专利名称：机械轴封的制作方法
背景技术：
本发明涉及机械轴封组件，特别是在转轴上使用的机械轴封组件，目的在于提高密封性、减少维修和延长磨损寿命。
机械轴封组件用在混合设备和其它旋转设备领域中是众所周知的，并且要获得密封好、维修少的结构是公知的难题。在通常应用中，机械轴封要受到相当的摩擦磨损、热破坏和腐蚀。此外，常常要求机械轴封组件提供汽密封或压力密封，例如在食品业或化工业中的混合场合。在这些场所中，热破坏、摩擦、腐蚀或轴磨损会带来更显著的问题，因为即使密封表面的小破坏也会造成压力损失或真空损失，并带来污染。
在多数结构中，机械密封安装在壳体上转轴伸出的位置。壳体、轴和密封组件之间接触点的摩擦集中在一个或多个有限区域内，这些区域成为维修集中点。为了实现有效的密封，常常将可任意使用的密封填料置于密封组件之间，以承受摩擦和热破坏。磨损的结果是，必须定期更换可任意使用的密封填料。为了完成密封填料更换，在更换时，通常设备必须停工，并且常常拆下轴、壳体或其他附件结构。
由于使用多个普通密封组件，遇到的共同的问题是，由于直接将固定密封填料应用于转轴，轴的连续转动造成磨损或压挤密封填料或其壳体。因此形成污染的通路，不能保持混合或抽吸壳体内的压力密封环境。各种现有技术装置已致力于解决该问题，并不同程度地解决了该问题。在Azibert的专利US5571268中，使用了各种方法以将压力向内作用在轴上，从而保持包括使用有手柄的塑料带密封(
图11)。在Borkiewicz的专利US5509664中，多个配对环形密封部件绕转轴设置，通过压缩螺旋弹簧对这些密封部件施加圆周力。
现有技术装置中常有的其他缺点包括，该密封装置常常为合成橡胶O形圈或其他垫圈材料，其在旋转件和固定件之间接触点起作用。虽然一种更易弯曲件有助于形成压力和汽密封，但是这样的结构不是最佳的，这是由于位于固定和旋转边面之间的接触点的易弯曲介质的迅速破坏，因此要进行维修和检验。
现有技术中的许多普通密封组件的另一严重缺陷是不能良好装备在由于使用多年而损坏的转轴上。在许多加工工业中不常见到使用50年或50年以上的轴表面由于严重损蚀而已经磨损和出现凹坑的转轴设备。采用许多普通密封组件时，这些部件的结构在有缺陷的轴上不能获得压力紧封。事实上，许多普通密封的性质是易使固定壳体附近的轴表面失效，大大增加了更换或维修轴的时间和费用。
另一个常常有损许多现有技术装置使用效果的问题是，如果轴弯曲或轴承磨损了，轴就不能真正相对于壳体转动。该问题被称为“跳动”，对于依赖于轴和壳体之间稳定的垂直对齐的许多现有技术装置，这会带来密封问题。
可以通过使用拼合式密封组件解决一些与机械密封更换有关的问题。拼合式密封结构在现有技术中是公知的，并具有优点，由于拼合机械件可以绕轴同心设置而不用拆卸，因此一般不需要拆去轴或电机壳体。在许多拼合式密封结构中，该密封由至少两个彼此轴向分隔开的或彼此相邻的密封圈构成。在多数结构中，一个密封圈固定或连接在轴上，与轴一起旋转，另一个密封圈固定或偏置在固定壳体上。
在Bessette等的专利US5662340中公开了一种完全拼合式机械密封组件的实施例。该Bessette装置具有一些固有优点，优于现有技术中的许多密封，但还存在缺点，如密封接触的直接位置是在轴上。因此，该装置的目的不是防止轴的过度磨损。此外，如果所述的转轴形成有凹坑或缺陷的表面，则会降低密封性。
McOnie的专利US5403020公开了一种拼合式密封装置，其特点是具有硫化橡胶垫圈，将断裂的密封圈连接到转轴上。一系列附加断裂圈和其它旋转体设置在橡胶垫圈上，并位于垫圈和固定壳体之间以构成密封。McOnie装置制造费用低并且容易制造，圈件的沿直径相对的不规则断裂线有助于防止泄漏。使最小数量的部件受到磨损，从而降低维修费用。但是，McOnie装置的特点是具有大量部件，该装置的特点是使转轴的端部便于初始安装而必须完全卸下。在现有轴特别是具有缺陷表面的轴的适用性上存在问题。
