專利名稱：一種軸密封裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是關于一種安裝在諸如泵等流體機械中的軸密封裝置，特別是關于一種包含有兩組機械式密封的軸密封裝置，該裝置將第一密封環(huán)安裝并固定在密封殼體上或是插入密封殼體的旋轉(zhuǎn)軸上，且另外在軸上或是在殼體上可軸向滑動地安裝壓靠在第一密封環(huán)上的第二密封環(huán)，以便藉助在兩機械式密封之間形成的清洗流體區(qū)把密封流體區(qū)和大氣區(qū)隔開并密封起來。
作為這種形式的軸密封裝置，如圖5中所示，在相反兩方向上配置的兩組接觸式機械密封1a、1b的所謂雙密封結構是公知的。
那就是每個機械密封1a、1b都把靜密封環(huán)2a、2b分別地固定并保持在密封殼體5上，并把轉(zhuǎn)動密封環(huán)3a、3b沿軸向可滑動地保持在旋轉(zhuǎn)軸6上，密封環(huán)3a、3b通過推力裝置4a、4b壓向靜止密封環(huán)2a、2b，并藉助于密封環(huán)2a、3a和2b、3b的相對轉(zhuǎn)動滑動作用，在適當壓力下(此處壓力是指以大氣壓力為基準的表壓力)由充滿有清洗流體(水、油或其它類似物)L的清洗流體區(qū)C來把密封流體區(qū)A與大氣壓力區(qū)B隔開并密封起來。
在這種通常的裝置中，由于清洗流體L的壓力P′是作為反壓力作用在滑動密封環(huán)3a、3b上的，因此為了使密封流體區(qū)A一側的機械密封1a中的兩個密封環(huán)2a、3a之間保持適宜的接觸，就要設定使清洗流體壓力P′高于密封流體壓力P一個特定量值△P(P′＝P+△P)，這是因為，如果清洗流體壓力P′低于密封流體壓力P，那么每個密封環(huán)2a，3a就不能保持在適宜的接觸狀態(tài)，且由彈簧4a提供的施壓和推壓力必須增大到超過所需的值。
然而，如上所述，用于在密封流體區(qū)A和清洗流體區(qū)C之間密封的機械密封1a中，清洗流體壓力P′必須設定成大于密封流體壓力P，特別是當密封流體是揮發(fā)性流體或低沸點流體例如液態(tài)氨時，在密封環(huán)2a、3a之間形成的流體潤滑膜易被摩擦熱破壞，這就使得密封遭受破壞，一旦密封受損壞，清洗液體L就會泄漏到密封流體區(qū)A的一側。
另一方面，用于大氣區(qū)B與清洗流體區(qū)C之間密封的第二機械密封1b是一接觸式密封，因此其密封功能在區(qū)域B與C之間的壓力差(P+△P)非常高時的高壓力條件下將受到損壞。
這樣，通常裝置的整體可靠性是低的，且時常由于密封條件(被密封流體的性質(zhì)與壓力條件)的限制，而使其不能很好地使用。此外，為使清洗流體L能進行循環(huán)而需要配置外圍設置，從而使裝置的結構變得更復雜。
因而，本發(fā)明的主要目的是提供一種較高可靠性能的軸密封裝置，該裝置即使在高壓條件下或于像液態(tài)氨這樣的揮發(fā)性流體或低沸點流體時也能表現(xiàn)出良好而穩(wěn)定的密封性能。
本發(fā)明的另一目的是提供一種能簡化的裝置的結構而無需使用循環(huán)清洗流體的外圍設備的軸密封裝置。
本發(fā)明提供一種軸密封裝置，其是由配置在沿旋轉(zhuǎn)軸的軸線方向的兩組機械密封構成，以便通過在機械密封之間形成的一清洗流體區(qū)來將密封流體區(qū)和大氣區(qū)隔離并密封，其中機械密封是把第一密封環(huán)安裝并固定在密封殼體上或是插入其中的旋轉(zhuǎn)軸上，并且另外在軸上或是在殼體上裝有被施壓并推壓向第一密封環(huán)的、可軸向滑動的第二密封環(huán)，在密封流體區(qū)一側的第一機械密封是由接觸式密封構成，以使在密封流體區(qū)的流體壓力作為反壓力作用在第二密封環(huán)上，在大氣區(qū)一側的第二機械密封由非接觸式密封構成，以使在清洗流體區(qū)中的流體壓力能以反壓力形式作用在第二密封環(huán)上，并在清洗流體區(qū)中注入壓力低于被密封流體壓力的清洗氣體，例如氮氣。