专利名称：一种组合式机械密封轴封箱的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种密封轴封箱，尤其涉及一种组合式机械密封轴封箱。
背景技术：
在化工泵使用过程中，大约有67%的故障是同于泵轴的机械密封失效所致。因此，化工泵用户深为更换机械密封耗资费力所困扰。如何提高各种工况下机械密封运行的寿命，是各国泵行业技术改进的主攻方向。影响化工泵机械密封寿命的原因之一是由于机械密封外圆与轴封箱内壁之间空隙太小，一方面机械密封在旋转时产生的热量不易散发，造成密封环工作表面温升过高，缩短机械密封寿命；另一方面，对于输送含有固体颗粒或纤维状物料的泵，因空隙过小常造成介质聚积，加快了密封面磨损，使机械密封过早失效。针对这个问题，世界各主要泵制造商都相继增大了轴封箱尺寸，大尺寸的轴封箱对延长机械密封的寿命起了积极作用，但是由于结构所限，轴封箱中介质流动紊乱自循环冲洗效果仍然 不好，有待进一步改进。影响机械密封寿命的另一个原因是装配和安装质量。国外在这方面的改进是采用组合式机械密封，即将轴套、机械部件等集装为一体，由机封制造商保证了装配精度后一并装在泵轴上，从而对机械密封安装人员的技术水平要求可降低，又能保证机封的安装质量。但现有的组合式机封结构复杂、制造费用高，尤其是其中的补偿元件(即弹簧)因直接与输送介质接触，在强腐蚀介质中就需用特殊材料制造，这不仅将进一步增大成本，而且仍将严重影响机械密封的寿命。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种组合式机械密封轴封箱。为实现本发明的目的一种组合式机械密封轴封箱，包括有泵轴，所述的泵轴外设置有轴套，其中所述泵轴的一端设置有叶轮，所述的叶轮后设置有轮毂；所述的轴套从轮毂向后延伸依次安装有传动座、旋转环、静环、弹簧、压盖与端盖，构成机械密封区域，所述的械密封区域外设有泵盖。进一步地，上述的一种组合式机械密封轴封箱，其中，所述的端盖通过集装片与轴套相连，所述集装片通过压紧螺钉连接有卡环。更进一步地，上述的一种组合式机械密封轴封箱，其中，所述的传动座与轴套螺纹连接；所述的旋转环通过旋转环传动座上销孔里的传动销与传动座相连；所述的静环通过静环座同时与弹簧、压盖相连。更进一步地,上述的一种组合式机械密封轴封箱，其中，所述的旋转环座与传动座之间，静环座与压盖之间均设有0型圈。更进一步地，上述的一种组合式机械密封轴封箱，其中，所述的机械密封区域内设置有导流筒，所述导流筒的一端与压盖台阶的端头连为一体，另一端伸至静环与旋转环的接触面处。更进一步地，上述的一种组合式机械密封轴封箱，其中，所述的压盖下方开有进水口，压盖上方开有出水口。再进一步地，上述的一种组合式机械密封轴封箱，其中，所述的叶轮背面延伸有背叶片。采用本发明技术方案，有如下优点1、轴封箱的大锥角空腔，不仅使机械密封置于宽敞的空腔中，而且还和叶轮上的背叶片、空腔内壁上的导流叶片配合，在轴封箱内形成强有力的自冲洗流场，冲洗效果好，不需要另为泵配置外冲洗系统，因此，特别适用于输送含固体颗粒介质的泵。2、传动座与轴套分为两件，用螺蚊连接，既便于加工传动座凹槽中的传动销孔，节省材料，又便于更换传动座以及不同材质的旋转环、静环，来适应不同输送介质 的需要。3、补偿元件(即弹簧)设计与介质隔离，降低了制造材料耐蚀性能要求和成本，节省了昂贵的特种金属。4、机封内增设的导流筒，有效地实现了机封内强制循环冷却，并与本发明的其它结构协同，进一步延长了机械密封的寿命。5、将轴套与叶轮之间的密封从常规的轴向端面密封改为径向密封，可降低制造加工精度要求，在一定范围内自由地调节叶轮轴向间隙，而不影响机封的端面比压。