40抵靠该引导表面44而足够精确地径向定心。所述引导表面44终止于凸肩46，在该凸肩46处，机壳16的内表面的半径减小。换句话说，在凸肩46处，机壳16的内表面44在远离叶轮10时收敛。本体部件40在凸肩48处的半径减小与所述凸肩46相对应，因此，通过所述凸肩46和48来进行轴向定位。上述引导通过用合适装置将本体部件40固定或紧固在机壳16上来保证，这样，固定装置迫使两个引导件同时相互抵靠。所述固定或紧固装置优选是穿过机壳16的倾斜孔50而紧固至本体部件40的倾斜螺纹孔52中的螺钉54。优选是，螺钉54将本体部件40拉靠在引导表面44上和机壳16的凸肩46上。
图2中所示的本发明优选实施例的滑动环密封件的特征在于具有在密封件的本体部件40中的凸肩48和螺纹孔52。凸肩48的特征在于密封件可通过该凸肩而轴向定位。当研究该目标时，应当知道除了所示的圆锥形凸肩之外，也可以由径向凸肩来实现，或者甚至凸肩由本体部件的端表面代替，该端表面定位成抵靠在机壳的相应表面，或者抵靠在布置成与机壳相连的相应表面。不过，实际上图中所示的锥形凸肩仍是最佳选择。如前所述，本发明的密封件的另一基本元件是在密封件的本体部件40中的螺纹孔52，该螺纹孔52设置在相对于轴向和径向方向倾斜的位置。螺纹孔52相对于本体部件的轴线方向的倾斜角为大约5-85度，优选是15-75度。所述螺纹孔主要位于沿本体部件的轴线延伸的平面内，但是当然，该孔也可以由于某些原因而位于某其它可用平面内。因此，上述倾斜角度通过利用孔，更确切地说是通过孔的轴线，在平行于孔轴线并沿本体部件轴线延伸的平面上的投影来确定。
根据本发明的优选实施例，螺纹孔的方向垂直于本体部件的圆锥形凸肩表面，因此，穿过机壳中的孔而伸向螺纹孔的固定螺钉沿垂直方向将本体部件的凸肩拉靠在机壳的相应凸肩上。螺纹孔52和机壳16中的孔50的方向很重要，即当紧固螺钉54时，密封件的本体部件40在径向和轴向方向上都紧固就位。
图3表示了本发明另一实施例的、所谓的双作用滑动环密封件。实际上，该密封件的结构与图2中所示的单作用密封件非常类似。问题实际上是将另一对滑动环作为第一滑动环的镜像图像而添加在图2所示的密封件的右侧，即添加在面对泵轴承的一侧。换句话说，在图3的实施例中，第一旋转滑动环单元24′布置在轴18的凸肩20和叶轮10之间，非旋转相对环单元42′在朝着泵的轴承组件运动时定位成抵靠该第一旋转滑动环单元24′，该相对环单元42′支承在本体部件40′上，该本体部件40′被引导抵靠在密封机壳的内表面。第二旋转滑动环单元24″位于本体部件40的右侧，并在相对环单元42′和轴18的第二凸肩64之间。换句话说，在非旋转相对环单元42的两端都提供有滑动环。以与图2的实施例正好相对应的方式，本体部件40′通过使它的凸肩抵靠在机壳16的凸肩上而被轴向支承，并径向抵靠在机壳的引导表面上。本体部件也同样通过以倾斜位置布置于机壳的孔50及本体部件40′的螺纹孔内的螺钉来固定。因此，相对单作用密封件所示的变换也可以用于双作用密封件中。
图2和3还表示了密封水导管，润滑密封表面的密封水通过该密封水导管而供给滑动环。在图2中，密封水导管60位于泵的机壳16中或在机壳盖中，因此它将流体送向在密封件和机壳之间的空间12，而在图3中，密封水导管60′藉由布置在机壳16中的通道，引导流体通过位于密封件的本体部件40′中的开口62，送向在密封件和轴18之间的空间14。当然，在图2和图3的实施例中还有第二密封水导管，通过该第二密封水导管，流体从它被送向的空间内排出。
除了图2和3中所示的方式，其中，密封件可以在泵的、对着叶轮的端部处进行安装和维修，本发明实施例还可以用于使得密封件能够至少在泵的、对着轴承组件的部分端部处进行装配、拆卸或维修。实际上，只需要进行的变化如下。首先，凸肩将象图2中的凸肩48一样布置在机壳上或机壳盖上，但是布置在相对于密封件的本体部件的相反侧，即在本体部件和叶轮之间。机壳或机壳盖的直径在所述凸肩处朝着叶轮减小，这样，密封件的本体部件可以推靠在凸肩上，以便由此获得所需的轴向支承。径向支承以与前述实施例相同的方式沿位于密封件的本体部件和机壳或机壳盖之间的引导件来提供。当然，也可以使该结构提供有与图2和3的实施例中正好相同的倾斜固定螺钉，但是实际上，因为螺钉将从叶轮方向紧固在密封件的本体部件上，由于机壳的相对较小的轴向尺寸而很难实施，。
