专利名称：一种双端面机械密封的制作方法
技术领域：
本发明涉及旋转轴用的机械密封，具体说是一种双端面机械密封。
背景技术：
在工业生产中，特别是在石油化工生产中，为了保证生产安全和保护生态环境不受污染破坏，对于那些输送各种流体介质的转动设备，各种机械密封的使用往往成为首选，因为这些公知的机械密封密封效果好，可以做到零泄漏，但是在输送那些不清洁而且是高温易燃易爆，有毒有害的流体介质，或是工况恶劣，即间断运行，易抽空，易振动的转动设备上要想把公知的这些机械密封结构使用好就必须增加封油系统，才有可能使这些公知的机械密封实现较好的使用效果，这样做的结果不仅增加了机械密封使用和维护的成本，而且并没有从本质上消除现在公知的这些机械密封端面易开启或波纹管会破裂的安全隐患，特别是在高温油泵上，如果因端面开启过大使封油向外部环境泄漏过多也会引起失火这样的 安全事故，而封油向设备内部泄漏过多也不行，这不仅会影响产品的质量，甚至还会引起设备抽空使生产工艺发生波动影响平稳生产，发生操作事故。
发明内容
本发明的目的是提供一种密封效果好，可以不用或少用封油也能安全可靠长寿命运行的一种双端面机械密封。所述双端面机械密封，其标准结构由定位盘根结构，双端面密封结构和定位锁紧结构三大部分组成，其特征是静环锁紧螺钉将盖板和静环在定位销和静环密封圈的配合下锁紧在密封套的底部，在盖板与静环的内圈构成环状凸形槽与轴套前端外圆面的环状凹形槽组成的环状矩形槽内嵌入了相应的盘根构成了定位盘根结构，固定了轴套在机械密封中的轴向位子；由静环、动环和补偿环串连套在轴套上装在密封套和压盖用螺纹联接形成的封闭密封腔中，动环与轴套采用拨叉连接其外径凹槽中和密封套内径配有动环浮动盘根并在动环密封圈组件与补偿环密封圈的配合下构成了双端面密封结构；由申入压盖背孔中与补偿环尾部形成拨叉连接并装有小弹簧的弹簧座与锁紧定位盖贴紧并由拧紧在压盖上的锁紧螺栓和锁紧螺母构成了定位锁紧结构。动环在拨叉的作用下和轴套一起转动并同时可以在轴向沿着轴套外圆面前后(也可说是左、右)滑动，因而在轴套发生前后串动时可以始终保持在原位，实现了动环的轴向浮动，使动环与静环和补偿环形成的左、右两个端面间隙始终保持在工作状态。当锁紧定位盖被锁紧后，装有小弹簧的弹簧座在弹簧力的作用下只能向前推动补偿环并将补偿环端面与动环右端面，动环左端面和静环端面组成的两对摩檫副贴紧形成微米级的工作间隙，由于摩擦副都是用耐磨的硬质材料组成，因而其端面间隙只会在长时间工作中因磨损而缓慢增大，但由于弹簧力的作用却可以即时得到补偿，因而即使在泵抽空引起转轴发生剧烈振动时本机械密封的端面间隙也是不可能被突然开启变大的，同时在E处即弹簧座与锁紧定位盖贴合面可以很容易检测到端面工作间隙状态，当这个间隙变大时，说明摩擦副磨损较大，此时可重新通过锁紧螺栓和锁紧螺母对锁紧定位盖重新定位，使其间隙归零，从而实现了机械密封的在线修复功能。由以上的结构特征进一步说明当轴套由定位螺钉固定在转轴上和轴一起转动时，被密封的介质只能依次通个由定位盘根与轴套之间的间隙，静环、动环、动环浮动盘根间隙和补偿环构成的左、右两对摩擦付形成的端面间隙泄漏到由补偿环内圆与轴套外径圆柱面在弹簧座密封圈和弹簧座及锁紧定位盖配合下构成的冷却腔中，并由从压盖冷却水入口进入的冷却水冷却后从压盖上冷却水出口冲走，由于定位盘根与轴套之间的间隙很小因而可以有效的将介质中的硬质杂质过滤掉，从而使进入端面的介质保持清洁，而端面间隙在定位锁紧结构的作用下可以始终保持在微米级的工作状态使介质只可能极少量的通过，因而这种双端面机械密封不仅密封效果好，易于实现零泄漏，而且不会产生端面间隙迅速开启变大导至介质大量外泄即通常说的端面打开的安全隐患，因此具有很强的防抽空抗振动性能，所以是可以省掉封油就·能保证机械密封长寿命安全可靠工作的。本发明的优点是结构紧凑，彻底消除了公知的机械密封存在的端面易开启，防抽空能力弱的安全隐患，不仅安全可靠寿命长而且机械密封使用和维护成本大幅下降，因而具有广泛的使用价值。
