專利名稱:液/氣壓控制的機(jī)械密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)設(shè)備的端面密封裝置,適用于對包括各型壓縮機(jī)、反應(yīng)釜、泵等流體機(jī)械旋轉(zhuǎn)軸的端面密封。
背景技術(shù):
機(jī)械密封是一種用于旋轉(zhuǎn)流體機(jī)械的軸封裝置,由至少一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面組成,在流體壓力及補(bǔ)償機(jī)構(gòu)彈力(或磁力)共同作用下,以及輔助密封圈的配合下,使該對端面保持貼合并相對滑動,構(gòu)成防止流體泄漏的裝置。傳統(tǒng)彈簧靜止式機(jī)械密封裝置的基本原理和結(jié)構(gòu)如圖1所示,包括有安裝于軸上可隨軸(16)旋轉(zhuǎn)的非補(bǔ)償環(huán)組件(I ),以及經(jīng)凸耳等適當(dāng)形式的防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(5)與環(huán)座(8)定位安裝并可沿軸向作適當(dāng)浮動的補(bǔ)償環(huán),非補(bǔ)償環(huán)與補(bǔ)償環(huán)間軸向相對的端面為其可相互配合的密封端面,在補(bǔ)償環(huán)的非密封軸向端與環(huán)座的配合部位間,保持有適當(dāng)?shù)母舆\(yùn)動空間,并在環(huán)座(或壓蓋)與補(bǔ)償環(huán)間配合有具有適當(dāng)彈性力的圓柱彈簧、圓錐彈簧、波片彈簧、波紋管等彈性元件(19),為補(bǔ)償環(huán)提供彈性推力,使補(bǔ)償環(huán)在彈簧力和介質(zhì)壓力共同作用下,保持密封端面間的貼合,并在補(bǔ)償環(huán)與壓蓋間設(shè)有的O型、V型、楔形等相應(yīng)形式輔助密封圈的共同配合下,防止流體泄漏。上述傳統(tǒng)形式機(jī)械密封裝置存在有許多需要改進(jìn)的不足。首先是在安裝時,為使彈簧能提供合適的彈力,需要確保彈簧等彈性元件受到足夠壓縮。壓縮量過大,會使密封端面的磨損會加劇;壓縮量過小,則會因彈力不足而使密封端面在介質(zhì)壓力下貼合力偏小而使密封效果變差。因此,現(xiàn)場安裝時需要反復(fù)測量和計算機(jī)械密封的工作高度,誤差不能超出設(shè)計值的±0. 5mm,安裝要求高,易出現(xiàn)安裝失誤,效率低。而且,為放置彈性元件也常需有較大的安置空間,使常規(guī)機(jī)械密封軸向尺寸較長。由于其實(shí)際安裝空間受限,因而常有減薄尺寸設(shè)計的情況,導(dǎo)致產(chǎn)品強(qiáng)度變差。其次是在設(shè)備運(yùn)行使用過程中,由于彈簧一般壓縮量較小3 5mm,并只能提供固定的彈性力(一般設(shè)計為平均值),對軸向竄動較為敏感,抗干擾能力差,因此使用過程中其密封性能和效果易受壓力波動的影響。特別是對如反應(yīng)釜等常存在壓力波動的場合,以及具有大軸向竄動的使用場合,由于傳統(tǒng)機(jī)械密封的彈簧比壓固定,有可能導(dǎo)致密封端面打開失效而產(chǎn)生泄漏。而且彈性元件材料受軸向竄動的反復(fù)交變載荷作用易產(chǎn)生疲勞屈服,影響整個機(jī)械密封的使用壽命。而在運(yùn)行過程中出現(xiàn)需進(jìn)行調(diào)整的情況時,傳統(tǒng)密封裝置因無法從外部進(jìn)行調(diào)節(jié),只能停機(jī)拆卸解體后,通過調(diào)整其安裝位置的方式改變其運(yùn)行狀態(tài)。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于此,本發(fā)明提供了一種全新的機(jī)械密封裝置,可以滿意解決傳統(tǒng)密封裝置的上述問題。本發(fā)明的液/氣壓控制的機(jī)械密封裝置,基本結(jié)構(gòu)中同樣包括有可隨軸旋轉(zhuǎn)的非補(bǔ)償環(huán)組件和與其軸向相對并可作軸向浮動的補(bǔ)償環(huán),其軸向相對的端面為可相互配合的密封端面。