專利名稱：離心泵用雙端面機械密封的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是關于對離心泵軸雙端面機械密封的改進，尤其涉及一種能根據(jù)泵腔內壓力自動調整兩個密封釜端面壓力的離心泵用雙端面機械密封。
背景技術：
現(xiàn)有的如中國專利93219985.2、97200646.X、00220829.6等所述的離心泵雙端面機械密封，其基本結構如圖1，在前后二組由動、靜密封環(huán)1、2和8、9組成的密封釜間，由彈簧作頂推力，使兩密封面壓緊。然而對于由密封環(huán)組成的機械密封，動靜環(huán)間比壓過高或過低，均對密封不利，而且即使新泵密封面壓力調整合適，也會因金屬彈簧疲勞或銹蝕使彈簧力降低，造成密封泄漏。所以由彈簧作頂推力壓緊密封釜的雙端面機械密封，其主要不足是金屬彈簧容易疲勞，使用一段時間后，會造成密封端面壓力不夠，導致密封泄漏；而加大壓力，不僅會加劇密封面的磨損，使用壽命縮短，而且還會增加無用軸功率的消耗。其次，金屬彈簧耐腐性能差，腐蝕更易導致密封性能下降，因此不能用于鹽酸等強腐蝕介質泵。再就是，彈簧壓緊雙端面機械密封，組件較多，裝拆復雜，維修不便。因此，這種雙端面機械密封，不僅使用受到限止，而且密封可靠性差，較難獲得低功耗、低磨損和高密封性能的雙端面機械密封。再就是彈簧壓緊機械式雙端面密封，結構零件多，需逐個組裝，不僅裝拆不便，而且需現(xiàn)場調整密封端面比壓，非專業(yè)人員難以將密封面調整到最佳比壓狀態(tài)。
雖然申請人曾經申請的中國專利91213550.6，提出采用徑向受力能膨大或縮小，從而引起軸向伸縮變化的類似鼓形橡膠圈，代替彈簧提供密封壓緊力，用于單端面機械密封，使密封釜端面壓力可以根據(jù)泵腔內流體壓力自適應調整，而使其處于最佳壓緊比壓狀態(tài)，在確保不泄漏前提下，盡可能降低密封端面壓力，從而延長密封釜的使用壽命。然而由于鼓形橡膠圈徑向定位、軸向平衡、外端密封面冷卻及鼓形橡膠圈長時間壓縮產生壓縮性疲勞，造成彈性壓力減退，得不到有效補償?shù)葘嶋H技術難題，未提及想到可以用于雙端面密封。因此，直至本發(fā)明做出之前，雙端面機械密封仍均采用彈簧壓緊，而彈簧壓緊所存在問題也一直未能得到有效解決。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術的不足，提供一種能根據(jù)泵腔內壓力自動調整密封釜端面壓力，密封性能好，使用壽命長，結構簡單，裝拆方便的離心泵用雙端面機械密封。
本發(fā)明目的實現(xiàn)，主要改進是采用徑向受力能膨大或縮小，從而引起軸向伸縮變化的類似鼓形橡膠圈，代替彈簧作兩組動、靜環(huán)間的頂推元件，鼓形橡膠圈外周設有與泵腔連通的密封盒，使泵腔內流體壓力等壓作用于鼓形橡膠圈表面，通過鼓形橡膠圈受壓徑向膨大或縮小產生軸向伸縮，自動調整兩組密封端面的壓緊力，以及在后端密封釜一側加設可軸向移動的冷卻液腔，對密封釜冷卻，軸向外端設置壓力調節(jié)裝置，有效補償鼓形橡膠圈壓縮性疲勞。具體說，本發(fā)明離心泵用雙端面機械密封，包括葉輪，軸向前后設置、端面配合密封動、靜環(huán)組成的雙端面密封，頂推雙端密封的彈性件，其特征在于所說彈性件為鼓形橡膠圈，所說鼓形橡膠圈兩端分別有徑向防轉軸向可移動的連接體與泵體連接，鼓形橡膠圈外周有密封盒封閉，密封盒與鼓形橡膠圈形成的腔體與泵腔連通，所說鼓形橡膠圈與后端密封間有軸向隨動的冷卻液腔，所說后端密封外側有壓緊調節(jié)裝置。