兩機械密封是以位于大氣區(qū)一側的第二密封環(huán)相對于第一密封環(huán)設置的狀態(tài)，把第一密封環(huán)安裝并固定在轉(zhuǎn)動軸上，并把第二密封環(huán)可軸向滑動地支持在密封殼體上;兩機械密封是以位于大氣區(qū)一側的第一密封環(huán)相對于第二密封環(huán)設置的狀態(tài)在密封殼體上安裝并固定第一密封環(huán)，并把第二密封環(huán)可軸向滑動地支持在旋轉(zhuǎn)軸上。第一機械密封以位于大氣區(qū)一側的第二密封環(huán)相對于第一密封環(huán)設置的狀態(tài)在旋轉(zhuǎn)軸上安裝并固定第一密封環(huán)，并在密封殼體上可軸向滑動地安裝第二密封環(huán)，而第二機械密封則以位于大氣區(qū)一側的第一密封環(huán)相對于第二密封環(huán)設置的狀態(tài)在密封殼體上安裝并固定第一密封環(huán)，并在旋轉(zhuǎn)軸上可軸向滑動地安裝第二密封環(huán)。第一機械密封以位于大氣區(qū)一側的第一密封環(huán)相對于第二密封環(huán)設置的狀態(tài)在密封殼體上安裝并固定第一密封環(huán)，并在旋轉(zhuǎn)軸上軸向可移動地安裝著第二密封環(huán)，而第二機械密封則以位于大氣區(qū)一側的第二密封環(huán)相對于第一密封環(huán)設置的狀態(tài)在旋轉(zhuǎn)軸上安裝并固定第一密封環(huán)，并在殼體上可軸向滑動地安裝第二密封環(huán)。清洗氣體和被密封流體的壓力差是0.5-10kg/cm2。清洗氣體和被密封環(huán)的壓力差是5kg/cm2;把沖洗液F注入到第一機械密封的密封環(huán)的接觸部分中。
現(xiàn)通過下列有關附圖及具體實施例，詳述描述本發(fā)明的其他目的以及結構特點。其中
圖1是表示本發(fā)明軸承密封裝置第一實施例的剖視圖;
圖2是表示本發(fā)明軸承密封裝置第二實施例的剖視圖;
圖3是表示本發(fā)明軸承密封裝置第三實施例的剖視圖;
圖4是表示本發(fā)明軸承密封裝置第四實施例的剖視圖;和圖5是表示通常裝置的剖視圖。
圖1表示本發(fā)明軸密封裝置的最佳實施例，該軸密封裝置是通過在兩組機械密封11、21之間形成的一清洗流體區(qū)C來隔開并密封一密封流體區(qū)A與大氣區(qū)B，兩個機械密封11、21都位于密封殼體15和插入其中的旋轉(zhuǎn)軸16之間并配置成處于平行于旋轉(zhuǎn)軸16的軸線方向的狀態(tài)。
機械密封11、21包括作裝為安裝且固定在旋轉(zhuǎn)軸16上的第一密封環(huán)的轉(zhuǎn)動密封環(huán)12、22，和作為固定在密封殼體15上可軸向滑動的第二密封環(huán)的靜止密封環(huán)13、23，以及將靜止密封環(huán)13、23向轉(zhuǎn)動密封環(huán)12、22施壓且推靠的彈簧14、24。
在密封流體區(qū)A一側的第一機械密封11是由接觸式密封形式構成，它能通過由密封流體形成的流體潤滑膜而彼此接觸的密封環(huán)12、13的相對轉(zhuǎn)動將密封流體區(qū)A和清洗流體區(qū)C之間密封起來。
在大氣區(qū)B一側的第二機械密封21是由非接觸式密封形式構成，它能用在其間產(chǎn)生的動壓力而使處于非接觸狀態(tài)的相對轉(zhuǎn)動的密封環(huán)22、23將大氣區(qū)B與清洗區(qū)C密封起來，隨之在旋轉(zhuǎn)密封環(huán)22的端面上向其外圓周側或向內(nèi)圓周側形成以螺旋形，T形、矩形或類似開口等產(chǎn)生動壓的溝槽22a。
兩機械密封11、21都朝向同一方向定位，故靜止密封環(huán)13、23可相對于轉(zhuǎn)動密封環(huán)12、22而位于大氣區(qū)B一側，從而可使第一機械密封11中在密封流體區(qū)A處的流體壓力P和第二機械密封21中在清洗流體區(qū)C處的流體壓力P′分別以反壓的形式作用在靜止密封環(huán)13、23上。