6、延长了机械密封和轴承的寿命。TH泵的轴径比国外相同规格的泵为细，这是IE型泵故障多的根源，我们参考美国Goulds泵厂3196系列化工泵的轴径，将泵轴加粗。7、按国外化工泵的结构，后侧轴承改用双列角接触轴承，轴承内外圈均固定，前轴承外圈轴向不固定，双列轴承本身的轴向游隙限制了轴的轴向窜动量在0. 03mm之间，这个特点减轻了轴向振动，并限制了机封端面之间的压力波动，延长机封寿命。IEJ型泵的轴承承载能力比相同规格和IH型泵增大70-110%。8、叶轮与泵轴用螺纹连接，装拆方便，叶轮入口宽敞，流动条件好。泵运转时液体的反作用力和停泵时液体倒灌的冲力均使叶轮上紧，消除了传统泵结构中的轴端叶轮螺母松动的可能，IEJ型泵也采用此先进的结构方式，并且在叶轮与轴套之间用自紧式0型圈密封，比用平垫片密封可靠。9、IH型泵的泵体和轴承座之间用中间连接座相连，使整个系列产品中轴承座的种类减少，但增加了机加工量，并产生加工误差积累。IEJ型泵将中间连接座与轴承座合为一体，同心度提高。为了能适用于较高温度的介质，国外化工泵的轴承座和轴封箱都可设置冷却夹套，有固定式和活动式两种方式，后者便于清理夹套内的水垢，并且便于根据使用条件决定是否安装水套盖板，以节省费用。IEJ型泵即采取此结构方式。为满足AP1610标准规定的泵应能连续动转至少三年的要示，泵轴穿过两个轴承盖处的密封，用常见的骨架式油封是无法达到的。因此该标准2. 9. 2. 7条规定应使用迷宫密封，禁用接触式油封，本设计泵用非接触式迷宫密封，无摩擦，使用可靠，不漏油。本发明的目的、优点和特点，将通过下面优先实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例是参照附图仅作为例子给出的。
图I是本组合式机械密封轴封箱的构造示意图。图中各附图标记的含义如下I叶轮2背叶片3轮毂4泵盖
5导流叶片6传动座7传动销孔8旋转环9旋转环座10静环11静环座12弹簧13压盖14进水口15出水口16导流筒17端盖18集装片19卡环20压紧螺钉21轴套22o型圈23泵轴24轴封箱
具体实施例方式如图I所示的一种组合式机械密封轴封箱，包括有泵轴23，在泵轴23外设置有轴套21，其与众不同之处在于本发明所采用的泵轴23的一端设置有叶轮1，在叶轮I后设置有轮毂3。并且，在轴套21从轮毂3向后延伸依次安装有传动座6、旋转环8、静环10、弹簧12、压盖13与端盖17，构成机械密封区域。同时，所述的械密封区域外设有泵盖4。结合本发明一较佳的实施方式来看，所述的端盖17通过集装片18与轴套21相连，所述集装片18通过压紧螺钉20连接有卡环19。由此，实现较佳的进行辅助固定。进一步来看,传动座6与轴套21螺纹连接,具体来说该旋转环8通过旋转环8传动座6上销孔里的传动销与传动座6相连。静环10通过静环座11同时与弹簧12、压盖13相连。这样，解决了已有技术中因传动座6与轴套21直接加工为一体，而导致的材料浪费和传动座6凹槽内传动销孔7加工困难的问题。再进一步来看，考虑到能够防止输送介质进入机械密封内，旋转环座9与传动座6之间，静环座11与压盖13之间均设有0型圈22。同时，机械密封区域内设置有导流筒16，导流筒16的一端与压盖13台阶的端头连为一体，另一端伸至静环10与旋转环8的接触面处。这样，当冷却水从压盖13的进水口 14进入就可经导流筒16的外围被引至静环10与旋转环8接触面的内侧，对其强制冷却，然后经过导流筒16与轴套21之间的环形通道，从压盖13上方的出水口 15流出。