专利名称：均匀压缩的轴封组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及泵的密封组件，更具本地但又不仅仅涉及离心式泥浆泵的密封组件。
多年来，在离心式水泵和泥浆泵上一直使用轴封组件。典型的普通轴封组件如
图1，2和3所示。图1，2和3是普通轴封组件的局部截面图。这种组件一般包括一壳体2，通常称为填料箱，带有一圆孔4，一根可转动的轴50穿过圆孔4。例如，轴50可以是泵的轴。一端壁35设置在孔的一端。轴50上可以设置，也可以不设保护套筒。在孔4和轴50之间的环形间隙7一般填有填料5，填料5可以是若干填料环8。填料可以根据使用场合而变化，但一般是纤维织成的，有方形或矩形截面，可以切成环形。填料可根据强度要求而选择，并可加入其它润滑剂(如聚四氟乙烯)以减小摩擦。
填料5一般放置在壳体即填料箱中，从外部受到填料盖9的压缩。由于填料5的可压缩性，使填料盖9移入和移出构成填料空间的环形间隙7可以调节填料5和轴(或其套筒)50之间的间隙。一般通过外部螺栓(未画)进行这种调节。调节静止的填料5和转动的轴50之间的间隙7可以控制从组件的泄漏。在某些应用场合，这种泄漏对于保证填料和轴的适当冷却及带走摩擦产生的热量可能是至关重要的。
当用于水泵时，这种密封组件可利用在工作时从密封组件泄漏的被泵送液体来帮助冷却组件。充分润滑的组件对于长久的寿命是必要的。
由于泥浆泵用来泵送含有颗粒的泥浆，这会带来另外的问题。这些颗粒会引起对填料和轴套的附加摩擦和磨损。对于泥浆泵来说，一般是从外部水源将干净的密封水注入组件的减少上述问题，保证长久的寿命。水通过输送通道14注入组件直至一套环(Lantern ring)组件10。套环组件可以包括一个套环10和一节流件12。在图1中，节流件12由金属制成，在图2中，它是一非金属件。在图3中，一套环11借助填料8D与一颈环(neck ring)17间隔开来。套环和节流件将通过通道14引入的水引入一个环绕轴或轴套的间隙。这使水可进入填料和轴50之间的要求很高的间隙，以便进行适宜和有效的润滑。套环和节流件组件使一些密封水可流入泵内。这样能使颗粒从密封组件冲走，从而减小泥浆玷污轴封组件内部的危险。
上述普通的轴封组件具有固有的结构问题，也会引起泥浆的工作和维护保养上的问题。例如，上述结构一般在每个填料环上的压缩不均。高压会加剧这个问题。一般一、二个填料环将比其它填料环受到填料盖的更大挤压，使密封和磨损不均匀。另外，取决于操作者的调节、所用填料种类和其它可变因素，对水的使用情况也大不相同。某些工艺过程依赖于借助除去水分而使泥浆中泵送的固体干燥。因此，使用另外的水会使后续处理阶段增加费用。另一个问题的起因是由于操作者并不能总是保证进行适当的调节。水源可能变化，甚至导致填料和轴套的磨损故障。水也可能绕填料径向外侧而不是绕其径向内侧泄漏。
本发明的目的在于克服普通密封组件的上述的一个或多个问题。
按照本发明提供的适用于泥浆泵的轴封组件包括一个具有容纳可转动的轴的通孔的主体，一个在所述通孔中的填料容纳区，包括至少两个填料环的填料，以及围绕填料环的填料套，其布置使得填料套的轴向压缩可以至少部分地转化成对填料环的径向压缩。
填料套最好包括一个设置在填料环和通孔内表面之间的弹性环。在本发明的一种形式中，填料套可以具有一个基本呈环形的外缘壁。在另一种形式中，填料套可包一外缘壁，在所述外缘壁的一端带有一径向向内延伸的侧壁，在装配位置上，上述侧壁可在填料的一侧向下延伸。