本發(fā)明所說鼓形橡膠圈與泵體徑向防轉軸向移動的連接體，其主要作用是保證鼓形橡膠圈兩端懸掛定位，并可以軸向伸縮移動，而徑向又不會發(fā)生轉動。它可以是鼓形橡膠圈端部外周上設有凹凸花鍵與泵體鑲嵌連接、兩側連通的柔性(如橡膠等具有彈性變形材料)法蘭連接體、柔性花環(huán)連接體等等。這些連接不僅滿足上述要求，而且還能使鼓形橡膠圈外周與密封盒合圍的空間與泵腔連通，泵腔內流體壓力可以直接作用于鼓形橡膠圈表面，使鼓形橡膠圈可以隨泵腔流體壓力自動改變軸向壓緊力。本發(fā)明一種較好連接方式為，前端(靠近葉輪端)采用花環(huán)、兩側連通法蘭彈性體或花鍵與泵體連接，后端采用兩面隔斷的柔性盤片與泵體連接，這種連接方式，不僅具有組裝方便，而且密封盒后部可不用再另設密封裝置。尤其是前端采用徑向較大的花環(huán)、兩側連通法蘭彈性連接體，用于雜質料漿泵，可以確保料漿中沉砂不會給鼓形橡膠圈伸縮造成阻力。前端花環(huán)、兩側連通法蘭彈性體與泵體連接，一種較好是外周邊加工有例如凹凸鍵槽，通過類似花鍵配合形式與泵體定位偶合；后端盤片周邊壓合在泵體上，其盤面上設有徑向可伸縮補償?shù)沫h(huán)狀凹折，上述結構有利于鼓形橡膠圈兩端軸向平衡微調，確保密封面配合處于最佳狀態(tài)。
所說后端軸向壓緊調節(jié)裝置，一種較好是采用帶定位的調節(jié)，如在調節(jié)器上設有防松動定位保險螺釘，或采用兩個調節(jié)器，這樣可以有效防止調節(jié)器在使用過程中的松動，固定調節(jié)壓力，確保調節(jié)預應力。
本發(fā)明所說鼓形橡膠圈與后端密封間軸向可移動的冷卻腔，其內的冷卻液冷卻動、靜環(huán)密封釜，軸向可移動又有效保證了密封壓力的可調。他可以采用加注流動的循環(huán)水；或封閉充有冷卻液如油；還可以是在后端密封外側再配以隨動風輪冷卻；還可以是在加裝風輪后，在后端密封靜環(huán)上設有散熱孔和/或散熱片。所說靜環(huán)可以與靜環(huán)座一體，也可以采用靜環(huán)與靜環(huán)座分體結構。為提高散熱效果，此密封靜環(huán)優(yōu)選采用導熱性好的材料如石墨、金屬。
此外，為有效減小運轉時密封面壓緊力，可以采用在葉輪上設置背葉片，使密封部位形成負壓。
為提高對前部密封釜的冷卻及清洗密封面效果，本發(fā)明還可以在葉輪幅板近中心部位(徑向靠近密封釜部位)，開有連通兩側的通孔，利用吸入口流體與密封部位流體壓差，使輸送液體可以進入密封釜部位，冷卻和清洗密封釜。
此外，為防止鼓形橡膠圈過度受力(負壓或正壓過大)變形，造成密封端面比壓不足或密封失效，本發(fā)明可以在鼓形橡膠圈外周弧面上設置凸起加強環(huán)，可以起到增強鼓形橡膠圈的抗壓作用。為防止鼓形橡膠圈徑向膨大堵塞兩側連通，在加強環(huán)外周面開有若干連通兩側的凹槽，供加強環(huán)兩側液體連通。此外還可以在鼓形橡膠圈內側增設內承壓筒，以有效防止停車時管路水錘沖擊或泵腔內壓力過高，對鼓形橡膠圈凸起弧面過度擠壓內凹變形，造成密封失效。一種較好是鼓形橡膠圈后端連接盤片，優(yōu)選采用L或U形形成的旋轉體(帶折起筒的法蘭或一端相連的雙筒體)，折起內筒伸入鼓形橡膠圈內側可以減少密封部件。
為方便密封安裝及更換，本發(fā)明所說雙端面機械密封，優(yōu)選采用前密封動環(huán)與軸套一體結構(也可以是密封動環(huán)固定在軸套一端)，通過軸套的連接作用，使前后密封釜、鼓形橡膠圈及后端壓緊調節(jié)裝置組成一體。這樣不僅使整個密封可以成為一體，方便了密封的安裝及更換，而且還可以將密封面壓力預調固定后出廠，方便了非專業(yè)人員更換密封。
