專利名稱：雙向平衡型機械密封裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種機械式端面密封裝置。
背景技術：
目前輸送易燃、易爆、有毒、污染性介質所用設備泵的動密封中，最好的是采用雙 端面機械密封裝置。該密封裝置的基本結構如圖1所示，在軸套(1)外分別設置有彈簧 座和靜密封環(huán)單元(9)，在與靜密封環(huán)單元相對的彈簧座端部的軸向內凹結構中設置有 可隨軸轉動的動密封環(huán)單元(8)。通過鍵、銷、釘等結構經軸套、彈簧座的傳動而使動 密封環(huán)單元能隨軸轉動。該動、靜密封環(huán)單元的相對端面(14)即為所說的密封面，在 其密封面間的間隙中保持有密封流體介質起潤滑作用。在彈簧座和動密封環(huán)單元間還設 置有能使所說動、靜密封環(huán)單元的密封端面相互貼近的彈簧(12)。圖中左側為泵送介質 區(qū)域，右側為大氣外環(huán)境。高壓阻封液等密封流體介質以循環(huán)方式由裝置的接口注入， 經相關部件的配合間隙流至該動、靜密封環(huán)單元的密封面部位后由出液口流出，通過該 阻封液高于泵送介質壓力的高壓實現阻止泵送介質經該密封端面向大氣泄漏。
實際運用中，可引致上述雙端面機械密封裝置的密封失效的經常性問題， 一是由于 該雙端面密封裝置的內側密封不能反向承壓，當阻封液流體泄漏導致其壓力降低，和/ 或由于泵送介質側因溫度變化或化學反應引起的泵送介質瞬時增壓而使其高于阻封液的 壓力時，其內側的密封就會出現不可修復性的損壞而使密封失效；另一方面，泵送介質 中如含有顆粒物，顆粒物可積聚在該內側密封的端面或動密封環(huán)單元的密封圈等處，也 可引起該內側密封失效。因此這種密封的壽命得不到保證，常會出現突然失效的問題。
實用新型內容
針對上述情況，本實用新型將提供一種雙向平衡型的機械密封裝置，以實現無論密 封內、外兩側的壓力如何變化，該密封均能正常工作不會泄漏，并能延長使用壽命。
本實用新型雙向平衡型機械密封裝置的基本結構同樣是在軸套外分別設置有彈簧座 和靜密封環(huán)單元，在與靜密封環(huán)單元相對的彈簧座端部的軸向內凹結構中設置有可隨軸 轉動的動密封環(huán)單元，動、靜密封環(huán)單元的相對端面為密封面，工作狀態(tài)下在其微觀間 隙中保持有起潤滑作用的密封流體介質。在彈簧座和動密封環(huán)單元間還設置有能使jf說 動密封環(huán)單元與靜密封環(huán)單元的密封端面相互貼近的彈簧。其中在彈簧座端部軸向內凹結構中設置的動密封環(huán)單元上與彈簧座相對的端面為具有大小不等徑的端結構。其中， 該小徑端的最小直徑《靜密封環(huán)單元的平衡直徑，或大徑端的最大直徑》靜密封環(huán)單元 的平衡直徑。在動密封環(huán)單元的大小不等徑的端結構和彈簧座的軸向內凹結構內側面間 并設置有與該環(huán)狀空間相適應的環(huán)形密封件。
在上述密封裝置中，所說該動密封環(huán)單元的大小不等徑端的結構， 一般可以通過由 中心伸凸結構所形成的臺階式結構實現，例如可采用由中心呈圓柱狀的伸凸，或帶有適 當錐度斜面的圓臺狀伸凸等所形成的臺階式結構實現，或是直接采用為圓臺狀端部的結 構形式等。由于動密封環(huán)單元上的該大小不等徑端結構的形式不同，其在彈簧座的軸向 內凹結構中與該內凹結構的內側面間所形成的環(huán)狀配合空間結構也不盡相同，因此設置 在該配合空間中所說環(huán)形密封件的結構形式也應與該配合空間的狀態(tài)相適應。