補(bǔ)償環(huán)經(jīng)適當(dāng)?shù)姆擂D(zhuǎn)結(jié)構(gòu)與環(huán)座相互定位,并在其非密封的軸向端與環(huán)座的配合部位間保持有浮動運(yùn)動空間。其中,在與環(huán)座相配合的補(bǔ)償環(huán)的內(nèi)、外徑周面部位,分別經(jīng)密封結(jié)構(gòu)(如常用形式的密封圈等)使其非密封尾端部的浮動運(yùn)動空間成為一密閉空間,并使該密閉空間經(jīng)貫穿環(huán)座的通道與裝置外可連接壓力流體源的流體壓力調(diào)節(jié)控制單元相連接。本發(fā)明上述機(jī)械密封裝置的結(jié)構(gòu)中,將補(bǔ)償環(huán)非密封軸向端與環(huán)座的配合部位間的浮動空間設(shè)置成為一密閉空間,并取消了傳統(tǒng)用于向補(bǔ)償環(huán)提供彈性推力的彈性元件,改用可由裝置外通過向該密閉空間中通入的壓力可調(diào)的氣體和/或液體等流體形成的流體彈簧,使補(bǔ)償環(huán)與非補(bǔ)償環(huán)的密封端面相互貼合密封,從而實(shí)現(xiàn)了可在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中方便、快速地調(diào)節(jié)機(jī)械密封的運(yùn)行參數(shù),保證和提高了密封性能效果,擴(kuò)大了其適用的范圍和靈活性。本發(fā)明上述密封裝置中,所說流體壓力調(diào)節(jié)控制單元的具體形式可以有不同的選擇。例如,可以為直接與壓力流體源連接并設(shè)有控制閥門、壓力顯示結(jié)構(gòu)和壓力流體調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的管路結(jié)構(gòu)。另一種可優(yōu)選的方式,是該流體壓力調(diào)節(jié)控制單元為包括有可經(jīng)控制閥門、壓力顯示結(jié)構(gòu)和壓力流體調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)與壓力流體源相連接的流體容器結(jié)構(gòu)。該流體容器結(jié)構(gòu)設(shè)置的一個顯著作用,是在設(shè)備中的密封失效時,通過不同密封部位的失效導(dǎo)致的容器結(jié)構(gòu)中液面的上升或下降,可對密封狀況進(jìn)行監(jiān)控和判斷。同時,該容器結(jié)構(gòu)對泄漏出來的介質(zhì)的緩沖及收集作用,還能防止系統(tǒng)泄漏的介質(zhì)進(jìn)入大氣,從而更加安全和環(huán)保。在采用上述優(yōu)選方式的流體壓力調(diào)節(jié)控制單元時,所說流體壓力調(diào)節(jié)控制單元中的控制閥門,一種優(yōu)選方式是,包括分別設(shè)置在壓力顯示結(jié)構(gòu)前、后端的單向閥和截止閥。此外,上述的流體容器結(jié)構(gòu)的形式,可以為充填單一液體或單一氣體的容器。更優(yōu)選的方式,是采用為下部充填液體,上方連接壓力氣源的氣/液混合式容器結(jié)構(gòu)。在上述結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,在本發(fā)明上述形式的機(jī)械密封裝置中,還可以在所說的流體壓力調(diào)節(jié)控制單元與密閉空間之間的連通通道中進(jìn)一步設(shè)置一個緩沖腔。由上述內(nèi)容可以理解,本發(fā)明的密封裝置利用氣壓和/或液壓在靜環(huán)后的浮動空間密封腔產(chǎn)生的壓力,取代了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中采用彈性元件提供端面作用力的方式,不僅可以實(shí)現(xiàn)對補(bǔ)償環(huán)施加彈性推力的目的,而且可以實(shí)現(xiàn)從裝置外對該彈性推力進(jìn)行調(diào)整的目的,解決了上述常規(guī)機(jī)械密封的缺陷,延長機(jī)械密封的使用壽命,而且能適用于有大的軸向竄動的應(yīng)用場合,特別適用于如反應(yīng)釜機(jī)械密封,輪船的尾軸密封等使用壓力經(jīng)常波動的場合,以及試驗場合,方便的調(diào)節(jié)補(bǔ)償壓力的大小,使密封保持最佳的運(yùn)行狀態(tài)。以下結(jié)合由附圖所示實(shí)施例的具體實(shí)施方式