换句话说，在上述实施例中，使密封件的本体部件抵靠在引导表面的紧固优选地将以与图2和3的实施例不同的方式来进行。因为本体部件必须推向叶轮，因此例如通过螺钉的紧固必须以相反方式来进行。在本发明的该实施例中，密封件的机壳或机壳盖提供有螺纹孔，螺钉紧固在该螺纹孔中，这样，螺钉将密封件的本体部件推向叶轮，换句话说推靠在机壳或机壳盖的上述凸肩上。同时，本体部件还被螺钉在该本体部件的、与螺钉相反的一侧，推靠在机壳或机壳盖的内部引导表面上。通常，该实施例并不需要在本体部件中提供螺纹孔，而是只提供盲孔、凹进、绕本体部件的大致周向的槽或者相应但更短的槽就足够了。因此，所述固定装置的特征是它与紧固在机壳或机壳盖的螺纹孔中的螺钉的优选圆锥形末端共同工作，这样，当通过所述固定装置而更深地紧固螺钉时，螺钉将轴向和径向地紧固本体部件。而且，值得说明的是，在泵的机壳或机壳盖的螺纹孔中的螺钉的方向几乎可以为包括径向方向的任意方向，因为例如通过具有径向方向和圆锥形末端的螺钉，也可以进行密封件的本体部件的倾斜紧固。甚至螺钉的圆锥形末端或以其它合适方式形成的螺钉的末端与槽、凹进或孔的侧表面或侧边缘一起实现本体部件的轴向和径向紧固。
由上述可知，可以发展一种比现有的滑动环密封件更简单的滑动环密封件。本发明的滑动环密封件也比现有结构更便宜且占用更小空间。尽管已经通过实例并结合目前认为是优选的实施例来介绍了本发明，但是应当知道本发明并不局限于所述实施例，本发明的特征和本发明范围内的、如下附权利要求所界定的其它装置的各种组合和/或变化也将覆盖在本发明的范围内。对于下附权利要求，应当理解，权利要求中使用的词语“壳体”的意思将覆盖通常理解为应用点的所有元件、部件、机壳或机壳盖，滑动环密封件固定在该壳体上。
权利要求
1.一种机械密封件，即所谓的滑动环密封件，包括至少一个旋转滑动环单元(24、24′、24″)；本体部件，通过该本体部件将所述密封件固定在该密封件的壳体(16)上；以及至少一个非旋转相对单元(42、42′)，该非旋转相对单元与所述本体部件分离或与所述本体部件连接，其特征在于，所述本体部件(40、40′)提供有倾斜固定装置(52)，所述本体部件(40、40′)通过该倾斜固定装置(52)轴向和径向地紧固在所述壳体上。
2.根据权利要求1所述的机械密封件，其特征在于在本体部件(40、40′)中的所述固定装置是螺纹孔。
3.根据权利要求1所述的机械密封件，其特征在于在本体部件(40、40′)内的所述固定装置是凹进、大致周向的槽或盲孔。
4.根据权利要求1所述的机械密封件，其特征在于所述螺纹孔(52)的方向与轴向方向成5-85度角。
5.根据前述任意一项权利要求所述的机械密封件，其特征在于本体部件(40、40′)还提供有凸肩(48)或端表面，密封件通过该凸肩或端表面而轴向支承在壳体上。
6.根据前述任意一项权利要求所述的机械密封件，其特征在于它包括两对滑动环，且本体部件(40、40′)提供有用于向轴空间(14)提供密封流体和从该轴空间排出密封流体的装置。
7.根据前述任意一项权利要求所述的机械密封件，其特征在于它还包括与固定装置(52)一起工作的螺钉(54)，用于将密封件的本体部件(40、40′)轴向和径向地紧固在壳体上。
8.一种滑动环密封件的本体部件，它提供有非旋转滑动环单元和用于将所述滑动环密封件紧固在它的壳体上的装置，其特征在于所述本体部件(40、40′)提供有倾斜固定装置(52)。
9.根据权利要求8所述的本体部件，其特征在于用于固定本体部件(40、40′)的所述装置是本体部件中的螺纹孔(52)或凹进或大致周向的槽或盲孔。
10.根据权利要求8所述的本体部件，其特征在于所述螺纹孔(52)的方向与轴向方向成5-85度角。
11.根据权利要求8-10中任意一项所述的本体部件，其特征在于本体部件(40、40′)还提供有凸肩(48)或端表面，密封件通过该凸肩或端表面轴向地支承在它的壳体上。
