专利名称：一种轴密封装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种安装在诸如泵等流体机械中的轴密封装置，特别是关于一种包含有两组机械式密封的轴密封装置，该装置将第一密封环安装并固定在密封壳体上或是插入密封壳体的旋转轴上，且另外在轴上或是在壳体上可轴向滑动地安装压靠在第一密封环上的第二密封环，以便藉助在两机械式密封之间形成的清洗流体区把密封流体区和大气区隔开并密封起来。
作为这种形式的轴密封装置，如图5中所示，在相反两方向上配置的两组接触式机械密封1a、1b的所谓双密封结构是公知的。
那就是每个机械密封1a、1b都把静密封环2a、2b分别地固定并保持在密封壳体5上，并把转动密封环3a、3b沿轴向可滑动地保持在旋转轴6上，密封环3a、3b通过推力装置4a、4b压向静止密封环2a、2b，并藉助于密封环2a、3a和2b、3b的相对转动滑动作用，在适当压力下(此处压力是指以大气压力为基准的表压力)由充满有清洗流体(水、油或其它类似物)L的清洗流体区C来把密封流体区A与大气压力区B隔开并密封起来。
在这种通常的装置中，由于清洗流体L的压力P′是作为反压力作用在滑动密封环3a、3b上的，因此为了使密封流体区A一侧的机械密封1a中的两个密封环2a、3a之间保持适宜的接触，就要设定使清洗流体压力P′高于密封流体压力P一个特定量值△P(P′＝P+△P)，这是因为，如果清洗流体压力P′低于密封流体压力P，那么每个密封环2a，3a就不能保持在适宜的接触状态，且由弹簧4a提供的施压和推压力必须增大到超过所需的值。
然而，如上所述，用于在密封流体区A和清洗流体区C之间密封的机械密封1a中，清洗流体压力P′必须设定成大于密封流体压力P，特别是当密封流体是挥发性流体或低沸点流体例如液态氨时，在密封环2a、3a之间形成的流体润滑膜易被摩擦热破坏，这就使得密封遭受破坏，一旦密封受损坏，清洗液体L就会泄漏到密封流体区A的一侧。
另一方面，用于大气区B与清洗流体区C之间密封的第二机械密封1b是一接触式密封，因此其密封功能在区域B与C之间的压力差(P+△P)非常高时的高压力条件下将受到损坏。
这样，通常装置的整体可靠性是低的，且时常由于密封条件(被密封流体的性质与压力条件)的限制，而使其不能很好地使用。此外，为使清洗流体L能进行循环而需要配置外围设置，从而使装置的结构变得更复杂。
因而，本发明的主要目的是提供一种较高可靠性能的轴密封装置，该装置即使在高压条件下或于像液态氨这样的挥发性流体或低沸点流体时也能表现出良好而稳定的密封性能。
本发明的另一目的是提供一种能简化的装置的结构而无需使用循环清洗流体的外围设备的轴密封装置。
本发明提供一种轴密封装置，其是由配置在沿旋转轴的轴线方向的两组机械密封构成，以便通过在机械密封之间形成的一清洗流体区来将密封流体区和大气区隔离并密封，其中机械密封是把第一密封环安装并固定在密封壳体上或是插入其中的旋转轴上，并且另外在轴上或是在壳体上装有被施压并推压向第一密封环的、可轴向滑动的第二密封环，在密封流体区一侧的第一机械密封是由接触式密封构成，以使在密封流体区的流体压力作为反压力作用在第二密封环上，在大气区一侧的第二机械密封由非接触式密封构成，以使在清洗流体区中的流体压力能以反压力形式作用在第二密封环上，并在清洗流体区中注入压力低于被密封流体压力的清洗气体，例如氮气。两机械密封是以位于大气区一侧的第二密封环相对于第一密封环设置的状态，把第一密封环安装并固定在转动轴上，并把第二密封环可轴向滑动地支持在密封壳体上;两机械密封是以位于大气区一侧的第一密封环相对于第二密封环设置的状态在密封壳体上安装并固定第一密封环，并把第二密封环可轴向滑动地支持在旋转轴上。第一机械密封以位于大气区一侧的第二密封环相对于第一密封环设置的状态在旋转轴上安装并固定第一密封环，并在密封壳体上可轴向滑动地安装第二密封环，而第二机械密封则以位于大气区一侧的第一密封环相对于第二密封环设置的状态在密封壳体上安装并固定第一密封环，并在旋转轴上可轴向滑动地安装第二密封环。第一机械密封以位于大气区一侧的第一密封环相对于第二密封环设置的状态在密封壳体上安装并固定第一密封环，并在旋转轴上轴向可移动地安装着第二密封环，而第二机械密封则以位于大气区一侧的第二密封环相对于第一密封环设置的状态在旋转轴上安装并固定第一密封环，并在壳体上可轴向滑动地安装第二密封环。清洗气体和被密封流体的压力差是0.5-10kg/cm2。清洗气体和被密封环的压力差是5kg/cm2;把冲洗液F注入到第一机械密封的密封环的接触部分中。
