一种前吸式离心料浆泵轴密封结构的制作方法

本实用新型涉及耐磨离心料浆泵，尤其涉及前吸式耐磨离心料浆泵的轴密封结构。

背景技术：

目前，国内化工、冶炼、环保等行业中各类料浆的输送仍然常选离心式料浆泵输送，因为无其它密封性能好、使用寿命长的泵可选，而且现在市售的离心料浆泵确实长期存在着密封易损坏、冷却水易外泄、寿命不长的缺点。

料浆离心泵常用转轴密封主要有两种形式：一种为带有动环、静环摩擦釜的机械密封（如图1），另一种为套于轴套上的动力密封（如图2）。

用于轴上的机械密封又分为单端面机械密封和双端面机械密封，单端面机械密封用于输送带固相颗粒的料浆时，使用寿命不长。因为泵在旋转运行时，一是不耐料浆颗粒，泵腔内带压力的料浆的细小颗粒容易进入机械密封动静环之间的密封端面上，损坏机封的动静环，料浆进入动静环端面的诱发因素有震动、气蚀等；

双端面机械密封采用前后两组机械密封，两组机械密封构成冷却水密封腔，并设置有冷却水进出口，其优点在于后组机械密封因为不接触料浆，不会有细小颗粒进入动静环之间的密封端面，能极好的密封带压力的冷却水，其缺点在于：一、前组的机械密封在密封料浆时寿命不长（同单端面机封相比），料浆会进入动静环的工作面损坏机封；二、后端密封冷却水的机械密封不能脱水运行，一旦脱液即刻损坏，因此50%的双端面机封用于输送料浆的密封均产生冷却水断流而损坏机封。

动力密封在料浆离心泵在使用时一般采用两组K型动力密封，并在两组K型动力密封之间设置冷却水循环装置，其缺点在于：后组K型动力密封不能密封冷却水，使用寿命不长，冷却水会外泄。原因：能密封浆体是前组K型动力密封前设置有副叶轮或和叶轮背叶片，为K型动力密封的唇形橡胶圈减压，使得密封料浆的唇形橡胶圈唇口上无压强，因此前端密封料浆的橡胶圈不会磨损，寿命长，而密封冷却水的橡胶圈因冷却水无减压设置，冷却水等压于自来水，水压超过0.1MPa，因此，造成密封水的橡胶圈唇口承压，进而使唇口密贴在轴套上，在转轴的作用下，产生摩擦、磨损，进而产生漏水损坏。因此致使带冷却水的唇形密封很容易引起冷却水外泄，业内有十泵九漏之说，这个漏，其实就是指的冷却水的泄漏。

综上所述，单纯利用机械密封和动力密封均无法同时解决料浆泄漏、冷却水泄漏、停水空转的问题，业内输送料浆的离心泵，至今仍无理想的轴密封可以选择，仍选不到密封能抗料浆颗粒、使用寿命长、冷却水又不外泄的理想的、输送料浆的离心泵轴密封。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种适用于前吸式离心料浆泵，同时具备可使离心料浆泵能输送带颗粒的浆料、防止冷却水泄漏以及能空转运行不损坏的轴密封结构。

为实现本实用新型目的，提供了以下技术方案：一种前吸式离心料浆泵轴密封结构，安装于泵体内的主轴上，泵体流体吸入口开设于泵体前端，流出口开设于泵体侧壁上，伸入泵体内腔的主轴端部安装有叶轮，叶轮上设置有叶轮副叶片和/或副叶轮，其特征在于包括套接于主轴上的用于密封料浆的动力密封、用于密封冷却水的机械密封以及将动力密封和机械密封衔接构成一个冷却水密封腔的密封组件，动力密封位于叶轮后侧，机械密封位于动力密封后侧，密封组件上设置有冷却水进口和冷却水出口。