本發(fā)明離心泵用雙端面機械密封，由于采用兩端定位且軸向可同步移動的的鼓形橡膠圈，作兩組動靜環(huán)間的密封壓力頂推元件，以及在后密封一側設置可軸向移動的冷卻液腔，和端部壓緊調節(jié)裝置。不僅可以使雙端面密封壓力可以根據(jù)泵腔內流體壓力自動調節(jié)，使密封釜運行在最佳狀態(tài)中，既防止泄漏，又減少了密封釜的磨損，極大延長了密封釜的使用壽命，還降低了無用軸功率消耗，節(jié)約能源；而且還使性能優(yōu)良的雙端面密封，可以用于腐蝕性介質及料漿的輸送。有效克服了彈簧頂推雙端面機械密封的缺陷，具有密封可靠，使用壽命長。鼓形橡膠圈前端與泵體間花鍵連接，后端帶徑向伸縮補償連接，確保鼓形橡膠圈軸向端面平衡，有效消除了密封釜端面徑向誤差造成的不平行，顯著提高了密封性能。后端壓緊補償、弧面上凸起加強環(huán)，均對鼓形橡膠圈壓縮性變形有補償作用，可以確保密封長期使用，仍具有良好密封性能。后密封部位外冷卻及泵腔內輸送介質對前密封冷卻，不僅可以消除因泵腔內無介質時空轉引起密封面發(fā)熱燒壞密封的缺陷，而且對密封面有較好的清洗作用，也延長了密封釜的使用壽命。密封的整體結構，更具有更換裝拆方便之優(yōu)點。
以下結合幾個具體優(yōu)選實施方式，進一步說明本發(fā)明結構。


圖1為已有技術雙端面機械密封基本結構示意圖。
圖2為本發(fā)明第一實施例結構示意圖。
圖3為本發(fā)明第二實施例結構示意圖。
圖4為鼓形橡膠圈與泵體連接示意圖。
圖5為圖4A-A剖視結構示意圖。
圖6為本發(fā)明第三實施例結構示意圖。
圖7為圖6B-B剖視結構示意圖。
具體實施例方式
實施例1參見圖2，本發(fā)明離心泵用雙端面機械密封，包括葉輪后側前后設置的由動密封環(huán)1與靜密封環(huán)2及動密封環(huán)8與靜密封環(huán)9組成的雙端面密封，兩組密封靜環(huán)2和8間有徑向膨大或縮小產生軸向伸縮的鼓形橡膠圈5壓緊，外周有包圍鼓形橡膠圈的密封盒4。鼓形橡膠圈前端外周徑向有帶通孔的橡膠法蘭3與泵體連接，后端有無孔橡膠孔法蘭片12與泵體連接，使鼓形橡膠圈懸掛于泵體，并軸向前后可移動。鼓形橡膠圈與后端密封間有軸向隨動的密封環(huán)座6構成冷卻盒，其上有注液口7，后端密封外側有兩片通過螺紋與軸套連接的壓緊調節(jié)旋片10。密封動環(huán)1與軸套為一體，靜密封環(huán)2、鼓形橡膠圈5及密封盒4、后密封環(huán)座6、后密封環(huán)8、9均套設于軸套，并由后端壓緊組合成一體。后端動密封環(huán)9與軸套間有密封圈11密封，動密封環(huán)8與密封環(huán)座6呈一體。
實施例2參見圖3、4、5，如前述，葉輪背面有背葉片13，幅板徑向近中心部位(靠近密封副部位)開有連通兩側的通孔14。鼓形橡膠圈凸起弧面上有凸起加強環(huán)15，周面上有若干連通兩側的缺口21。泵體與密封盒間有內圈帶凹凸鍵槽的法蘭環(huán)19，鼓形橡膠圈5前端徑向連接花環(huán)(呈梅花型盤片，花辨間隙使盤片兩側呈水連通)外周有與之配合的凹凸，兩者通過凹凸20卡接使鼓形橡膠圈徑向定位；鼓形橡膠圈后端有插入的由L形形成的旋轉體16(帶折起筒的法蘭)，其橡膠法蘭面上有徑向補償?shù)沫h(huán)狀凹折17，法蘭邊被壓合在密封盒端面，使鼓形橡膠圈呈懸空定位。后端密封后有隨軸轉動的冷卻風輪18。
實施例3參見圖6、7，如前述，后部密封靜環(huán)座6上有軸向冷卻孔22。
實施例4如前述，在鼓形橡膠圈內側還可以設置輔助頂推彈簧(圖中未給出)。