现通过下列有关附图及具体实施例，详述描述本发明的其他目的以及结构特点。其中
图1是表示本发明轴承密封装置第一实施例的剖视图;
图2是表示本发明轴承密封装置第二实施例的剖视图;
图3是表示本发明轴承密封装置第三实施例的剖视图;
图4是表示本发明轴承密封装置第四实施例的剖视图;和图5是表示通常装置的剖视图。
图1表示本发明轴密封装置的最佳实施例，该轴密封装置是通过在两组机械密封11、21之间形成的一清洗流体区C来隔开并密封一密封流体区A与大气区B，两个机械密封11、21都位于密封壳体15和插入其中的旋转轴16之间并配置成处于平行于旋转轴16的轴线方向的状态。
机械密封11、21包括作装为安装且固定在旋转轴16上的第一密封环的转动密封环12、22，和作为固定在密封壳体15上可轴向滑动的第二密封环的静止密封环13、23，以及将静止密封环13、23向转动密封环12、22施压且推靠的弹簧14、24。
在密封流体区A一侧的第一机械密封11是由接触式密封形式构成，它能通过由密封流体形成的流体润滑膜而彼此接触的密封环12、13的相对转动将密封流体区A和清洗流体区C之间密封起来。
在大气区B一侧的第二机械密封21是由非接触式密封形式构成，它能用在其间产生的动压力而使处于非接触状态的相对转动的密封环22、23将大气区B与清洗区C密封起来，随之在旋转密封环22的端面上向其外圆周侧或向内圆周侧形成以螺旋形，T形、矩形或类似开口等产生动压的沟槽22a。
两机械密封11、21都朝向同一方向定位，故静止密封环13、23可相对于转动密封环12、22而位于大气区B一侧，从而可使第一机械密封11中在密封流体区A处的流体压力P和第二机械密封21中在清洗流体区C处的流体压力P′分别以反压的形式作用在静止密封环13、23上。
此外，清洗气体G以低于密封流体压力P的较低压力P′(＝P-△P)注入清洗流体区C中。若两者之间的压力差△P过大，则在接触式的第一机械密封11中的载荷增大，相应地发热增多，因而在密封挥发性或低沸点流体时，在密封环12、13之间形成的流体润滑膜将被破坏。因此为避免这种风险，压力差△P应根据密封条件适宜地设置在0.5～10kg/cm2范围内，最好是5kg/cm2左右。清洗气体G应根据密封流体的性质进行选择，一般最好是使用诸如氮气的惰性气体。
在第一机械密封11的相对转动部件中，设计成能充注冲洗液F的结构。
这样构成的轴密封装置，如果被密封的流体是高压流体，或是挥发性流体、或低沸点流体如液态氨的情况下也显示出良好的密封性能。
这就是说，用于在密封流体区A和清洗流体区C之间密封的第一机械密封11中，由于密封流体压力P以反压形式作用在滑动密封环13上，甚至在清洗流体压力P′低于密封的流体压力P(P-△P)的情况下，密封环12、13也能保持在适宜的接触状态。因而将清洗流体P′保持在这种低压状态，可使密封环12、13作用在密封部件上的载荷显著下降，不管被密封流体的性质与压力条件如何，也能显示出良好和稳定的密封性能，万一在密封被破坏的情况下，由于密封流体泄入区域C一侧，故可避免像现有技术中那样地清洗流体侵入区域A中的情况发生。
由于第二机械密封21是非接触式气体密封，并且以反压形式作用在滑动密封环23上的清洗气体压力P′低于密封流体压力P，即使在高压力条件下也能显示出良好的密封性能。
此外，由于清洗流体G是气体，且大气区B一侧的机械密封21是用气体密封，故根本不需要为清洗流体G设置进行循环用的外围装置。
然而，本发明并不仅局限于此实施例，在不脱离本发明的基本原则的范围内，可以进行适当的改变与修正。例如，在图2中所示的轴密封装置的机械密封11、21中，第一密封环12、22被安装并固定在密封壳体15中，其位于大气区B一侧的第一接触环12、22相对于第二密封环13、23设置，而第二密封环13、23则可轴向滑动地密封安装在转动轴16上，在图3所示的轴密封装置中，第一机械密封11的第一密封环12以位于大气区B一侧的第二密封环13相对于第一密封环12设置的状态安装并固定在转动轴16上，而第二密封环13则可轴向滑动地安装在密封壳体15上。同样，在第二机械密封21中，第一密封环22以位于大气区B一侧的第一密封环22相对于第二密封环23设置的状态安装并固定在密封壳体15上，而第二密封环23则轴向可滑动地安装在转动轴16上，在图4所示的轴密封装置中，第一机械密封11的第一密封环12以位于大气区B一侧的第一密封环12相对于第二密封环13设置的状态安装并固定在密封壳体15上，而第二密封环13则可轴向滑动地安装在转动轴16上。同样，第二机械密封21的第一密封环22以位于大气区B一侧的第二密封环23相对于第一密封环22设置的状态安装并固定在转动轴16上，而第二密封环23则可轴向滑动地安装在密封壳体15上。