并且，压盖13等机封部件包覆在机械密封内的弹簧12采用静止式大弹簧12，位于导流筒16外侧的压盖13台阶与静环10 (实际上是静环座11)之间，由于不与输送介质接触，加之自由空间大，不仅降低了耐蚀要求，面且降低了结水垢的敏感性。同时，在压盖13下方开有进水口 14，压盖13上方开有出水口 15。叶轮I背面延伸有背叶片2。因而轴封箱24的空腔呈大锥角环形空腔。按以上结构、安装位置装配的机械密封经高速成合格产品后，就可完整安装于泵轴23上，用紧定螺钉进行轴向定位并传递泵轴23转矩使机封与轴同步旋转。为了降低制造加工精度，使泵轴23和叶轮I可在一定范围自由地轴向移动，在不影响组合式机械密封的端面比压力，轴套21的内孔与相连的叶轮I轮毂3的外圆柱面匹配，叶轮I轮毂3插入轴套21内孔后，两者之间的径向间隙用O型圈22密封。当需要调节叶轮I背叶片2与泵盖4之间的轴向间隙时，松开紧定螺钉20即可。、
从本发明的实施过程来看，当组合式机械密封装配于泵轴23上后，就与叶轮I、泵盖4 一起构成轴封箱24。该轴封箱24因泵盖4尾部为漏斗形，使之轴封箱24内的空腔呈大锥角环形空腔。泵盖4内壁上沿轴向还铸造有导流叶片5。导流叶片5为四片以上，每片都从泵盖4头向尾部延伸至旋转环8与静环10的接触面处，这样就将轴封箱24内的空腔分隔成若干个循环室，由于流体在其中的循环阻力小，再加上叶轮I上背叶片2的抽液作用，流体在每个循环室内就形成了如附图所示方向的强烈循环，既有效地带走了旋转环8与静环10之间的摩擦热，又避免了固体颗粒聚积。除此之外，导流叶片5还可减小轴封箱24中流体的有害回转功耗。为了让轴封箱24内空腔里的液体能有序流动，空腔内壁上有导流叶片5。当把组合式机械密封置于宽敞的大锥角环形空腔的轴封箱24中，旋转环8和静环10就正好处于 轴封箱24的扩大部分。叶轮I转动时，其后盖板上的背叶片2和轴封箱24中的导流叶片5配合，就可使液体介质在空腔内产生有序的强烈循环，一方面无需从泵外通入冲洗就实现了有效的自部洗，另一方面又将旋转与静环10摩擦面上产生产热量及时带走，并避免了介质中固体颗粒在旋转环8与静环10接触面积聚，造成磨损，从而延长了机械密封的寿命。此夕卜，本技术方案还将组合式机械密封中弹簧12设计成包覆在机械密封内，使之不与输送介质接触，降低了耐蚀要求和成本，同时也延长了使用寿命。通过上述的文字表述并结合附图可以看出，采用本发明后，有如下优点I、轴封箱的大锥角空腔，不仅使机械密封置于宽敞的空腔中，而且还和叶轮上的背叶片、空腔内壁上的导流叶片配合，在轴封箱内形成强有力的自冲洗流畅，冲洗效果好，不需要另为泵配置外冲洗系统，因此，特别适用于输送含固体颗粒介质的泵。2、传动座与轴套分为两件，用螺蚊连接，既便于加工传动座凹槽中的传动销孔，节省材料，又便于更换传动座以及不同材质的旋转环、静环，来适应不同输送介质的需要。3、补偿元件(即弹簧)设计与介质隔离，降低了制造材料耐蚀性能要求和成本，节省了昂贵的特种金属。4、机封内增设的导流筒，有效地实现了机封内强制循环冷却，并与本发明的其它结构协同，进一步延长了机械密封的寿命。5、将轴套与叶轮之间的密封从常规的轴向端面密封改为径向密封，可降低制造加工精度要求，在一定范围内自由地调节叶轮轴向间隙，而不影响机封的端面比压。6、延长了机械密封和轴承的寿命。TH泵的轴径比国外相同规格的泵为细，这是IE型泵故障多的根源，我们参考美国Goulds泵厂3196系列化工泵的轴径，将泵轴加粗。7、按国外化工泵的结构，后侧轴承改用双列角接触轴承，轴承内外圈均固定，前轴承外圈轴向不固定，双列轴承本身的轴向游隙限制了轴的轴向窜动量在0. 