内带轴向浮动托盘套的液体用机械密封的制作方法

本发明涉及一种流体机械密封，特别是用于转动轴和转动设备壳体之间的一种内带轴向浮动托盘套的液体用机械密封。

背景技术：

现有技术中，流体密封的密封形式有填料密封、橡胶密封、干气密封、机械密封四种大类形式。其中填料密封是通过固定件施压使填料塑性变形而产生径向力与轴紧密接触密封，填料密封磨损轴并有少量泄漏。其中橡胶圈密封，是通过橡胶材料的高弹性，在给予较小的应力就会产生较大的变形，这种变形可以提供接触压力，补偿泄漏间隙，达到密封的目的，橡胶圈密封大多用于往复运动的液压气动密封或几乎没压力的旋转油封；填料密封和橡胶圈密封的密封形式不属于机械密封。机械密封在国家有关标准中是这样定义：“由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力(或磁力)的作用以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置“，区别与前两大类密封。机械密封的密封环材质为刚性材料，因此才在其后方需要补偿弹力或磁力；相反，弹性或填料材质因为阻力较大，也不可能按照上述国家标准设计实现。在流体机械密封中一般为密封环接触式密封，特殊场合出现非接触式密封干气密封，是在两个密封面上产生了一个刚度稳定的气膜，使两个密封端面完全分离,并保持一定的密封间隙，但造价昂贵，维护复杂。上述三种填料密封、橡胶密封、干气密封，前两类因为摩擦力大，磨损轴已经逐步趋于淘汰，仅仅适合于机械密封无法使用的场合，而与后一类受介质清洁程度和造价的限制，用处有限。本发明大类为流体用接触式机械密封。

在泵用接触式机械密封中，常见的密封形式设计虽然多种多样，但在都存在对内部密封运转有效性能进行实时监测预警和安全预防的问题，原因在于：动、静密封环位于流体设备之内才能密封液体，并且必须封闭才能避免泄露喷溅，这是必要的合理设计；但这种设计带了的问题是，在运行期间无法观测到密封环的实际工作情况，只有当泄露后才知道密封面已经磨损完全。其实在此之前，动、静密封环因磨损已经逐渐变薄，因位置变化造成弹簧的推进力也逐渐消失，整个过程是在封闭设备中动态变化的。这种情况造成无法提前更换密封，只能在安全隐患发生后才更换，尤其当液体为危险介质时，即使少量泄露也造成人员及工厂安全的巨大隐患。本发明旨在解决这一在线观测的问题。

技术实现要素：

发明目的：为解决现有液体用机械密封技术上的安全不足的问题，本发明提供了一种内带轴向浮动托盘套的液体用机械密封，该机械密封能够在外部观测密封磨耗量，即在泄露前判断密封面磨损量的情况，从而实现对内部密封运转有效性、安全性进行预警监测，预防机械密封在动态运转情况下因密封失效导致的安全事故。

技术方案：本发明公开一种内带轴向浮动托盘套的液体用机械密封，包括静环、动环、锁紧环、托盘套；其中，静环与压盖及壳体连接静止，动环通过锁紧环与轴或轴套固定并旋转，动环和静环接触端面形成与轴垂直、贴合滑动的密封面；所述托盘套沿轴线垂直方向位于密封环与轴或轴套之间的且沿轴线方向与轴平行；所述托盘套沿轴线方向靠近液体内侧端与动环或静环连接；所述托盘套沿轴线方向靠近空气端延伸出压盖之外。

具体的，托盘套沿轴线方向靠近空气端延伸出压盖之外的部分，设置有警示标识，刻度或色带或凸起。

具体的，托盘套沿轴线方向靠近液体内侧端与动环或静环连接为镶嵌式硬性连接，或粘接，或设置于密封环与弹簧之间的凸台连接；该连接固定了该托盘套在机械密封内的轴向和径向位移。

动环和静环为整体或剖分，或一个环整体，另一个环剖分。

作为优选的，所述内带轴向浮动托盘套的液体用机械密封包括压盖、轴套、轴套锁紧环、轴套与压盖之间的可拆卸定位块，形成集装式机械密封。

具体的，所述弹簧为圆柱大弹簧、圈型小弹簧、波片弹簧、波纹管弹簧或碟簧中的任意一种。弹簧前端、后端或前后两端设有平衡弹力或防脱落的挡环。

所述托盘套为硬质材料,所述硬质材料包括金属、塑料、碳化硅、复合材料或上述材料的组合。

工作原理：该内带轴向浮动托盘套的液体用机械密封在密封环与轴之间平行设置轴向浮动的托盘套，托盘套近液体内端连接密封环，动环或静环均可，另一端在空气侧外露，外露部分圆周面还设有警示标识环带，带宽对应密封环的有效磨耗量，当托盘套外露部分因密封环磨损进入或伸出密封机体时，警示标识环带轴向宽度呈现出部分外露、全部外露或无外露，警示出密封实际运转状况，有效监测密封的安全性能和预警密封失效，该机械密封还额外提供剖分密封环更换设计，为应急处理和广泛应用提供便利，在保障密封有效性、可靠性的基础上，增加了预防密封失效设置和安全警示，本发明设计形式创新、构思巧妙，为安全生产意义重大，经济性和实用性强。

