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：
本實(shí)用新型涉及一種旋轉(zhuǎn)設(shè)備的端面密封裝置，適用于對(duì)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(duì)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(duì)端面保持貼合并相對(duì)滑動(dòng)，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(dòng)的補(bǔ)償環(huán)，非補(bǔ)償環(huán)與補(bǔ)償環(huán)間軸向相對(duì)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?dòng)運(yùn)動(dòng)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(shí)，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(huì)使密封端面的磨損會(huì)加?。粔嚎s量過小，則會(huì)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(chǎng)安裝時(shí)需要反復(fù)測(cè)量和計(jì)算機(jī)械密封的工作高度，誤差不能超出設(shè)計(jì)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(zhǎng)。由于其實(shí)際安裝空間受限，因而常有減薄尺寸設(shè)計(jì)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(jì)為平均值)，對(duì)軸向竄動(dòng)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(dòng)的影響。特別是對(duì)如反應(yīng)釜等常存在壓力波動(dòng)的場(chǎng)合，以及具有大軸向竄動(dòng)的使用場(chǎng)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(dòng)的反復(fù)交變載荷作用易產(chǎn)生疲勞屈服，影響整個(gè)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(shí)，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)。

實(shí)用新型內(nèi)容鑒于此，本實(shí)用新型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。本實(shí)用新型的液/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(duì)并可作軸向浮動(dòng)的補(bǔ)償環(huán)，其軸向相對(duì)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(dòng)運(yùn)動(dòng)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(dòng)運(yùn)動(dòng)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。本實(shí)用新型上述機(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(dòng)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。本實(shí)用新型上述密封裝置中，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(gè)顯著作用，是在設(shè)備中的密封失效時(shí)，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(duì)密封狀況進(jìn)行監(jiān)控和判斷。同時(shí)，該容器結(jié)構(gòu)對(duì)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(shí)，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，在本實(shí)用新型上述形式的機(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(gè)緩沖腔。由上述內(nèi)容可以理解，本實(shí)用新型的密封裝置利用氣壓和/或液壓在靜環(huán)后的浮動(dòng)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(duì)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(duì)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(zhǎng)機(jī)械密封的使用壽命，而且能適用于有大的軸向竄動(dòng)的應(yīng)用場(chǎng)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(dòng)的場(chǎng)合，以及試驗(yàn)場(chǎng)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(duì)本實(shí)用新型的上述內(nèi)容再作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。但不應(yīng)將此理解為本實(shí)用新型上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)例。在不脫離本實(shí)用新型上述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段做出的各種替換或變更，均應(yīng)包括在本實(shí)用新型的范圍內(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是本實(shí)用新型液/氣壓控制機(jī)械密封裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖。[0017]圖3是本實(shí)用新型液/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)施方式
圖2所示的本實(shí)用新型液/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(duì)并可作軸向浮動(dòng)的補(bǔ)償環(huán)2，其相對(duì)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(dòng)運(yùn)動(dòng)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(dòng)運(yùn)動(dòng)空間形成為一密閉空間6。同時(shí)，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所示的是本實(shí)用新型液/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(gè)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(shí)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(duì)并可作軸向浮動(dòng)的補(bǔ)償環(huán)(2)，其軸向相對(duì)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(dòng)運(yùn)動(dòng)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(dòng)運(yùn)動(dòng)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)。
專利摘要液/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(duì)并可作軸向浮動(dòng)的補(bǔ)償環(huán)，其軸向相對(duì)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(dòng)運(yùn)動(dòng)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(dòng)運(yùn)動(dòng)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。本實(shí)用新型的液/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(hào)F16J15/16GK202992171SQ20122070950
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)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(qǐng)人:四川日機(jī)密封件股份有限公司