03mm之间，这个特点减轻了轴向振动，并限制了机封端面之间的压力波动，延长机封寿命。IEJ型泵的轴承承载能力比相同规格和IH型泵增大70-110%。8、叶轮与泵轴用螺纹连接，装拆方便，叶轮入口宽敞，流动条件好。泵运转时液体的反作用力和停泵时液体倒灌的冲力均使叶轮上紧，消除了传统泵结构中的轴端叶轮螺母松动的可能，IEJ型泵也采用此先进的结构方式，并且在叶轮与轴套之间用自紧式0型圈密封，比用平垫片密封可靠。9、IH型泵的泵体和轴承座之间用中间连接座相连,使整个系列产品中轴承座的种类减少，但增加了机加工量，并产生加工误差积累。IEJ型泵将中间连接座与轴承座合为一体，同心度提高。为了能适用于较高温度的介质，国外化工泵的轴承座和轴封箱都可设置冷却夹套，有固定式和活动式两种方式，后者便于清理夹套内的水垢，并且便于根据使用条件决定是否安装水套盖板，以节省费用。IEJ型泵即采取此结构方式。为满足AP1610标准规定的泵应能连续动转至少三年的要示，泵轴穿过两个轴承盖处的密封，用常见的骨架式汕封是无法达到的。因此该标准2. 9. 2. 7条规定应使用迷宫密封，禁用接触式油封，本设计泵用非接触式迷宫密封，无摩擦，使用可靠，不漏油。当然，以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。除上述实施例外，本发明还可以有其 它实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求保护的范围之内。
权利要求
1.一种组合式机械密封轴封箱，包括有泵轴，所述的泵轴外设置有轴套，其特征在于所述泵轴的一端设置有叶轮，所述的叶轮后设置有轮毂；所述的轴套从轮毂向后延伸依次安装有传动座、旋转环、静环、弹簧、压盖与端盖，构成机械密封区域，所述的械密封区域外设有泵盖。
2.根据权利要求所述的一种组合式机械密封轴封箱，其特征在于所述的端盖通过集装片与轴套相连，所述集装片通过压紧螺钉连接有卡环。
3.根据权利要求所述的一种组合式机械密封轴封箱，其特征在于所述的传动座与轴套螺纹连接；所述的旋转环通过旋转环传动座上销孔里的传动销与传动座相连；所述的静环通过静环座同时与弹簧、压盖相连。
4.根据权利要求所述的一种组合式机械密封轴封箱，其特征在于所述的旋转环座与传动座之间，静环座与压盖之间均设有O型圈。
5.根据权利要求所述的一种组合式机械密封轴封箱，其特征在于所述的机械密封区域内设置有导流筒，所述导流筒的一端与压盖台阶的端头连为一体，另一端伸至静环与旋转环的接触面处。
6.根据权利要求所述的一种组合式机械密封轴封箱，其特征在于所述的压盖下方开有进水口，压盖上方开有出水口。
7.根据权利要求所述的一种组合式机械密封轴封箱，其特征在于所述的叶轮背面延伸有背叶片。
全文摘要
本发明涉及一种组合式机械密封轴封箱，包括有泵轴，泵轴外设置有轴套，其特点是泵轴的一端设置有叶轮，在叶轮后设置有轮毂。所述的轴套从轮毂向后延伸依次安装有传动座、旋转环、静环、弹簧、压盖与端盖，构成机械密封区域，所述的机械密封区域外设有泵盖。由此，在轴封箱内形成强有力的自冲洗流畅，冲洗效果好，不需要另为泵配置外冲洗系统。这样，能够为化工泵，特别是输送高温、强腐蚀、悬浮液介质的化工泵提供一种结构设计合理，自循环冲洗效果好、成本低、寿命长的组合式机械密封和轴封箱。
文档编号F04D29/10GK102644621SQ20111003923
公开日2012年8月22日 申请日期2011年2月16日 优先权日2011年2月16日
发明者张莉华, 杨晨 申请人:张家港市飞浪泵阀有限公司