本发明的另一目的是提供一种密封组件，该密封组件可以用在有凹坑或缺陷的转轴上而不会有损密封完全性，并防止轴进一步失效和磨损。此外，在保持轴的稳定对中上，本发明的密封受由于轴承磨损或其他问题造成的轴“跳动”的影响很小。
本发明的另一目的是提供一种使用较少昂贵备件如钢压板和密封填料的密封组件。这样，本发明装置提供优于一些现有技术装置的改进，而在现有技术中，碳、陶瓷或碳化钨密封面必须定期更换。
在本发明的最佳实施例中，该密封组件是拼合式机械密封组件，便于安装在现有转轴设备上，不必拆下轴或进行其他大的拆卸。作为另一种最佳实施例，对于原始安装或对于所要求的拆卸工作不是大修和／或停机时间不紧急的情况下，该密封组件可以是非拼合式组件。
构成本发明部件的基本部件可以由各种常用材料制成。例如，板可以是青铜、钢、碳-石墨、陶瓷、聚合物或其组合。
本发明采用所有普通密封填料对轴进行密封。密封填料可以由多种原材料如棉纤维或玻璃纤维制成，并且既可以用也可以不同特氟隆等材料覆盖。在固定板中该密封填料可分割成分级长度或呈螺旋形卷绕。
固定板1还具有四个凹孔8，凹孔8中的四个埋头螺栓(未示)将固定板1通过使用螺栓孔7固定到固定壳体的外壁5上，如图1所示。普通垫圈18设置在固定板1和固定壳体的外壁5之间以保证紧配合。另外可使用卡圈或隔离圈将整个密封组件与固定壳体隔开。
为了进行润滑，在靠近转轴处设置槽11以容纳润滑脂封，如图1所示。润滑脂通过润滑脂口25涂在密封填料10和环形压板伸出部17之间的表面。
图3显示了由两拼合部件2a和2b组成的密封填料压板2。压板2由一对插进插口13中的螺栓(未示)和所示的四个将两半个压板固定起来的定位销14紧固在一起。压板使转轴12和固定板1之间形成密封。
在压板的靠近驱动轴12的内表面上设置两内槽16。在槽16内设置至少一个(最好是两个)O形圈15，以便在驱动轴12和压板2之间形成紧密封。压板2包括环形伸出部17，环形伸出部17主要与固定板1内的密封填料10相配。密封填料10和环形伸出部17接触的表面形成密封。由于压板2与驱动轴12一起运动，环形伸出部17在压靠在密封填料10上的同时进行转动。
张紧板3和压板2都随轴转动。如图4所示，使用张紧板3将压板2固定在驱动轴12上并对压板2和密封填料10之间的密封持续施加压力。张紧板3由两拼合部件3a和3b组成，并由一对插入相应插口20中的螺栓(未示)和四个将两半个张紧板在对齐的定位销21固定在一起。张紧板具有四个螺孔19，如图4所示，螺孔19垂直于轴并一直通到张紧板的内部。采用四个固定螺钉(未示)通过螺孔19将张紧板3固定在驱动轴12上，但是还可使用其他连接方法。
为了提供持续偏压力以向着密封填料10推压压板2，在张紧板3和压板2之间设置4个螺旋弹簧22。在压板2中钻出和攻出四个孔23，如图3所示，并在张紧板3中钻出四个配对孔24，如图4所示。为了装配，将四个双头螺栓(未示)紧固在压板2中，并将螺旋弹簧22装在伸出的双头螺栓上。接着，张紧板3滑动到双头螺栓上，四个螺母(未示)旋紧在张紧板3的外侧上，使张紧板3紧紧地靠在压板2上，而压板2紧紧靠在密封填料10上。然后采用四个固定螺钉插入并穿过螺孔19而将该组件固定在轴12上。一旦将该组件牢固地固定在驱动轴12上了，拆去四个螺母(未示)，螺旋弹簧22会产生抵靠密封填料10形成密封的张力。当密封填料10通过正常磨损和损蚀而退缩和压扁时，压缩螺旋弹簧22持续将压板压紧在固定板1的凹填料槽中。
权利要求