此外，清洗氣體G以低于密封流體壓力P的較低壓力P′(＝P-△P)注入清洗流體區(qū)C中。若兩者之間的壓力差△P過大，則在接觸式的第一機械密封11中的載荷增大，相應地發(fā)熱增多，因而在密封揮發(fā)性或低沸點流體時，在密封環(huán)12、13之間形成的流體潤滑膜將被破壞。因此為避免這種風險，壓力差△P應根據(jù)密封條件適宜地設置在0.5～10kg/cm2范圍內(nèi)，最好是5kg/cm2左右。清洗氣體G應根據(jù)密封流體的性質(zhì)進行選擇，一般最好是使用諸如氮氣的惰性氣體。
在第一機械密封11的相對轉(zhuǎn)動部件中，設計成能充注沖洗液F的結構。
這樣構成的軸密封裝置，如果被密封的流體是高壓流體，或是揮發(fā)性流體、或低沸點流體如液態(tài)氨的情況下也顯示出良好的密封性能。
這就是說，用于在密封流體區(qū)A和清洗流體區(qū)C之間密封的第一機械密封11中，由于密封流體壓力P以反壓形式作用在滑動密封環(huán)13上，甚至在清洗流體壓力P′低于密封的流體壓力P(P-△P)的情況下，密封環(huán)12、13也能保持在適宜的接觸狀態(tài)。因而將清洗流體P′保持在這種低壓狀態(tài)，可使密封環(huán)12、13作用在密封部件上的載荷顯著下降，不管被密封流體的性質(zhì)與壓力條件如何，也能顯示出良好和穩(wěn)定的密封性能，萬一在密封被破壞的情況下，由于密封流體泄入?yún)^(qū)域C一側，故可避免像現(xiàn)有技術中那樣地清洗流體侵入?yún)^(qū)域A中的情況發(fā)生。
由于第二機械密封21是非接觸式氣體密封，并且以反壓形式作用在滑動密封環(huán)23上的清洗氣體壓力P′低于密封流體壓力P，即使在高壓力條件下也能顯示出良好的密封性能。
此外，由于清洗流體G是氣體，且大氣區(qū)B一側的機械密封21是用氣體密封，故根本不需要為清洗流體G設置進行循環(huán)用的外圍裝置。
然而，本發(fā)明并不僅局限于此實施例，在不脫離本發(fā)明的基本原則的范圍內(nèi)，可以進行適當?shù)母淖兣c修正。例如，在圖2中所示的軸密封裝置的機械密封11、21中，第一密封環(huán)12、22被安裝并固定在密封殼體15中，其位于大氣區(qū)B一側的第一接觸環(huán)12、22相對于第二密封環(huán)13、23設置，而第二密封環(huán)13、23則可軸向滑動地密封安裝在轉(zhuǎn)動軸16上，在圖3所示的軸密封裝置中，第一機械密封11的第一密封環(huán)12以位于大氣區(qū)B一側的第二密封環(huán)13相對于第一密封環(huán)12設置的狀態(tài)安裝并固定在轉(zhuǎn)動軸16上，而第二密封環(huán)13則可軸向滑動地安裝在密封殼體15上。同樣，在第二機械密封21中，第一密封環(huán)22以位于大氣區(qū)B一側的第一密封環(huán)22相對于第二密封環(huán)23設置的狀態(tài)安裝并固定在密封殼體15上，而第二密封環(huán)23則軸向可滑動地安裝在轉(zhuǎn)動軸16上，在圖4所示的軸密封裝置中，第一機械密封11的第一密封環(huán)12以位于大氣區(qū)B一側的第一密封環(huán)12相對于第二密封環(huán)13設置的狀態(tài)安裝并固定在密封殼體15上，而第二密封環(huán)13則可軸向滑動地安裝在轉(zhuǎn)動軸16上。同樣，第二機械密封21的第一密封環(huán)22以位于大氣區(qū)B一側的第二密封環(huán)23相對于第一密封環(huán)22設置的狀態(tài)安裝并固定在轉(zhuǎn)動軸16上，而第二密封環(huán)23則可軸向滑動地安裝在密封殼體15上。
權利要求