在所說該動密封環(huán)單元的大小不等徑端的結構中，特別以采用由圓柱狀中心伸凸結 構形成的臺階式結構為優(yōu)選，結構簡單，加工方便，而且此時使其與彈簧座軸向內凹結 構的內側面間用于設置所說環(huán)形密封件的該環(huán)狀空間即為矩形斷面形式的環(huán)狀空間，便
于直接采用常規(guī)形式的o形密封圈。
在上述的密封裝置中，所說該動密封環(huán)單元和/或靜密封環(huán)單元除可以采用常規(guī)鑲嵌 形式的熱套環(huán)結構外，以采用整體環(huán)結構為好，可以避免熱套環(huán)易帶來的變形問題。
進一步，為避免上述裝置中為使密封面保持相互貼近的彈簧避免受到泵送介質的腐 蝕，和/或因含顆粒物的泵送介質中的顆粒物積聚而影響彈簧的正常工作，可以在該環(huán)形 密封件尾端側的彈簧座上開設有密封圈槽，并在其中設置彈簧座輔助密封圈，使所說的 彈簧處于由兩側的該環(huán)形密封件與彈簧座輔助密封圈所形成的其間封閉區(qū)域中，從而有 效地避免了介質顆粒物對彈簧的堵塞，保護了彈簧，使其始終處于正常的工作狀態(tài)。此
外，由于該輔助密封圈是設置在彈簧座的溝槽等相應結構內而不是裝在軸的溝槽內，因 而其還可以采用抗腐蝕性很好但彈性稍差的全包氟塑膠作輔助密封圈，使該密封可用于 對強腐蝕性泵送介質的密封，而無需用昂貴的全氟橡膠材料的密封件。這些都是有利于 延長裝置使用壽命的因素之一。
為避免在密封過程中因上述動、靜密封環(huán)單元兩端介質的作用力不平衡使其沿軸套 的打滑，可以在上述裝置中所說該軸套的外壁處設有定位孔，使彈簧座與軸套間經可貫 穿彈簧座并伸入軸套外壁該定位孔的緊定螺釘被相互鎖定。
本實用新型上述結構的雙向平衡型機械密封裝置的結構緊湊，密封工作時在內壓和 外壓的作用下，通過動密封環(huán)單元上的該大小不等徑端結構的不同平衡直徑，可以自動 適應密封時對平衡直徑的要求，從而實現無論泵送介質與阻封液流體介質兩側的哪一側壓力高，都能使其密封面保持相互貼近的正常工作狀態(tài)，保證泵送介質不會向大氣中泄 漏，而且在密封工作時還可以巧妙地利用離心力的作用，通過動密封環(huán)單元的旋轉而將 泵送介質中的顆粒物拋離密封面和各旋轉零件之外，保證了密封零件不受影響地正常工 作。因此本實用新型上述雙向平衡型密封可具有較廣的適用范圍，在石油、天然氣、化 工等許多領域用于輸送易燃、易爆、有毒、污染性等多種介質的泵送設備中，既可單獨 使用，在泵內介質出現抽空時同樣可正常工作，也可以作為雙密封的內側密封使用，有 效解決了對易燃、易爆、有毒等介質的動密封問題，并且允許泵送介質中有少量顆粒物 存在。由于其密封可靠性高，使用壽命長，保證了設備、人員及環(huán)境的安全，在節(jié)能減 排、保護生態(tài)環(huán)境上有重要意義，并降低了對輔助系統(tǒng)的要求，減少了設備維護成本。 此外，該裝置的阻封液流體介質的壓力根據工作需要可高可低，并能減少輔助系統(tǒng)元件 或降低對輔助系統(tǒng)元件的要求，減少了設備維護的成本，節(jié)約成本、長周期運行，經濟 效益顯著。
以下結合附圖所示實施例的具體實施方式
，對本實用新型的上述內容再作進一步的 詳細說明。但不應將此理解為本實用新型上述主題的范圍僅限于以下的實例。在不脫離 本實用新型上述技術思想情況下，根據本領域普通技術知識和慣用手段做出的各種替換 或變更，均應包括在本實用新型的范圍內。
圖1是目前雙端面密封裝置的基本結構示意圖。
圖2是本實用新型雙向平衡型機械密封裝置的一種基本結構示意圖。
圖3是圖2裝置在作為雙密封的內側密封時的一種使用狀態(tài)結構示意圖。