有益效果：相较于现有的液体用机械密封，本发明公开的一种内带轴向浮动托盘套的液体用机械密封具有以下优点：

(1)能够通过托盘套的轴向浮动位移，实现对密封环磨耗量的动态观测；

(2)由托盘套警示标识带宽的外露呈现，对内部密封运转有效性能进行预警；预防因密封失效导致的安全事故；

(3)提供剖分密封环更换设计，满足工况需求广泛。

附图说明

图1为本发明实施例二托盘套的结构轴向剖视图；

图2为本发明实施例三和实施例四托盘套的结构轴向剖视图；

图3为本发明实施例一托盘套与静环镶嵌连接的结构轴向剖视图；

图4为本发明实施例二托盘套、静环、挡环和弹簧的结构轴向剖视图；

图5为本发明实施例一在分离式机械密封应用中的轴向剖视图；

图6为本发明实施例二在集装式机械密封应用中的轴向剖视图；

图7为本发明实施例三在分离式机械密封应用中的轴向剖视图；

图8为本发明实施例四在集装式机械密封应用中的轴向剖视图；

图9为本发明挡环和弹簧实施例的外观图；

图中标号说明：1-动环，2-静环，3-托盘套，4-防转销，5-挡环，6-弹簧，7-轴套，8-标志带，9-锁紧环，10-轴，11-定位块，12-压盖，13-壳体，14-导向杆，15-动环座，16-紧固螺栓。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例一：

如图3与图5所示：本实施例公开了内带轴向浮动托盘套的液体用静环补偿式机械密封，该机械密封用于旋转轴和壳体之间的密封，具体包括静环2、动环1、弹簧6、托盘套3，其中弹簧6、静环2与压盖12由紧固螺栓16与壳体13连接静止，动环1通过动环座15与轴10固定并旋转，动环1和静环2相对接触端面与轴10垂直、贴合滑动形成密封面。其中设有底部托盘位于静环2与压盖12之间、套筒沿轴线方向与轴10平行的阶梯形圆柱托盘套3；

具体的，如图3所示，托盘套3截面为“l”型，分为底部托盘和套筒两部分；其托盘直径大于套筒直径；托盘相对于套筒凸起部分位于静环2和压盖12之间；托盘套3沿轴线方向靠近液体内侧端(即托盘底部)与静环2镶嵌连接，托盘套3沿轴线方向靠近空气端延伸出机械密封压盖12之外、从外部能观察到外露部分的套筒圆周上设有警示凸起标志色带8，带宽对应动环1与静环2之间的有效磨损量。

动环1是整体式或剖分结构；静环2是整体式或剖分结构。整体式结构是指动环1或静环2是一个整体，不可拆分；剖分结构是指动环1或静环2是两个分离的半环拼合。

本实施例的浮动托盘套3托盘底部与静环2镶嵌连接，反向设有防转销4；弹簧6一端与压盖12连接，另一端压紧托盘套3的托盘部分，防转销4穿过弹簧6伸入压盖12内部。托盘套3材料为硬质金属、塑料、碳化硅、复合材料或上述材料组合的任意一种。

工作时，托盘套外露部分因密封环磨损进入密封机体时，警示标识环带轴向宽度呈现出部分外露或无外露，警示出密封实际运转状况，有效监测密封的安全性能和预警密封失效。

实施例二：

如图1、图4与图6所示，本实施例是通过机械密封自带轴套7、定位块11、锁紧环9与压盖12形成静环补偿集装式机械密封，包括静环2、动环1、弹簧6、托盘套3等，其中托盘套3、弹簧6、静环2与压盖12由紧固螺栓16与壳体13连接静止，动环1通过轴套7和锁紧环9与轴10固定并旋转，动环1和静环2相对接触端面与轴10垂直、贴合滑动形成密封面。其中设有沿轴线垂直方向位于静环2与轴套7之间的、沿轴线方向与轴套7平行的圆柱托盘套3；