,對本發(fā)明的上述內(nèi)容再作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想情況下,根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識和慣用手段做出的各種替換或變更,均應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
圖1是傳統(tǒng)彈簧靜止式機(jī)械密封基本結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2是本發(fā)明液/氣壓控制機(jī)械密封裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明液/氣壓控制機(jī)械密封裝置的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式圖2所示的本發(fā)明液/氣壓控制機(jī)械密封裝置中,同樣包括有可隨軸16旋轉(zhuǎn)的非補(bǔ)償環(huán)組件1,以及與其軸向相對并可作軸向浮動的補(bǔ)償環(huán)2,其相對的軸向端面為可相互配合的密封端面。補(bǔ)償環(huán)2經(jīng)防轉(zhuǎn)銷等防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)5與環(huán)座8相互定位安裝,并在補(bǔ)償環(huán)2的非密封軸向端與環(huán)座8的配合部位間保持有浮動運(yùn)動空間。在與環(huán)座8相配合的補(bǔ)償環(huán)2的內(nèi)、外徑周面部位,分別經(jīng)相應(yīng)的內(nèi)側(cè)密封圈3和外側(cè)密封圈4等密封結(jié)構(gòu),使補(bǔ)償環(huán)2非密封尾端的浮動運(yùn)動空間形成為一密閉空間6。同時,該密閉空間6經(jīng)貫穿環(huán)座8和壓蓋10的通道17,與設(shè)置于裝置外可連接壓力氣體或液體等壓力流體源的流體壓力調(diào)節(jié)控制單元相連接。圖中所示的該流體壓力調(diào)節(jié)控制單元,為一種設(shè)置有截止閥12、壓力表等形式的顯示結(jié)構(gòu)13,以及壓力調(diào)節(jié)閥等流體調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)15而直接與壓力流體源連接的管路結(jié)構(gòu),并在位于壓蓋10部位的其與密閉空間6之間的通道17中,還設(shè)有一緩沖腔18。環(huán)座8和壓蓋10經(jīng)螺栓9連接,其間并按常規(guī)方式設(shè)有相應(yīng)的環(huán)座密封圈7。圖3所示的是本發(fā)明液/氣壓控制機(jī)械密封裝置的另一種結(jié)構(gòu)形式。與圖2所示結(jié)構(gòu)的差別主要是所說流體壓力調(diào)節(jié)控制單元中,在設(shè)有控制閥門、壓力表等顯示結(jié)構(gòu)13和流體調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)15的管路結(jié)構(gòu)與緩沖腔18之間,還設(shè)置有一個其下部可充填液體、上方與壓力氣源連接的氣/液混合式容器罐形式的流體容器結(jié)構(gòu)11。所說管路中的控制閥門,包括分別設(shè)置在壓力顯示結(jié)構(gòu)13前、后端的單向閥14和截止閥12,該單向閥14可以發(fā)生密封泄漏時防止緩沖腔18內(nèi)的液體反串入氣體管路。
權(quán)利要求