具體實施方式
圖1所示的目前已有報道和使用的雙端面密封裝置的基本結構及其存在的問題已如 前述。
圖2本實用新型雙向平衡型機械密封裝置的一種基本結構，在軸套1外同樣分別設 置有彈簧座4和靜密封環(huán)單元9，在與靜密封環(huán)單元9相對的彈簧座4的端部軸向內凹 結構中，設置有通過鍵與軸15連接的軸套1帶動可隨軸轉動的鑲嵌式熱套環(huán)結構動密封 環(huán)單元8，該動、靜密封環(huán)單元的相對端面為其微觀間隙中保持有密封流體介質作潤滑 的密封面14,在彈簧座4和動密封環(huán)單元8間還設置有能使所說動密封環(huán)單元8與靜密 封環(huán)單元9的密封端面14相互貼近的彈簧12。設置在彈簧座4端部的軸向內凹結構中 的該動密封環(huán)單元8上與彈簧座4相對的端面，為由圓柱型軸向中心伸凸臺階結構形成 為一具有大小兩不等徑端面的端結構。其中，該圓柱型中心伸凸部分的小徑端面5的外徑《靜密封環(huán)單元9的平衡直徑11,或是環(huán)狀外周臺階部分的大徑端面7的外徑^靜密 封環(huán)單元9的平衡直徑11。在動密封環(huán)單元8的大小不等徑的端結構與彈簧座4軸肉內 凹結構內側配合面間所形成的矩形斷面形式的環(huán)狀空間中，設置有O形密封圈等常規(guī)形 式的環(huán)形密封件6。在該環(huán)形密封件6尾端側的彈簧座4上還開設有一密封圈槽，其中 配合有彈簧座輔助密封圈3。上述的彈簧12設置在該環(huán)形密封件6和彈簧座輔助密封圈 3之間的封閉區(qū)域中。在軸套1的外壁處還設有定位孔，彈簧座4與軸套1間經可貫穿 彈簧座4并伸入軸套外壁該定位孔的緊定螺釘2被相互鎖定，以防止其在兩側壓力變化 時發(fā)生滑動。
圖3是本實用新型該密封裝置在作為雙密封的內側密封時的一種使用狀態(tài)。結構中 與圖2的不同僅在于其中該動密封環(huán)單元8為整體環(huán)形式的結構。
參照圖2和圖3，本實用新型的雙向平衡型機械密封裝置的密封工作過程是，正常 工作狀態(tài)下，阻封液流體介質自注入口進入后，由各裝配件的間隙進入并同時作用于靜 密封環(huán)單元9中平衡直徑11的端面和動、靜密封環(huán)單元間的密封端面14，并可經動密 封環(huán)單元8與軸套1的配合間隙到達動密封環(huán)單元8該大小不等徑端部中的中心伸凸部 分的小徑端面5及設置在環(huán)狀外周臺階空間中的該環(huán)形密封件6的左側，由于該環(huán)狀外 周臺階部分的大徑端面7的外徑^靜密封環(huán)單元9的平衡直徑11，因此可以將該環(huán)形密 封件6推向該環(huán)狀外周臺階部分的大徑端面7，并在彈簧12的作用，進一步將動密封環(huán)' 單元8推向端蓋13而使動、靜密封環(huán)單元間的密封端面14相互貼近實現可靠的密封。
當出現泵送介質側的壓力高于阻封液密封流體介質壓力的非正常情況時，高壓泵送 介質可通過彈簧座4外側等處的間隙到達動、靜密封環(huán)單元間的密封端面14和動密封環(huán) 單元8該大小不等徑端部中的環(huán)狀外周臺階部分的小徑端面5處，由于該環(huán)狀外周臺階 部分的小徑端面5的外徑《靜密封環(huán)單元9的平衡直徑11 ，該超出阻封液流體介質的壓 力同樣也可以將動密封環(huán)單元8推向端蓋13而使動、靜密封環(huán)單元間的密封端面14相 互貼近，仍能保持可靠的密封。
