专利名称：离心泵轴端面密封装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种离心泵轴或旋转轴密封装置。是一种结构全新的端面密封装置。
离心泵和旋转轴设备广泛应用于化工、化肥、石油化工、轻工、食品、制药、钢铁、发电、船舶、农业等行业。离心泵轴和旋转轴的密封应用最多的是填料函密封和机械密封(端面密封)。现在已经形成系列的机械密封，因为具有密封性好；使用周期长；适用恶劣工况等优点受到各行业的广泛重视，各种机械密封产品投放市场。针对机械密封的一些缺陷，各项新型的机械密封发明专利申请获得公开。例如获国家级重点新产品的专利申请“一种八字螺旋槽端面密封装置(申请号90101737.X；公开号CN1045851A)”；获公开的专利申请“全液膜机械密封装置(申请号88109152.9；公开号CN1042226A)”“高速曲路机械密封方法及装置(申请号90106642.7；公开号CN1058835A)”美国伊利诺伊州，申请人约翰起重机有限公司申请的“具有微小屏坝图案的密封环面的非接触间隙式密封(申请号91105628.9；公开号CN1059195A)等均从改善动静环接触面状态，例如增加液膜厚度和阻力、减少磨损、保持接触面的原有状态，达到提高密封性，沿长使用周期为主要目的。然而包括各种系列机械密封整体结构均无重要突破。结构相似，均主要包括动环、静环、弹簧、弹簧座、端盖、固定螺钉、辅助密封圈等。这些相似的结构决定了现代大多数机械密封存在如下公认的缺陷，限制了机械密封更广泛的使用。这些缺陷是结构复杂；所用材料大多数较昂贵；需要专用的加工设备制造，例如磨床、铣床等；加工精度要求较高；对安装、使用要求严格；不适用于含大量固体颗粒介质；不能抗较大的径向振动，特别是端面磨损后和泵轴承使用到后期容易发生泄漏。因此有些专业书籍评论机械密封是一套“昂贵而精密的装置”。
本发明的目的是要提供一种结构全新，并且结构简单；利用一般的廉价材料制造；工艺性好，利用一般机械加工设备加工，加工精度不高；容易安装、使用；较少维护；并且适用于含大量固体颗粒介质；密封性和使用周期主要指标不低于同介质机械密封，具有广泛使用价值的离心泵和旋转轴端面密封装置。
本发明的任务是这样完成的
附图是离心泵或旋转轴端面密封装置的装配图。图中，1是泵轴；2是轴套或各种旋转轴；3是填料函或各种密封腔；4是定位环；5是紧缩环；6是动环，是摩擦副；7是静环，也是摩擦副；8是缓冲垫；9是密封圈；10是压盖；11是压盖螺栓；12是弹性垫。
本装置是由①、一个轴向一端是摩擦面，另一端内径是锥形面的动环(6)和一个由软材料制成外径也是相同锥形面并且与动环(6)内径锥形面相配合的紧缩环(5)，再用一个轴向一端是较小端面，另一端是较大端面的定位环(4)压紧，构成和泵轴或旋转轴一体的旋转结构和②、一个轴向一端是摩擦面，另一端是止口的静环(7)和一个由软材料制成的缓冲垫(8)的一个端面粘合，另一个端面和一个填料函里面是止口，外面环形槽内有一个密封圈(9)的压盖(10)的止口粘合在一起构成的静环压盖密封结构轴向压紧后组成的。轴向压紧是通过弹性垫(12)压紧的。弹性垫(12)一般采用较软的橡胶垫。对压盖(10)外面轴向空间较大的离心泵或旋转轴设备应采用圆柱螺旋压缩弹簧，同时使用加长的压盖螺栓(11)。补偿能力会更强。
本装置中制造定位环(4)的材料应按介质选用，应耐介质的物理和化学作用，应具有一定的机械强度，不能用低强度脆性材料制造定位环(4)。常用材料是碳素钢、优质铸铁、不锈钢、聚四氟乙烯、尼龙、酚醛塑料。制造紧缩环(5)材料应按介质选用，应耐介质物理和化学作用，并适应介质的温度。选用的材料是天然橡胶、合成橡胶、聚四氟乙烯、填充聚四氟乙烯、软聚氯乙烯。动环(6)和静环(7)应根据介质选用，应耐介质物理和化学作用，应具有一定的机械强度，不能用脆性材料制造动环(6)，应具有较低的滑动摩擦系数。对耐磨性和导热性不作较高要求。动环(6)和静环(7)选用的配对材料是碳素钢和铸铁；球墨铸铁和铸铁；不锈钢和聚四氟乙烯；机械密封常用配对材料。本装置动环(6)和静环(7)设计不同于传统机械密封设计，特点是采用①、摩擦面宽径向尺寸；②、摩擦面径向尺寸相同；③、摩擦面平值度和表面粗糙度较低；④、摩擦面比压较低；⑤采用廉价软材料；⑥静环(7)与泵轴或轴套间隙较大；⑦是采用介质压力和缓冲垫(8)、弹性垫(12)的综合补偿。动环(6)内径锥形面和与它配合的紧缩环(5)外径锥形面的锥度在5°－45°。锥度大小应按紧缩环(5)硬度确定硬度较大，锥度应较小。缓冲垫(8)应按介质选用，应耐介质物理和化学作用，并适应介质温度。选用的材料是天然橡胶、合成橡胶、橡塑混合橡胶、软聚氯乙烯。缓冲垫(8)两端面应和静环(7)和压盖(10)止口用耐介质粘合剂粘合。例如环氧树脂粘合剂。密封圈(9)应按介质选用，应耐介质物理和化学作用，并适应介质温度。选用的材料是天然橡胶、合成橡胶、聚四氟乙烯。密封圈(9)的断面形状可以是矩形或O形。压盖(10)的结构形式有①、标准和非标准离心泵直接用两个螺栓压紧的填料函压盖；②标准和非标准离心泵中填料函外面轴向空间较大，在螺母下面压上弹性垫(12)的压盖；③、用螺纹压紧的压盖。