在一种推荐的形式中，设有两组填料环，每组与上述填料套之一配合工作。两组填料环可由一套环组件或类似的构件相互间隔开来。在一种推荐的布置中，上述套环包括装配在两组填料环之间的第一部分和其形状在安装位置上可压缩填料套的第二部分。在套环和外壳之间还可设置O形环或类似装置以形成密封。
外壳可以具有任何适当的结构。例如，外壳可以包括一个主体，该主体具有一个用于容纳一根可转动的轴的通孔。主体可以包括第一和第二部分，每部分具有在通孔中的填料容纳区。第一部分和第二部分中的每一个包括一个构成上述填料容纳区的一个端壁和抵接壁。还设有调节装置可用来引起在抵接壁之间的在通孔的轴向上的相对运动。
填料容纳区可包括在装配位置上在通孔内表面和可转动的轴的外表面之间的环形间隙。
每个抵接壁可包括相对于通孔内表面基本径向向内延伸的凸缘。抵接壁的凸缘最好在外壳的第一和第二部分上形成。当处于装配位置时，上述抵接壁相互远隔开来。外壳的每一部分中的孔可以相对地敞开，并可以相互稍许间隔开来以便在其间放置套环组件。
每个抵接壁的凸缘具有一自由内缘，该自由内缘在装配位置时与轴的表面相邻，并且其本身和/或与颈环相配合可发挥限流器的作用。在每个壳体部分中最好设置多个填料环。
外壳的一部分最好与另一个与泵壳有工作连接的部分一起固定在泵壳上，由于调节装置的工作，它可以相对于首先提到的部分作轴向运动。
调节装置的形式可以是多个使壳体的第一和第二部分相连接的螺栓，这些螺栓的转动可引起两部分的轴向运动。另外，外壳的两部分中的至少一个具有由螺栓相连接的两段，其布置使得两部分可以分开以便于壳体的接近和拆卸。
现在对照以下附图描述本发明的推荐实施例图4是按照本发明的轴封组件的局部侧视图；图5是图4所示轴封组件的前视图；图6是与图4相似的视图，表示按照本发明的组件的一种变型；图7—9是可构成本发明的轴封组件的一部分的改进型套环的侧视图。
现在参阅图4和5，本发明的组件包括与普通密封组件相似的某些特征，相同的特征使用相同的标号。泵的密封组件的目的根本上都是为了容纳加压的泵送液体。压力被密封组件衰减，使压力为密封之外的大气压力。
密封壳体即填料箱2具有一个平行于可转动的轴50的孔4并形成一环形间隙7。填料箱2包括一个主体3，主体3包括第一部分3A和第二部分3B。抵接壁的形式为凸缘14和15，每个凸缘具有内缘16和17。填料箱的内径接近于轴的直径。内缘16和17本身和/或与颈环一起用作一限流间隙，以协助水冲走泥浆。抵接壁14和15也构成一个支承填料5的肩部。填料箱一般是金属的，但也可以使用其它适当的材料，可以用低磨损材料如高铬铁(High ChromeIron)制造，因为它可承受泥浆的磨损。
轴50一般由硬金属套筒或镀套保护以减小磨损。
主体3的两部分3A和3B的布置，使得螺栓21形式的调节装置可使这两个部分的位置在轴向相对地调整，从而改变对填料5的压缩，控制填料和套筒或轴之间的间隙，因而控制密封组件的泄漏。螺栓21承载在部分3B的凸缘32上。
与普通装置不同的是，抵接壁并不进入填料箱的孔中，它们构成一个在内径上的环形密封室。如图所示，外壳部分3B分成两半，由固定螺栓23紧固在一起，部分3A也可以相似地分开。在保养时，壳体部分可以分开，从轴50上卸下，因而能够容易地接近外壳体。
一套环55将壳体部分3A和3B的两个端部分开。其外径在壳体即填料箱的孔径之内以保证和维持同心度。套环一般可以是金属的，但是也可以在内径上镀层或镶件以减小在轴或轴套上的磨损。在内径上的径向孔或环形槽使水可以在套环的两侧注入填料和轴或轴套之间的间隙。因此，水可以流入泵内，也可以流向外界。