图I是本发明的标准结构示意图，图2是从图I右端看的轴向正视示意图，图3是本发明的适用于悬臂泵的简易结构示意图，图4是本发明的又一种简易结构示意图。图中；1_轴套，2-静环拧紧螺钉，3-盖板，4-定位销，5-定位盘根，6-静环密封圈，7-静环，8-动环浮动盘根，9-动环密封圈组件，10-动环，11-密封套，12-补偿环，13-补偿环密封圈，14-压盖密封圈，15-压盖，16-弹簧座密封圈，17-压盖螺栓，18-弹簧座，19-小弹簧，20-锁紧定位盖，21-防尘圈，22-轴套紧定螺钉，23-锁紧螺栓，24-锁紧螺母，25-轴套密封圈组件，26-轴套前端密封圈，27-轴套密封垫片，28-底套，A、A'-封堵介质出入口，B，(C)、B' (C')-冷却水出入口，E-端面间隙监测圈。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步的说明；如附图I所示是整个设备在双端面机械密封部分的标准结构示意图，压盖15是用压盖螺栓17固定在静止的设备本体上的并将压盖密封圈16压紧防止被密封的介质从此处泄漏，轴套I是用轴套紧定螺釘22固定在设备的转轴上随轴一起转动，轴套密封圈组件25和轴套前端密封圈26可以有效的防止被密封的介质从轴套与轴的径向间隙中泄漏，静环7、动环10和补偿环12就被串联的装在由密封套11、压盖15、弹簧座18和轴套I构成的封闭的环状空间中，由静环紧定螺釘2在定位销4的帮助下将盖板3和静环7锁紧在密封套11的底部并将静环密封圈6压紧保证被密封的介质不能从此处泄漏同时将定位盘根5锁在由盖板3、静环7和轴套I前端构成的环状矩形槽内使轴套I与机械密封的各个零件的位置都得到了相对的固定，密封套11和压盖15是用螺纹紧密连接的，因此整个发明结构具有如下特征当把锁紧定位盖20将弹簧座18的小弹簧19压紧使端面间隙监测圈E处于零的状态时(这个E实际上就是弹簧座18与锁紧定位盖20的贴合面)就表示小弹簧处于正常的工作状态，此时动环10、静环7和补偿环12所构成的左、右两个端面也贴紧了，不过这个贴紧是有条件的，那就是在装配时两个端面是要涂上清洁的润滑油的，看起来两个端面是贴紧了，实际上两个端面间是有一层油膜的，而这个油膜厚度正是端面工作的间隙，所以锁紧定位盖20是不能被锁紧螺栓23拧得过紧的，其紧力要由锁紧螺母24来控制，也就是在拧锁紧螺栓23时要盘车保证转动正常后用锁紧螺母24将锁紧螺栓23固定住，从而实现密封锁紧定位的目的，从这个过程中我们可以看到它是不需要考虑留热胀余量和轴串对密 封工作时的影响的，因为密封套11和静环7、动环10及补偿环12都是用热脹糸数相同的材料制成的，而嵌在静环7、动环10及补偿环12上的摩擦副都是用热脹系数很小的高硬度耐磨材料制成的，当受热时密封套11和静环7、动环10及补偿环12的热脹伸長方向正好相反而互补，而动环10和轴套I是用拨叉连接只能随轴套转动但可以在轴向沿轴套左、右滑动，动环密封圈组件9只起阻止介质从动环10与轴套I所形成的环状径向间隙中泄漏的作用，所以轴在设备抽空时易发生的轴向振动或串动不会对动环10的轴向位置产生影响，也就