這樣，無論密封裝置是內側承壓還是外側承壓，動、靜密封環(huán)單元所受的介質作用 合力均為靠向壓蓋側，靜密封環(huán)單元不會被介質壓力推出壓蓋。同時，密封受到內側壓 力和外側壓力時，動密封環(huán)單元的平衡直徑會變化，以自動適應密封對平衡直徑的要求。
權利要求1. 雙向平衡型機械密封裝置，在軸套(1)外分別設置有彈簧座(4)和靜密封環(huán)單元(9)，在與靜密封環(huán)單元(9)相對的彈簧座(4)端部的軸向內凹結構中設置有可隨軸(15)轉動的動密封環(huán)單元(8)，動、靜密封環(huán)單元的相對端面為密封面(14)，在彈簧座(4)和動密封環(huán)單元(8)間還設置有能使所說動密封環(huán)單元(8)與靜密封環(huán)單元(9)的密封端面(14)相互貼近的彈簧(12)，其特征是在彈簧座(4)端部軸向內凹結構中設置的動密封環(huán)單元(8)上與彈簧座(4)相對的端面為具有大小不等徑的端結構，其中小徑端(5)的最小直徑≤靜密封環(huán)單元(9)的平衡直徑(11)，或大徑端(7)的最大直徑≥靜密封環(huán)單元(9)的平衡直徑(11)，在動密封環(huán)單元(8)的大小不等徑的端結構和彈簧座(4)的軸向內凹結構內側面間并設置有與該環(huán)狀空間相適應的環(huán)形密封件(6)。
2. 如權利要求1所述的雙向平衡型機械密封裝置，其特征是所說的動密封環(huán)單元 (8)的大小不等徑端結構為中心伸凸的臺階結構。
3. 如權利要求2所述的雙向平衡型機械密封裝置，其特征是所說的在動密封環(huán)單元 (8)的大小不等徑端結構為圓柱狀中心伸凸結構所形成的臺階結構，其與彈簧座(4)軸向內凹結構的內側面間用于設置所說環(huán)形密封件(6)的該環(huán)狀空間為矩形斷面形式的 環(huán)狀空間。
4. 如權利要求所述的雙向平衡型機械密封裝置，其特征是所說的動密封環(huán)單元 (8)和/或靜密封環(huán)單元(9)為整體環(huán)或鑲嵌環(huán)的結構單元。
5. 如權利要求1所述的雙向平衡型機械密封裝置，其特征是在所說該環(huán)形密封件 (6)尾端側的彈簧座(4)上開設有密封圈槽并配合有彈簧座輔助密封圈(3)，所說的彈簧(12)設置在該環(huán)形密封件(6)與彈簧座輔助密封圈G)之間的封閉區(qū)域中。
6. 如權利要求1至5之一所述的雙向平衡型機械密封裝置，其特征是所說軸套U) 的外壁處設有定位孔，彈簧座(4)與軸套(1)間經可貫穿彈簧座(4)并伸入軸套外壁 該定位孔的緊定螺釘(2)被相互鎖定。
專利摘要雙向平衡型機械密封裝置。軸套外分別設置有彈簧座和靜環(huán)單元，在與靜環(huán)單元相對的彈簧座端部的軸向內凹中設有可隨軸轉動的動環(huán)單元，動靜環(huán)單元的相對端面為密封面，在彈簧座和動環(huán)單元間還設置有能使動、靜環(huán)單元密封端面相互貼近的彈簧。其中在彈簧座端部軸向內凹中設置的動環(huán)單元上與彈簧座相對的端面為具有大小不等徑的端結構，其中小徑端的最小直徑≤靜環(huán)單元的平衡直徑，或大徑端的最大直徑≥靜環(huán)單元的平衡直徑。在動環(huán)單元的大小不等徑的端結構和彈簧座的軸向內凹的內側面間并設有與該環(huán)狀空間相適應的密封圈。該密封裝置可用于雙密封的內側密封，且無論內、外側的壓力如何變化，該密封均能正常工作。
文檔編號F04D29/12GK201288819SQ20082014077
公開日2009年8月12日 申請日期2008年10月17日 優(yōu)先權日2008年10月17日
發(fā)明者張有華 申請人:四川日機密封件有限公司;四川密封技術研究所