上述新结构可以利用任何普通的填料种类。这些填料通常是在一个位置上切透的编织环以便套装在轴套上。填料环8的数目在两端都可以变化。图中每端有两个填料环。
如图4和6所示，在密封组件两端都设有绕填料的填料套25。如图所示，两填料套25各有一填料环组8A和8B。上述填料套25具有弹性，因此，壳体两部分之间的相对运动引起的轴向压力将首先轴向挤压这些填料套。图4所示的填料套25基本呈具有外缘壁的环形圈。图6所示的填料套具有外缘壁和从外缘壁一端径向向内延伸的侧壁。在装配位置上，填料套的侧壁夹在外壳的抵接壁和填料环之间。在没有画出的另一种布置中，填料套的侧壁相邻于套环组件设置。由于填料套实质上处在外壳3和填料5之间，因而轴向压缩将转化为对填料的径向压缩。因此，填料将受到轴向和径向的压缩，从环至环的压缩将更均匀。在每个填料环上更均匀的压缩将对密封组件及操作和泄漏提供好得多的控制。填料套将有助于围绕填料环外面的密封并阻止非受控的泄漏。
图7至9表示特别适用于本发明的轴封组件的各种形式的套环。在每种情形中，套环55包括装配在填料5组之间的第一部分55A和作用在填料套25上以便部分压缩填料套25的放大部分55B。
在图8和9所示实施例中，O形环40装配在套环55和壳体3A/3B之间，以便形成附加密封。
按照推荐实施例的上述布置，提供了更好的密封水控制，减少了用水量，提高了寿命，减小了泥浆的侵入，并使磨损更为均匀。轴套的磨损分布在所有的填料环上，而不是象普通的填料箱结构中那样集中在一端，这证明填料受到均匀的压缩。注入轴封的测量的轴封水可以比普通的轴封结构降低，而不影响工作。这种结构也控制流入及流出泵的注入轴封的轴封水量。另外，这种布置使填料环更容易够到，且使固定的环形密封室的长度减少，从而更便于维修保养。
显然可以对上述结构和布置作各种修改，变化和补充而并不超出本发明的范围。
权利要求
1.一种用于泥浆泵的轴封组件，它包括一个具有容纳可转动的轴的通孔的主体，在通孔中的填料容纳区，包括至少两个填料环的填料，围绕所述填料环的填料套，其布置使填料套的轴向压缩可以至少部分地转化成对所述填料环的径向压缩。
2.如权利要求1所述的轴封组件，其特征在于所述填料套包括设置在所述填料环和所述通孔内表面之间的弹性环。
3.如权利要求1或2所述的轴封组件，其特征在于所述填料套包括基本呈环形的外缘壁。
4.如权利要求1或2所述的轴封组件，其特征在于所述填料套包括一外缘壁，所述外缘壁一端带有径向向内延伸的侧壁。
5.如前述任一权利要求所述的轴封组件，其特征在于设有两组填料环，每组与所述填料套之一配合工作。
6.如权利要求5所述的轴封组件，其特征在于所述填料组由一套环相互间隔开来。
7.如权利要求6所述的轴封组件，其特征在于所述套环包括装配在所述填料组之间的第一部分和一个第二部分，其形状使得在安装位置时压缩所述填料套。
8.如权利要求7所述的轴封组件，其特征在于还设有一O形环或类似零件，形成在所述套环和壳体之间的密封。
全文摘要
一种用于泥浆泵的轴封组件，它包括具有容纳可转动的轴(50)的通孔(4)的主体(3)，一个在通孔(4)内的填料容纳区，包括至少两个填料环(8)的填料，以及围绕填料环(8)的填料套(25)，其布置使得填料套(25)的轴向压缩可以至少部分地转化成对填料环(8)的径向压缩。
文档编号F16J15/18GK1119037SQ94191444
公开日1996年3月20日 申请日期1994年3月10日 优先权日1993年3月12日
发明者凯文·E·伯格斯 申请人:沃尔曼国际有限公司