12.根据权利要求8-11中任意一项所述的本体部件，其特征在于在本体部件(40、40′)中用于将滑动环密封件定心在它的壳体内的装置是本体部件的大致柱形的外表面。
13.一种流体机器，包括旋转轴(18)和至少用于封闭该轴(18)的滑动环密封件的部件(16)，其特征在于倾斜的固定装置(50)布置在所述部件(16)上，用于将滑动环密封件紧固在所述部件(16)上。
14.根据权利要求13所述的流体机器，其特征在于大致柱形的引导表面(44)布置在所述部件的内表面上，用于径向定位密封件；以及用于轴向定位该密封件的凸肩(46)布置在所述部件的内表面上或者至少与所述部件连接。
15.根据权利要求13或14所述的流体机器，其特征在于所述固定装置是无螺纹孔(50)。
16.根据权利要求13-15中任意一项所述的流体机器，其特征在于滑动环密封件布置在所述部件(16)内部，该滑动环密封件的本体部件(40、40′)有倾斜螺纹孔(52)。
17.根据权利要求13或14所述的流体机器，其特征在于在部件(16)中的所述固定装置是螺纹孔。
18.根据权利要求17所述的流体机器，其特征在于滑动环密封件布置在所述部件(16)内部，该滑动环密封件的本体部件有用于将本体部件紧固在所述部件(16)内部的装置。
19.根据权利要求18所述的流体机器，其特征在于本体部件的所述紧固装置是本体部件中的凹进、大致周向的槽或盲孔。
20.根据权利要求13-19中任意一项所述的流体机器，其特征在于用于固定和紧固装置的促动器是螺钉(54)，通过该螺钉，滑动环密封件通过它的本体部件(40、40′)而轴向和径向地紧固在它的壳体上。
21.根据权利要求13-20中任意一项所述的流体机器，其特征在于滑动环密封件布置在所述部件的内部，且在该密封件的本体部件(40、40′)中存在凸肩(48)或端表面，该凸肩(48)或端表面与部件(16)的凸肩(46)一起工作，用于将密封件定位在所述部件(16)的内部。
22.根据权利要求13-21中任意一项所述的流体机器，其特征在于所述部件(16)是离心泵的机壳或机壳盖。
23.根据权利要求13-22中任意一项所述的流体机器，其特征在于密封水导管(60、60′)布置在部件(16)中，用于将密封水供给该滑动环密封件。
24.根据权利要求13-23中任意一项所述的流体机器，其特征在于开口(62)布置在本体部件(40′)上，用于将密封水供给轴空间(14)。
25.一种将滑动环密封件通过它的本体部件(40、40′)而紧固在包围流体机器的轴(18)的部件(16)上的方法，其特征在于所述本体部件(40、40′)以这样的方式紧固在所述部件(16)内部，即同时进行径向和轴向的紧固。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于通过沿部件(16)中的引导表面(44)拉动滑动环密封件的本体部件(40、40′)来进行所述紧固，这样，本体部件(40、40′)的凸肩(48)或其类似物和部件(16)的凸肩(46)或其类似物相互压靠。
27.根据权利要求25所述的方法，其特征在于通过沿部件(16)中的引导表面推动滑动环密封件的本体部件来进行所述紧固，这样，本体部件的凸肩或其类似物和部件(16)的凸肩相互压靠。
全文摘要
本发明涉及一种新的机械密封件，即所谓的滑动环密封件，它用于例如使得离心泵的轴空间相对于泵送空间密封。本发明特别涉及定心所述机械密封件和/或将所述机械密封件固定在所述离心泵的机壳上以及用于该安装的本体部件。本发明的机械密封件包括至少一个旋转滑动环单元(24、24′、24″)；本体部件，所述密封件通过该本体部件而安装在所述机壳(16)上；以及至少一个分离的相对环单元(42、42′)或静止地安装在所述本体部件上的相对环单元，其特征在于，所述本体部件(40、40′)提供有倾斜固定装置(52)，本体部件(40、40′)通过该倾斜固定装置(52)而轴向和径向地紧固在所述壳体上。
文档编号F04D29/12GK1865738SQ20061007734
公开日2006年11月22日 申请日期2006年4月29日 优先权日2005年4月29日
发明者H·曼尼宁 申请人:苏舍泵有限公司