通过叶轮副叶片和/或副叶轮进行减压，使动力密封的唇形橡胶圈唇口上无压强，防止唇口磨损，使浆料无法进入冷却水密封腔内，从而使后部的机械密封不会因为震动、气蚀等因素在动静环的密封端面进入浆料颗粒造成磨损，同时后部的机械密封克服了动力密封由于冷却水水压超过0.1MPa，造成唇口承压而冷却水泄露的问题，从叶轮副叶片和/或副叶轮、动力密封、机械密封的安装排布的整个设置，同时解决了现有技术中料浆泄露和冷却水泄露的两大问题，整个技术特征的布置是循序渐进的，脱离任何一个或者次序发生变化均无法实现防止料浆泄露和冷却水泄露的目的。

作为优选，动力密封为唇形橡胶密封圈，数量设置为1个或并列的多个，唇形橡胶密封圈与密封组件配接密封。

作为优选，唇形橡胶密封圈设置为并列的2个，唇形橡胶密封圈唇口同向并朝向输送液体的方向或者相邻唇形橡胶密封圈唇口呈相反方向。

作为优选，唇形橡胶密封圈内置有钢骨架。

作为优选，机械密封包括动环、静环，静环与动环配合压紧密封，静环与密封组件配接密封。

作为优选，动环外周设置有散热部，散热部上设置有能生风散热的翅、孔、槽的一种或组合。作为优选，动环和/或散热部为高导热系数材料。作为近一步优选，高导热系数材料为石墨、铜、铝或金属合金。在动环外周设置散热部可有效将动静环的温度传导到散热部上，让流动的风把热量带走，使动静环在干运转时，温度控制在80℃以下的安全范围内，从而使其具备在冷却水停用的空车情况下，有效防止机械密封磨损，并且正是有了前部动力密封后部机械密封的结构，动力密封的唇形橡胶密封圈有效防止料浆和酸性物质进入后部的机械密封，使机械密封不必再选择耐磨性能高但导热系数低的材质，进而可选择导热系数好的密封材料（例如铜、石墨等），而常用的陶瓷、硬质合金等材料虽然硬度很高，耐磨性、防腐性很好，但是导热系数很差，风冷产生的冷却效果极差。

作为优选，冷却水进水口小于冷却水出水口。为了节省外接冷却水的用量，在满足组合密封冷却功能的前提下，减少冷却水的消耗量，较有效的方法是对冷却水进口的通孔大小调节控制，可把冷却水进口的通孔控制在2～6mm之内，具体根据外接冷却水的压力确定。

本实用新型结构原理：本实用新型把唇形橡胶密封、带动静环的机械密封、冷却水冷却体系的三种不同功能的密封部件组合在一起，就成一种多功能的组合密封：唇形橡胶密封圈耐腐蚀、耐磨损，就把它设置在与输送料浆接触的部位，承担密封输送料浆泄漏的功能；带动、静环的机械密封部件不耐固体颗粒物的冲刷，把它设置在密封的后端，起到密封冷却水的功能，由于冷却水中无固体颗粒物，因此机械密封的使用寿命可大幅度延长，冷却水也不会泄漏；设置在唇形橡胶密封与机械密封之间的冷却水过流通道，能对唇形橡胶密封圈和机械密封的动环、静环进行冷却冲洗，一举二得，既冲洗了唇形橡胶密封圈，也冷却了机械密封的动环和静环。这样的功能优化组合形成了一套能输送料浆、密封性能好、使用寿命长、又不外泄冷却水的轴密封结构。

本实用新型有益效果：本实用新型的轴密封结构由于有耐料浆磨蚀的功能，又有防冷却水泄漏的功能，大幅度提升了输送料浆的离心泵的防泄漏性能，进而提升了料浆应用环境的洁净度，减少了使用企业对泄漏液体、浆体的二次处理量，节省了成本、洁净了环境；本实用新型的轴密封结构由于唇形密封的抗颗粒优势功能和机械密封的防冷却水优势功能的组合，大幅度提升了运行可靠性，在输送含固量30%的料浆的工况下，使用寿命由原来的约2个月，提升为6～8个月，密封寿命大幅度延长，因此延长了用户的维修损失，减少了泵机的维修工作量，提升了正常生产的水平，也同时节省了维修的人工成本和配件成本；由于采用了K型动力密封和机械密封叠合组合的结构，因此，该密封有双保险的功能：前道密封失效，后道密封仍然有效。大幅度提高了密封的安全性、可靠性；由于本实用新型的组合密封的功能有防颗粒磨损的功能，同时也有防腐功能，因此不仅可以应用在输送非腐蚀性料浆的机泵上，同时也可以应用于输送各类腐蚀性料浆或清液类介质的机泵上；扩大了料浆泵的应用范围；由于本实用新型中机械密封的动环外周设有散热套，能快速冷却动环、静环，使得机封能在无液冷却的状态下运行，大幅度降低了机械密封损坏的概率，提升了密封的使用安全性。