是说两个端面间隙不会受强力而改变，正是如此，本发明的机械密封在安装时不用象现在公知的机械密封那样留下安装间隙(而这个间隙通常都在2毫米左右)而使这个间隙直接控置在2微米级的油膜状态，从而彻底消除了机械密封端面易开启很大的安全隐患，再加上定位盘根的过滤作用使介质中的大的硬质颗粒很难进入端面间隙中，所以在没有封油的状况下本发明的机械密封也能安全可靠的长寿命工作，当端面磨损使间隙有可能增大时，完全可从密封间隙监测圈E处观测到，此时只需短暂停机对定位锁紧机构重新调整一下使E处归于零就又可使密封处于初装状态下继续工作了，所以本发明的机械密封还有很好的在线修复能力，在设备输送热油或易然易爆的介质时，只需将冷却水引入就可保证生产的安全性了，同时由于两个端面是串连工作的，介质只能依次从左端面进入右端面，端面间隙始终都保持在很小的状态下而且还有很强的互补性，即左端面间隙变大时，右端面间隙必然变小，因为在定位锁紧机构的作用下静环7和补偿环12的两个端面轴向距离是一个定值，动环的轴向尺寸也是一个定值并且就嵌在中间，显然这两个端面间隙是不可能同时增大的，因而介质泄漏量不可能突然增大且可始终保持在标准范围内由冷却水带走，如果被输送的介质是有毒有害绝对不允许泄漏到大气环境中时，就可将封堵介质从封堵介质入口 A引入，此时封堵介质压力只须比被密封的介质压力大O. 05 O. IMPa就可以了，由于处于被密封的左端面间隙很小且不可能开启很大，又加上封堵介质压力只比被密封的介质压力大O. 05 O. IMPa,再加上动环浮动盘根8的节流作用所以封堵介质是很难大量进入设备内的，只有少量的封堵介质泄漏残液会被冷却水带走，所以本发明的这种双端面机械密封的封堵介质耗量也是很小的，只要被密封的介质与水不发生排斥和化学变化，封堵介质完全可用冷却水而不用封油是完全可行的，此时在封堵介质出口 A'接上冷却水管并装上控制阀控制水量和压力，就能使冷却水起到很好的封堵和冷却作用，不仅能实现介质的零泄漏，还能节省用水，当设备输送深冷易汽化的介质时，只须从封堵介质入口 A引入适量蒸汽就可正常工作了，如果采用干气密封，则只需在封堵介质入口 A引入阻隔气，在冷却水入口 B或C引入氮气并由B'或Ci出口引出通入火矩管网就能实现干气密封了。
图3是适合安装在悬臂泵上的本发明的一种简易结构示意图，其结构特征是静环7和密封套11合二为一，即把耐磨环直接镶嵌在密封套底部，构成带静环的密封套(7、11)省掉了静环密封圈6，定位盘根5，定位销4，盖板3和静环拧紧螺钉2，轴套I则和公知的悬臂泵密封轴套一样由轴用螺母锁紧在轴上，只是此时轴套前端铣成槽形和动环10形成拨叉连接，使动环既能随轴旋转，又能沿轴向在一定尺寸范围内左、右移动，在压盖的配合下，在静环密封套(7、11)内和补偿环12构成双端面密封。图4则是本发明的又一种简易结构示意图，和图3结构相比，所不同的是轴套还是用轴套紧定螺钉22拧紧在轴上和轴一起旋转，其结构特征是防尘圈21是由可以剖分成两半的金属耐磨环组成，装在轴套的凹槽中并固定在锁紧定位盖内圆孔内，固定好轴套在双端面机械密封中的轴向位置防止其脱出。所以，本发明同现有公知的双端面机械密封相比仅在结构上进行了简单的改进，制造成本和工艺并未有大的变化就使双端面机械密封的使用可靠性，安全性得到了显著的提高和保证，并增强了双端面密封的在线修复能力，降低了运行维护成本且可根据不同的 被密封介质使用不同的封堵介质而不用或少用封油，只要零件和摩擦副材料选择得好，端面比压合理，本发明的双端面机械密封就具有广泛的使用前景和优异的使用效果。