1.一種軸密封裝置，其是由配置在沿旋轉(zhuǎn)軸(16)的軸線方向的兩組機械密封(11，21)構成，以便通過在機械密封(11，21)之間形成的一清洗流體區(qū)(C)來將密封流體區(qū)(A)和大氣區(qū)(B)隔離并密封，其特征在于，機械密封(11，21)是把第一密封環(huán)(12，22)安裝并固定在密封殼體(15)上或是插入其中的旋轉(zhuǎn)軸(16)上，并且另外在軸上或是在殼體上裝有被施壓并推壓向第一密封環(huán)(12，22)的可軸向滑動的第二密封環(huán)(13，23)，在密封流體區(qū)(A)一側的第一機械密封(11)是由接觸式密封構成，以使在密封流體區(qū)(A)的流體壓力作為反壓力作用在第二密封環(huán)(13)上，在大氣區(qū)B一側的第二機械密封(21)由非接觸式密封構成，以使在清洗流體區(qū)(C)中的流體壓力能以反壓力形式作用在第二密封環(huán)(23)上，并在清洗流體區(qū)(C)中注入壓力低于被密封流體壓力的清洗氣體(G)，例如氮氣。
2.一種如權利要求1所述的軸密封裝置，其特征在于，機械密封(11，21)以位于大氣區(qū)(B)一側的第二密封環(huán)(13，23)相對于第一密封環(huán)(12，22)設置的狀態(tài)，把第一密封環(huán)(12，22)安裝并固定在轉(zhuǎn)動軸(16)上，并把第二密封環(huán)(13，23)軸向可滑動地支持在密封殼體(15)上。
3.一種如權利要求1所述的軸密封裝置，其特征在于，機械密封(11，21)以位于大氣區(qū)(B)一側的第一密封環(huán)(12，22)相對于第二密封環(huán)(13，23)設置的狀態(tài)在密封殼體(15)上安裝并固定第一密封環(huán)(12，22)，并把第二密封環(huán)(13，23)可軸向滑動地支持在旋轉(zhuǎn)軸(16)上。
4.一種如權利要求1所述的軸密封裝置，其特征在于，第一機械密封11以位于大氣區(qū)B一側的第二密封環(huán)(13)相對于第一密封環(huán)(12)設置的狀態(tài)在旋轉(zhuǎn)軸16上安裝并固定第一密封環(huán)(12)，并在密封殼體(15)上可軸向滑動地安裝第二密封環(huán)(13)，而第二機械密封(21)則以位于大氣區(qū)B一側的第一密封環(huán)(22)相對于第二密封環(huán)(23)設置的狀態(tài)在密封殼體(15)上安裝并固定第一密封環(huán)(22)，并在旋轉(zhuǎn)軸(16)上可軸向滑動地安裝第二密封環(huán)(23)。
5.一種如權利要求1所述的軸密封裝置，其特征在于，第一機械密封(11)以位于大氣區(qū)B一側的第一密封環(huán)(12)相對于第二密封環(huán)(13)設置的狀態(tài)在密封殼體(15)上安裝并固定第一密封環(huán)(12)，并在旋轉(zhuǎn)軸(16)上軸向可移動地安裝著第二密封環(huán)(13)，而第二機械密封(21)則以位于大氣區(qū)(B)一側的第二密封環(huán)(23)相對于第一密封環(huán)(22)設置的狀態(tài)在旋轉(zhuǎn)軸(16)上安裝并固定第一密封環(huán)(22)，并在殼體(15)上可軸向滑動地安裝第二密封環(huán)(23)。
6.一種如權利要求1所述的軸密封裝置，其特征在于，清洗氣體G和被密封流體的壓力差是0.5～10kg/cm2。
7.一種如權利要求1所述的軸密封裝置，其特征在于，清洗氣體G和被密封流體的壓力差是5kg/cm2。
8.一種如權利要求1所述的軸密封裝置，其特征在于，把沖洗液F注入到第一機械密封(11)的密封環(huán)(12，13)的接觸部分中。
全文摘要
一種軸密封裝置，其是由沿軸向配置的兩組機械密封構成，以便由在兩機械密封之間形成的清洗流體區(qū)把密封流體區(qū)和大氣區(qū)隔開并密封，在旋轉(zhuǎn)軸上安裝并固定有第一密封環(huán)，并在殼體上安裝著壓向第一密封環(huán)的第二密封環(huán)。在密封流體區(qū)一側的第一密封由接觸式密封構成。大氣區(qū)一側的第二密封由非接觸式密封構成。在清洗流體區(qū)中注入低于被密封體壓力的清洗氣體。
文檔編號F16J15/54GK1099466SQ93116478
公開日1995年3月1日 申請日期1993年8月25日 優(yōu)先權日1993年8月25日
發(fā)明者有坪博文, 布施敏彥 申請人:日本皮拉工業(yè)株式會社