附图说明

图1为现有技术一的轴密封示意图。

图2为现有技术二的轴密封示意图。

图3为本实用新型离心料浆泵实施例1的示意图。

图4为图3的A局部放大图。

图5为图3的A局部放大图的第二种结构示意图。

图6为图3的A局部放大图的第三种结构示意图。

图7为图3的A局部放大图的第四种结构示意图。

图8为本实用新型实施例2的结构示意图。

图9为图8的A局部放大图。

图10为实施例3的结构示意图。

图11为图10的A局部放大图。

图12为图10的A局部放大第二种结构示意图。

具体实施方式

实施例1：本实施例中的离心料浆泵为前吸式泵，包括泵体15、泵体15侧壁上的流出口18、伸入泵体15内腔的主轴1、与泵体15末端连接的轴承支架14，流体吸入口19开设于泵体15前端，伸入泵体15内腔的主轴端部安装有叶轮16，叶轮16上设置有叶轮副叶片10，本实用新型的轴密封组件安装于主轴1上，将泵体15末端密封，轴密封组件包括套接于主轴1上的用于密封料浆的动力密封4、用于密封冷却水的机械密封5以及将动力密封4和机械密封5衔接构成一个冷却水密封腔7的密封组件，动力密封4位于叶轮16后侧，机械密封5位于动力密封4后侧，密封组件上设置有冷却水进口3.1和冷却水出口3.2。主轴1上设置有轴套2，密封组件设置为密封盒3，动力密封4由两个唇形橡胶密封圈4.1构成，唇形橡胶密封圈4.1设置于密封盒内，机械密封5为外装式机械密封，动环5.1设置于静环5.2外侧，密封盒3的冷却水进口3.1和冷却水出口3.2设置于动力密封4与外装式机械密封之间，冷水口进出口（3.1、3.2）内侧设置有水封顶环6，水封顶环6套于主轴轴套2上，将动力密封4与外装式机械密封之间隔开，水封顶环6开设有与冷却水进出口（3.1、3.2）对应的通孔，使冷却水进入冷却水通道7内与动力密封4和外装式机械密封接触冷却，密封盒3末端设置有密封盒压盖8，静环5.2与水封顶环6以及密封盒压盖8的接触面上设置有密封垫9。

实施例1的第二种结构示意图：水封顶环6设计成静环座结构，静环5.2安装于静环座内，静环5.2与静环座的接触面上设置有O型密封圈11，静环座与密封盒3的接触面上设置有O型密封圈11，两个唇形橡胶密封圈4.1唇口呈相反方向设置，能防止冷却水倒流入泵腔中的物料中。

实施例1的第三种结构示意图：密封盒3末端不设置密封盒压盖8，静环5.2与水封顶环6以及密封盒压盖8的接触面上设置有O型密封圈11。

实施例1的第四种结构示意图：动环5.1外周设置有散热部12，散热部12上设置有能生风散热的翅、孔、槽的一种或组合。

实施例2：机械密封5为内装式机械密封，动环5.1设置于静环5.2内侧，密封盒末端设置有密封盒压盖，动力密封设置于密封盒内，最外侧的静环5.2与密封盒压盖接触面密封连接，密封盒压盖上开设有冷却水进出口，主轴1上位于动力密封4的前端设置有叶轮副叶片10和副叶轮12。