权利要求
1.一种轴密封装置，其是由配置在沿旋转轴(16)的轴线方向的两组机械密封(11，21)构成，以便通过在机械密封(11，21)之间形成的一清洗流体区(C)来将密封流体区(A)和大气区(B)隔离并密封，其特征在于，机械密封(11，21)是把第一密封环(12，22)安装并固定在密封壳体(15)上或是插入其中的旋转轴(16)上，并且另外在轴上或是在壳体上装有被施压并推压向第一密封环(12，22)的可轴向滑动的第二密封环(13，23)，在密封流体区(A)一侧的第一机械密封(11)是由接触式密封构成，以使在密封流体区(A)的流体压力作为反压力作用在第二密封环(13)上，在大气区B一侧的第二机械密封(21)由非接触式密封构成，以使在清洗流体区(C)中的流体压力能以反压力形式作用在第二密封环(23)上，并在清洗流体区(C)中注入压力低于被密封流体压力的清洗气体(G)，例如氮气。
2.一种如权利要求1所述的轴密封装置，其特征在于，机械密封(11，21)以位于大气区(B)一侧的第二密封环(13，23)相对于第一密封环(12，22)设置的状态，把第一密封环(12，22)安装并固定在转动轴(16)上，并把第二密封环(13，23)轴向可滑动地支持在密封壳体(15)上。
3.一种如权利要求1所述的轴密封装置，其特征在于，机械密封(11，21)以位于大气区(B)一侧的第一密封环(12，22)相对于第二密封环(13，23)设置的状态在密封壳体(15)上安装并固定第一密封环(12，22)，并把第二密封环(13，23)可轴向滑动地支持在旋转轴(16)上。
4.一种如权利要求1所述的轴密封装置，其特征在于，第一机械密封11以位于大气区B一侧的第二密封环(13)相对于第一密封环(12)设置的状态在旋转轴16上安装并固定第一密封环(12)，并在密封壳体(15)上可轴向滑动地安装第二密封环(13)，而第二机械密封(21)则以位于大气区B一侧的第一密封环(22)相对于第二密封环(23)设置的状态在密封壳体(15)上安装并固定第一密封环(22)，并在旋转轴(16)上可轴向滑动地安装第二密封环(23)。
5.一种如权利要求1所述的轴密封装置，其特征在于，第一机械密封(11)以位于大气区B一侧的第一密封环(12)相对于第二密封环(13)设置的状态在密封壳体(15)上安装并固定第一密封环(12)，并在旋转轴(16)上轴向可移动地安装着第二密封环(13)，而第二机械密封(21)则以位于大气区(B)一侧的第二密封环(23)相对于第一密封环(22)设置的状态在旋转轴(16)上安装并固定第一密封环(22)，并在壳体(15)上可轴向滑动地安装第二密封环(23)。
6.一种如权利要求1所述的轴密封装置，其特征在于，清洗气体G和被密封流体的压力差是0.5～10kg/cm2。
7.一种如权利要求1所述的轴密封装置，其特征在于，清洗气体G和被密封流体的压力差是5kg/cm2。
8.一种如权利要求1所述的轴密封装置，其特征在于，把冲洗液F注入到第一机械密封(11)的密封环(12，13)的接触部分中。
全文摘要
一种轴密封装置，其是由沿轴向配置的两组机械密封构成，以便由在两机械密封之间形成的清洗流体区把密封流体区和大气区隔开并密封，在旋转轴上安装并固定有第一密封环，并在壳体上安装着压向第一密封环的第二密封环。在密封流体区一侧的第一密封由接触式密封构成。大气区一侧的第二密封由非接触式密封构成。在清洗流体区中注入低于被密封体压力的清洗气体。
文档编号F16J15/54GK1099466SQ93116478
公开日1995年3月1日 申请日期1993年8月25日 优先权日1993年8月25日
发明者有坪博文, 布施敏彦 申请人:日本皮拉工业株式会社