本装置由于采用了由软性材料制成的紧缩环(5)、动环(6)和定位环(4)的和泵轴一体的旋转结构，当定位环(4)一端有很小的轴向力时，即本装置运转后介质对旋转结构两端面压差(定位环(4)一端大于动环(6)一端)，动环(6)和紧缩环(5)会由于锥面作用牢固的紧箍在泵轴上和轴一起旋转。本装置由于采用了由软材料制成的缓冲垫(8)；重量很轻的静环(7)；并装有密封圈(9)和弹性垫(12)与填料函构成静密封并且可以轴向移动的压盖(10)。当本装置运转后能自行调整动、静环摩擦面的比压和保持对旋转中心垂直(一般机械密封是靠加工精度和正确的安装和调整来保证的)，因此动、静环具有极好追随性和补偿性，不因端面磨损造成泄漏。同时具有很强的抗静向振动和轴向窜动能力。本装置密封性极好，使用周期长，不低于同介质机械密封。结构简单，容易制造，工艺性好，一般的机械加工设备(主要是车床)就可以加工。加工精度不高。使用一般的廉价材料可以达到较好的效果。适用于所有介质，特别是含大量固体颗粒介质。适用于绝大多数工况。大量对比实验和使用证明本装置是一般工况离心泵轴或旋转轴端面密封最佳结构。
实施例附图是用于单级离心泵，IS泵轴端面密封装置的装配图。
定位环(4)材料是A3F。紧缩环(5)材料是天然橡胶。动环(6)材料是20号优质碳素钢。静环(7)材料是HT20－40灰铸铁。缓冲垫(8)材料是天然橡胶。密封圈(9)材料是天然橡胶，断面形状为矩形。压盖(10)是IS泵原填料函压盖。弹性垫(12)为天然橡胶垫。本实施例适用于温度－30℃－80℃，介质为中性、弱碱性，可含大量固体颗粒，非油类、非溶剂类介质。是一种应用广泛的经济型，单级或多级离心泵或其他类似旋转设备的轴端面密封装置。
权利要求1.一种离心泵轴端面密封装置，其特征是本装置是由①、一个轴向一端是摩擦面，另一端内径是锥形面的动环(6)和一个由软材料制成外径也是相同锥形面并且与动环(6)内径锥形面相配合的紧缩环(5)，再用一个轴向一端是较小端面，另一端是较大端面的定位环(4)压紧，构成和泵轴一体的旋转结构，和②、一个轴向一端是摩擦面，另一端是止口的静环(7)和一个由软材料制成的缓冲垫(8)的一个端面粘和，另一个端面和一个填料函里面是止口，外面环形槽内有一个密封圈(9)的压盖(10)的止口粘合在一起构成的静环压盖密封结构，轴向压紧后组成。
2.如权利要求1所述的离心泵轴端面密封装置，其特征是紧缩环(5)选用的材料是天然橡胶、合成橡胶、聚四氟乙烯、填充聚四氟乙烯、软聚氯乙烯。
3.如权利要求1所述的离心泵轴端面密封装置，其特征是缓冲垫(8)选用的材料是天然橡胶、合成橡胶、橡塑混合橡胶、软聚氯乙烯。
4.如权利要求1所述的离心泵轴端面密封装置，其特征是密封圈(9)选用的材料是天然橡胶、合成橡胶、聚四氟乙烯。
5.如权利要求1所述的离心泵轴端面密封装置，其特征是压盖(10)的结构形式标准和非标准离心泵，直接用两个螺栓压紧的填料函压盖。
6.如权利要求1所述的离心泵轴端面密封装置，其特征是压盖(10)的结构形式标准和非标准离心泵中填料函外面轴向空间较大，螺母下面压上弹性垫(12)的压盖。
7.如权利要求1所述的离心泵轴端面密封装置，其特征是压盖(10)的结构形式用螺纹压紧的压盖。
专利摘要一种离心泵轴端面密封装置，是由一端是摩擦面，另一端内径是锥形面的动环(6)和一个外径锥形面的紧缩环(5)用一个定位环(4)压紧；一端是摩擦面，另一端是止口的静环(7)，一个缓冲垫(8)，用里面是止口，外面环形槽内装有密封圈(9)的压盖(10)轴向压紧后组成。本装置运转后能自行调整摩擦面比压和保持对旋转中心垂直。具有极好追随性、补偿性；密封效果好；使用周期长；结构简单的特点。是一般工况端面密封最佳结构。适用所有介质和大多数工况。应用于离心泵和旋转轴机械。
文档编号F04D29/10GK2152927SQ9224585
公开日1994年1月12日 申请日期1992年12月28日 优先权日1992年12月28日
发明者朱雨秀 申请人:朱雨秀