此外L形形成的旋轉體還可以用橫置的U形形成的旋轉體代替；動密封環(huán)8與密封環(huán)座6為分體組裝結構，等等，一些非實質性改變，均屬本發(fā)明保護范圍。
權利要求
1.一種離心泵用雙端面機械密封，包括葉輪，軸向前后設置、端面配合密封動、靜環(huán)組成的雙端面密封，頂推雙端密封的彈性件，其特征在于所說彈性件為鼓形橡膠圈，所說鼓形橡膠圈兩端分別有徑向防轉、軸向可移動的連接體與泵體連接，鼓形橡膠圈外周有密封盒封閉，密封盒與鼓形橡膠圈形成的腔體與泵腔連通，所說鼓形橡膠圈與后端密封間有軸向隨動的冷卻液腔，所說后端密封外側有壓緊調節(jié)裝置。
2.根據(jù)權利要求1所述離心泵用雙端面機械密封，其特征在于所說鼓形橡膠圈前端采用花環(huán)、兩側連通法蘭彈性體或花鍵與泵體連接，后端采用兩面隔斷的柔性盤片與泵體連接。
3.根據(jù)權利要求2所述離心泵用雙端面機械密封，其特征在于所說鼓形橡膠圈前端采用徑向較大的花環(huán)、兩側連通法蘭彈性體與泵體連接。
4.根據(jù)權利要求3所述離心泵用雙端面機械密封，其特征在于所說花環(huán)、兩側連通法蘭外周通過凹凸鍵槽與泵體偶合。
5.根據(jù)權利要求2、3或4所述離心泵用雙端面機械密封，其特征在于所說后端兩面隔斷的柔性盤片面上有徑向伸縮補償?shù)沫h(huán)狀凹折。
6.根據(jù)權利要求1所述離心泵用雙端面機械密封，其特征在于所說鼓形橡膠圈內側有內承壓筒。
7.根據(jù)權利要求5所述離心泵用雙端面機械密封，其特征在于所說后端兩面隔斷的柔性盤片為L或U形形成的旋轉體。
8.根據(jù)權利要求1所述離心泵用雙端面機械密封，其特征在于后端密封外側有隨動風輪。
9.根據(jù)權利要求8所述離心泵用雙端面機械密封，其特征在于所說后端密封靜環(huán)上有散熱孔和/或散熱片。
10.根據(jù)權利要求1所述離心泵用雙端面機械密封，其特征在于所說葉輪背面有背葉片，葉輪幅板近中心部位開有連通兩側的通孔。
11.根據(jù)權利要求1、2、3、4、6、7、8、9、或10所述離心泵用雙端面機械密封，其特征在于所說前密封動環(huán)固定在軸套上，通過軸套的連接，使前后密封環(huán)、鼓形橡膠圈及壓緊調節(jié)裝置軸向組成一體。
12.根據(jù)權利要求11所述離心泵用雙端面機械密封，其特征在于所說鼓形橡膠圈內側軸向有補償彈簧。
全文摘要
本發(fā)明是關于對離心泵軸雙端面機械密封的改進，尤其涉及一種能根據(jù)泵腔內壓力自動調整兩個密封釜端面壓力的離心泵用雙端面機械密封，其特征是雙端密封壓緊采用鼓形橡膠圈，鼓形橡膠圈兩端分別有徑向防轉、軸向可移動的連接體與泵體連接，鼓形橡膠圈外周有密封盒封閉，密封盒與鼓形橡膠圈形成的腔體與泵腔連通，鼓形橡膠圈與后端密封間有軸向隨動的冷卻液腔，后端密封外側有壓緊調節(jié)裝置。不僅可以使雙端面密封壓力可以根據(jù)泵腔內流體壓力自動調節(jié)，使密封釜運行在最佳狀態(tài)中，既防止泄漏，又減少了密封釜的磨損，極大延長了密封釜的使用壽命，還降低了無用軸功率消耗，節(jié)約能源；而且還使性能優(yōu)良的雙端面密封，可以用于腐蝕性介質及料漿的輸送。有效克服了彈簧頂推雙端面機械密封的缺陷，具有密封可靠，使用壽命長。
文檔編號F04D29/12GK1594892SQ200410041188
公開日2005年3月16日 申請日期2004年7月1日 優(yōu)先權日2004年7月1日
發(fā)明者蔣龍福, 閔錫君 申請人:宜興市張澤化工設備廠