1．一种在固定壳体和转轴之间形成密封的机械密封组件，包括一具有内壁和外壁的固定板，所述内壁靠近贯穿其中延伸的所述转轴的位置设置，所述外壁沿径向远离所述轴设置，这样在所述固定板内形成径向延伸凹槽来容纳密封填料，所述固定板固定在所述固定壳体上；一具有内边缘和外边缘的压板，所述内边缘靠近贯穿其中延伸的所述转轴设置，所述压板进一步包括平行于所述轴延伸的伸出部，紧密地偏向并伸入所述固定板中的所述凹槽；以及一具有内边缘和外边缘的张紧板，所述内边缘邻近并固定在贯穿其中延伸的所述转轴上，所述张紧板进一步包括一偏压装置，用于平行于所述轴在朝着所述固定板的方向上顶着所述压板施加压力。
2．如权利要求1所述的机械密封组件，其特征在于所述密封填料固定板由一对固定板拼合部件构成，使用连接所述拼合部件的装置将拼合部件关于所述转轴轴向设置，形成连续的密封填料固定板。
3．如权利要求1所述的机械密封组件，其特征在于所述压板由一对环形板拼合部件构成，使用连接所述拼合部件的装置将该拼合部件关于所述转轴轴向设置，形成连续的压板。
4．如权利要求1所述的机械密封组件，其特征在于所述张紧板由一对环形板拼合部件构成，使用连接所述拼合部件的装置将该拼合部件关于所述转轴轴向设置，构成连续的张紧板。
5．一种在固定壳体和转轴之间形成密封的拼合式机械密封组件，包括一对固定板拼合部件，它们关于所述转轴轴向设置，形成具有内壁和外壁的固定板，所述内壁靠近贯穿其中延伸的所述转轴的位置设置，所述外壁沿径向远离所述轴设置，这样在所述固定板内形成径向延伸凹槽来容纳密封填料，所述固定板固定在所述固定壳体上；一对环形板拼合部件，它们相对于所述转轴轴向设置，形成具有内边缘和外边缘的压板，所述内边缘靠近贯穿其中延伸的所述转轴设置，所述压板进一步形成包括平行于所述轴延伸的伸出部，紧密地偏向并伸入所述固定板中的所述凹槽；以及另一对环形板拼合部件，它们相对于所述转轴轴向设置，形成具有内边缘和外边缘的张紧板，所述内边缘邻近并固定在贯穿其中延伸的所述转轴上，所述张紧板进一步包括一偏压装置，用于平行于所述轴在朝着所述固定板的方向上顶着所述压板施加压力。
6．如权利要求1或5所述的机械密封组件，其特征在于将张紧板固定在转轴上的装置是固定螺钉。
7．如权利要求1或5所述的机械密封组件，其特征在于所述用于平行于所述轴顶着所述压板施加压力的偏压装置是弹簧。
8．一种在固定壳体和转轴之间形成密封的拼合式机械密封组件，包括一对固定板拼合部件，它们相对于所述转轴轴向设置，形成具有内边缘和外边缘的固定板，所述内边缘靠近贯穿其中延伸的所述转轴设置，所述固定板进一步包括平行于所述轴延伸的伸出部，并远离所述固定壳体；一对环形板拼合部件，它们相对于所述转轴轴向设置，形成具有内边缘和外边缘的压板，所述内边缘靠近贯穿其中延伸的所述转轴设置，所述外边缘径向远离所述轴，这样在所述压板中形成径向延伸的凹槽来容纳密封填料，所述压板进一步偏向所述固定板，以在所述密封填料压缩时装配在固定板内；一对环形板拼合部件，它们相对于所述转轴轴向设置，形成具有内边缘和外边缘的张紧板，所述内边缘邻近并固定在贯穿其中延伸的所述转轴上，所述张紧板进一步包括一偏压装置，用于平行于所述轴在朝着所述固定板的方向上顶着所述压板施加压力。
全文摘要
本发明是一种在固定体和转轴之间使用的机械密封组件。该密封组件包括一固定件、一环形偏压装置和一环形张紧件。该环形偏压装置利用O形圈密封转轴。采用由固定螺钉或等同物形成的压配合将张紧件刚性固定在转轴上。固定件以转轴为中心,并刚性固定在固定壳体上。可在固定件或环形偏压装置的径向密封槽中放置密封填料。由在环形压板圆周上的弹簧(或其他压缩件)施加的轴向偏压力保证密封填料与固定件和环形偏压装置的密封面紧密接触,这样形成流体密封。在最佳实施例中,各部件是拼合式结构,不必接近轴的端部就可以将该组件装配在转轴上。
文档编号F16J15/34GK1294665SQ99803785
公开日2001年5月9日 申请日期1999年12月8日 优先权日1998年12月8日
发明者格伦登·墨菲 申请人:格伦登·墨菲