实施例3：参照实施例1，密封组件为静环座13，静环座13开设有冷却水进口3.1和冷却水出口3.2，动力密封4由两个唇形橡胶密封圈4.1构成，机械密封5为外装式机械密封，动环5.1设置于静环5.2外侧，静环座13的冷却水进口3.1和冷却水出口3.2设置于动力密封4与外装式机械密封之间，静环座13将动力密封4与外装式机械密封之间隔开，冷却水进入冷却水通道7内与动力密封4和外装式机械密封接触冷却，静环5.2与静环座的接触面上设置有O型密封圈11，主轴1上位于唇形橡胶密封圈4.1的前端设置有叶轮副叶片10。

实施例3的第二种结构示意图：密封组件为密封盒，动力密封4由两个唇形橡胶密封圈4.1构成，机械密封5为外装式机械密封，动环5.1设置于静环5.2外侧，密封盒3的冷却水进口3.1和冷却水出口3.2设置于动力密封4与外装式机械密封之间，密封盒3将动力密封4与外装式机械密封之间隔开，冷却水进入冷却水通道7内与动力密封4和外装式机械密封接触冷却，静环5.2与密封盒3的接触面上设置有O型密封圈11，主轴1上位于唇形橡胶密封圈4.1的前端设置有叶轮副叶片10，动力密封的唇形橡胶密封圈4.1设置于泵腔内与泵体密封连接。

上述实施例1~3中，冷却水进水口3.1小于冷却水出水口3.2；唇形橡胶密封圈4.1内可置有钢骨架；唇形橡胶密封圈4.1的形式可以是单唇口，也可以是双唇口的，在本实用新型中不作限定。唇形橡胶密封圈4.1的安装当量可以是一只或多只，优选为二只。

上述密封盒、静环座或者密封盒与静环座的组件其实可以称为同一技术特征，其作用在于使动力密封、机械密封与其构成冷却水密封腔，任何类似作用的技术特征的等同替代均在本申请的保护范围内。

唇形橡胶密封圈4.1的材质选择可根据离心泵输送的料浆的化学性质而定，可选用氟橡胶、氯丁胶、三元乙丙胶等品种，也可用其它工程塑料制作的唇形密封圈，例如聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯等，本实用新型中不作限定。

本实用新型的轴套采用分段式结构，动力密封4和机械密封5均设置于不同轴套2上。

本实用新型上述实施例中，动环5.1设有顶推弹簧5.3，目的在于调节和补偿动环5.1和静环5.2之间的压紧力。

为了使泵机在输送高浓度浆体时密封可靠、寿命更长，本实用新型可启用内冲洗功能，进入内冲洗模式的具体实施方法为：首先把唇形橡胶密封圈的唇口朝输送液体的方向安装，进而关闭冷却水出水口阀门，然后把冷却水压力调整至0.2MPa以上，当冷却水密封腔内的冷却水压力高于密封部位泵腔内的浆体压力时，冷却水就可以顺向通过唇形密封圈的唇口与轴套之间的间隙进入泵腔内，达到内冲洗密封部位浓浆的目的，泵机在内冲洗模式下运行，唇形橡胶圈的唇口经内冲洗水后受砂浆的磨损会更小，使用寿命会更长。

本实用新型的技术方案和原有轴密封相比，看似没有什么实质性创新，仅仅是把两种不同类型、不同结构的轴密封组合安装在一起，构成一组新的组合密封，但对组合后产生的实际效果看，不仅仅是原有唇形橡胶密封的功能和带动静环的机械密封的功能的简单叠加，而是把二种不同结构、不同功能的密封各自的优势功能组合在一起，使新组合的密封有适应密封料浆输送的长处，同时又有冷却水密封可靠性的优势。把唇形橡胶密封圈的抗颗粒优势和机械密封冷却水性能的优势，二种优势组合在一起，达到优势互补的效果，也实现了一加一大于二的效果。这种实用新型固然简单，但实用新型所产生的实际效果却大幅度提升了料浆离心泵轴密封的抗泄漏性能、提高了泵机轴密封的安全可靠性、延长了密封的使用寿命。

在本实用新型公开之前也有市售的由两道机械密封组合而成的双端面机械密封，虽然同是双道密封，但前道密封和后道密封结构、功能相同，尚不能满足密封渣浆液体的要求。因此本实用新型技术与原有技术看似类似，但其作用和实际效果却完全不同。