1.液/氣壓控制的機(jī)械密封裝置,包括有可隨軸(16)旋轉(zhuǎn)的非補(bǔ)償環(huán)組件(I)和與其軸向相對并可作軸向浮動的補(bǔ)償環(huán)(2),其軸向相對的端面為可相互配合的密封端面,補(bǔ)償環(huán)(2)經(jīng)防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(5)與環(huán)座(8)相互定位,在其非密封軸向端與環(huán)座(8)的配合部位間保持有浮動運(yùn)動空間,其特征是在與環(huán)座(8)相配合的補(bǔ)償環(huán)(2)的內(nèi)、外徑周面部位,分別經(jīng)密封結(jié)構(gòu)(3,4)使其非密封尾端部的浮動運(yùn)動空間成為密閉空間(6),并使該密閉空間 (6)經(jīng)貫穿環(huán)座(8)的通道(17)與裝置外可連接壓力流體源的流體壓力調(diào)節(jié)控制單元相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的機(jī)械密封裝置,其特征是所說的流體壓力調(diào)節(jié)控制單元為直接與壓力流體源連接并設(shè)有控制閥門(12)、壓力顯示結(jié)構(gòu)(13)和壓力流體調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)(15)的管路結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的機(jī)械密封裝置,其特征是所說的流體壓力調(diào)節(jié)控制單元包括有可經(jīng)控制閥門、壓力顯示結(jié)構(gòu)(13)和壓力流體調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)(15)與壓力流體源相連接的流體容器結(jié)構(gòu)(11)。
4.如權(quán)利要求3所述的機(jī)械密封裝置,其特征是所說的流體壓力調(diào)節(jié)控制單元中的控制閥門包括分別設(shè)置在壓力顯示結(jié)構(gòu)(13)前、后端的單向閥(14)和截止閥(12)。
5.如權(quán)利要求3所述的機(jī)械密封裝置,其特征是所說的流體壓力調(diào)節(jié)控制單元中的流體容器結(jié)構(gòu)(11)為下部充填液體,上方連接壓力氣源的氣/液混合式容器結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1至5之一所述的機(jī)械密封裝置,其特征是在所說的流體壓力調(diào)節(jié)控制單元與密閉空間(6)的連通通道(17)中設(shè)有一緩沖腔(18)。
全文摘要
液/氣壓控制的機(jī)械密封裝置,包括有可隨軸旋轉(zhuǎn)的非補(bǔ)償環(huán)組件和與其軸向相對并可作軸向浮動的補(bǔ)償環(huán),其軸向相對的端面為可相互配合的密封端面。補(bǔ)償環(huán)經(jīng)防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)與環(huán)座相互定位,在其非密封軸向端與環(huán)座的配合部位間保持有浮動運(yùn)動空間。在與環(huán)座相配合的補(bǔ)償環(huán)的內(nèi)、外徑周面部位,分別經(jīng)密封結(jié)構(gòu)使其非密封尾端部的浮動運(yùn)動空間成為密閉空間,并使該密閉空間經(jīng)貫穿環(huán)座的通道與裝置外可連接壓力流體源的流體壓力調(diào)節(jié)控制單元相連接。本發(fā)明的液/氣壓控制機(jī)械密封裝置通過向該密閉空間通入氣和/或液壓力流體向補(bǔ)償環(huán)提供補(bǔ)償壓力,取消傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的彈簧等彈性元件,并可通過控制和調(diào)節(jié)通入壓力流體的方式,實(shí)現(xiàn)機(jī)械密封端面比壓的外部可調(diào)及密封性能的保證。
文檔編號F16J15/16GK103016736SQ20121055767
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月20日
發(fā)明者宋偉華, 何方 申請人:四川日機(jī)密封件股份有限公司