权利要求
1.所述双端面机械密封，其标准结构由定位盘根结构，双端面密封结构和定位锁紧结构三大部分组成，其特征是静环锁紧螺钉(2)将盖板(3)和静环(7)在定位销(4)和静环密封圈(6)的配合下锁紧在密封套(11)的底部，在盖板与静环的内圈构成环状凸形槽与轴套前端外圆面的环状凹形槽组成的环状矩形槽内嵌入了相应的盘根(5)构成了定位盘根结构，固定了轴套在机械密封中的轴向位子；由静环、动环(10)和补偿环(12)串连套在轴套(I)上装在密封套和压盖(15)用螺纹联接形成的封闭密封腔中，动环与轴套采用拨叉连接其外径凹槽中和密封套内径配有动环浮动盘根(8)并在动环密封圈组件(9)与补偿环密封圈(13)的配合下构成了双端面密封结构；由申入压盖背孔中与补偿环尾部形成拨叉连接并装有小弹簧(19)的弹簧座(18)与锁紧定位盖(20)贴紧并由拧紧在压盖上的锁紧螺栓(23)和锁紧螺母(24)构成了定位锁紧结构。
2.根据权利要求1，动环在拨叉的作用下和轴套一起转动并同时可以在轴向沿着轴套外圆面前后(也可说是左、右)滑动，其特征是在轴套发生前后串动时可以始终保持在原位，实现了动环的轴向浮动，使动环与静环和补偿环形成的左、右两个端面间隙始终保持在工作状。
3.根据权利要求1，当锁紧定位盖被锁紧后，装有小弹簧的弹簧座在弹簧力的作用下只能向前推动补偿环并将补偿环端面与动环右端面，动环左端面和静环端面组成的两对摩檫副贴紧形成微米级的工作间隙，其特征是在E处即弹簧座与锁紧定位盖贴合面可以很容易检测到端面工作间隙状态，当这个间隙变大时，说明摩擦副磨损较大，此时可重新通过锁紧螺栓和锁紧螺母对锁紧定位盖重新定位，使其间隙归零，从而实现了机械密封的在线修复功能。
4.根据权利要求1，本发明的标准结构也可采用图3所示的简易结构安装在悬臂泵上，其特征是静环(7)和密封套(11)合二为一，即把耐磨环直接镶嵌在密封套(11)底部，构成带静环的密封套(7、11)省掉了静环密封圈￠)，定位盘根(5)，定位销(4)，盖板(3)和静环拧紧螺钉(2)，轴套(I)则和公知的悬臂泵密封轴套一样由轴用螺母锁紧在轴上，只是此时轴套前端铣成槽形和动环(10)形成拨叉连接，使动环既能随轴旋转，又能沿轴向在一定尺寸范围内左、右移动，在压盖(15)的配合下，在静环密封套(7、11)内和补偿环(12)构成双端面密封，而定位锁紧结构则和标准结构一样。
5.根据权利要求1，本发明的标准结构也可采用图4所示的简易结构安装在适宜使用的设备上，其特征是和图3结构相比，所不同的是轴套还是用轴套紧定螺钉(22)拧紧在轴上和轴一起旋转，防尘圈(21)是由可以剖分成两半的金属耐磨环组成，装在轴套的凹槽中并固定在锁紧定位盖(20)内圆孔内，固定好轴套在双端面机械密封中的轴向位置防止其脱出。
全文摘要
所述一种双端面机械密封，其标准结构由定位盘根结构，双端面密封结构和定位锁紧结构三大部分组成。动环(10)在拨叉的作用下和轴套(1)一起转动并同时可以在轴向沿着轴套外圆面前后(也可说是左、右)滑动，因而在轴套发生前后串动时可以始终保持在原位，实现了动环的轴向浮动，使动环与静环(7)和补偿环(12)形成的左、右两个端面间隙始终保持在工作状态。不仅密封效果好，使用范围广泛，还能不用和少用封油就能实现安全可靠长寿命运行，同时也能为用户减少双端面机械密封的使用和维护费用带来好的经济效益。
文档编号F04D29/10GK102913475SQ20111022329
公开日2013年2月6日 申请日期2011年8月5日 优先权日2011年8月5日
发明者韩乐工 申请人:韩乐工