具体的，如图1所示，圆柱托盘套3其外圆周上设有环形凸起，该环形凸起位于静环2和压盖12之间；弹簧6一端与压盖12连接,另一端压紧环形凸起。环形凸起靠近静环2的一侧设置有防转销4，防转销4插入静环2内，防止托盘套3与静环2相对转动。环形凸台靠近压盖12一侧设置有导向杆14，导向杆14穿过弹簧6伸入压盖12内。弹簧6压紧环形凸台的前端设有平衡弹力或防脱落的挡环5，

托盘套3沿轴线方向靠近空气端延伸出机械密封压盖12之外、从外部能观察到托盘套3外露部分圆周设有警示凸起标志色带8，带宽对应动环1与静环2之间的有效磨损量。

工作时，托盘套3外露部分因密封环磨损进入密封机体时，警示标识环带轴向宽度呈现出部分外露或无外露，警示出密封实际运转状况，有效监测密封的安全性能和预警密封失效。

实施例二为集装式结构，是将机械密封的组成部件预先组装集合为一体，使用时整体安装，转动密封部件与旋转轴连接固定，静止密封部件与壳体连接固定，集装式机封装配精度高、安装简便，监测密封的安全性能和预警密封效果优于实施例一。

实施例三：

如图2、图7与图9所示，本实施例公开了内带轴向浮动托盘套的液体用动环补偿式机械密封，用于旋转轴和壳体之间的密封，包括静环2、动环1、弹簧6、托盘套3等，其中静环2与压盖12由紧固螺栓16与壳体13连接静止，动环1、弹簧6通过动环座15与轴10固定并旋转，动环1和静环2相对接触端面与轴10垂直、贴合滑动形成密封面。其中设有沿径向位于动环1与轴10之间的、沿轴线方向与轴10平行的圆柱形托盘套3；托盘套3沿轴线方向靠近液体内侧端与动环1连接，托盘套3沿轴线方向靠近空气端延伸出机械密封压盖12之外、从外部能观察到外露部分圆周设有警示凸起标志色带8，带宽对应动环1与静环2之间的摩擦损耗量。

本实施例的浮动托盘套3内侧端设有凸台，通过凸台与动环1和弹簧6连接，弹簧6压紧凸台于动环1上，凸台朝向动环1设有防转销4，防转销4伸入动环1内，使得动环1和托盘套3不会相对转动，反向设导向杆14，导向杆14穿过弹簧6，伸入动环座15内，弹簧6前端设有平衡弹力或防脱落的挡环5，浮动托盘3材料为硬质金属、塑料、碳化硅、复合材料或上述材料组合的任意一种。

工作时，托盘套3沿轴线方向靠近空气端部分因密封环磨损伸出密封机体时，警示标识环带轴向宽度呈现出部分外露或全部外露，警示出密封实际运转状况，有效监测密封的安全性能和预警密封失效。

实施例四：

如图2、图8与图9所示，本实施例是通过机械密封自带轴套7、定位块11、锁紧环9与压盖12形成动环补偿集装式机械密封，包括静环2、动环1、弹簧6、托盘套3等，其中托盘套3、静环2与压盖12由紧固螺栓16与壳体13连接静止，动环1、弹簧6通过轴套7和锁紧环9与轴10固定并旋转，动环1和静环2相对接触端面与轴10垂直、贴合滑动形成密封面。其中设有沿轴线垂直方向位于动环1与轴套7之间的、沿轴线方向与轴套7平行的圆柱形托盘套3；托盘套3沿轴线方向靠近液体内侧端与动环1连接，托盘套3沿轴线方向靠近空气端延伸出机械密封压盖12之外、从外部能观察到外露部分圆周设有警示凸起标志色带8，带宽对应动环1与静环2之间的摩擦损耗量。

托盘套3内侧端设有凸台，通过凸台与动环1和弹簧6连接，弹簧6将凸台压紧在动环1上，凸台朝向动环1设有防转销4，防转销4伸入动环1内，使得动环1和托盘套3不会相对转动，反向设导向杆14，导向杆14穿过弹簧6，伸入动环座15内，弹簧6前端设有平衡弹力或防脱落的挡环5，浮动托盘3材料为硬质金属、塑料、碳化硅、复合材料或上述材料组合的任意一种。

工作时，托盘套沿轴线方向靠近空气端部分因密封环磨损伸出密封机体时，警示标识环带轴向宽度呈现出部分外露或全部外露，警示出密封实际运转状况，有效监测密封的安全性能和预警密封失效。

实施例三、四是动环补偿式结构，托盘套与动环连接转动，工作时，托盘套沿轴线方向靠近空气端部分因密封环磨损伸出密封机体时，警示标识环带轴向宽度呈现出部分外露或全部外露，警示出密封实际运转状况，有效监测密封的安全性能和预警密封失效。

上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。