一种用于热水泵的机械密封装置的制作方法

本实用新型涉及机械密封技术领域，尤其涉及一种用于热水泵的机械密封装置。

背景技术：

在电力、石油和化工等行业中，高温高压热水泵是输送高温高压除氧水的重要设备。热水泵在运行过程中，需要在泵壳体和轴间设置密封装置，从而防止介质直接从该处流出。热水泵常使用的密封方式为机械密封。在实际中，若热水泵的机械密封的密封腔内介质的热能没有及时散发出去，会导致密封腔内部整体温度增高，从而介质的饱和蒸气压超过所能承受数值，进而会使密封端面热裂、端面液膜汽化、辅助元件老化和磨损加剧等，最终使机械密封失效。

现有的热水泵的机械密封是通过外部循环实现密封腔体内的降温，其降温效果不好。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于热水泵的机械密封装置，能够解决现有的热水泵的机械密封降温效果不好的问题。

实现本实用新型目的的技术方案如下：

本实用新型实施例提供了一种用于热水泵的机械密封装置，包括压盖、静环组件、动环、泵送环和弹性件；所述压盖套设在轴套上，并通过固定件轴向固定在泵盖上；所述泵送环套设在所述轴套上，并与所述轴套固定；所述泵送环的外壁周向限位于所述压盖的靠近所述泵盖的内壁；所述泵送环的远离所述泵盖的一端的内壁上设置有第一环状凹槽，动环设置于所述第一环状凹槽，并与所述泵送环固定连接；所述静环组件与所述压盖固定连接，且所述弹性件的两端抵于所述静环组件与所述压盖之间，以使所述静环组件的端面与所述动环的端面始终贴合；所述压盖上设置有第一环槽、第二环槽、第一输入口和第一输出口；所述第一输入口的轴线与所述轴套的轴线垂直，并与所述第一环槽连通；所述第一输出口的轴线与所述轴套的轴线呈预设角度；所述第二环槽将所述第一输出口和所述泵送环上开设槽口的位置相连通。

可选的，所述压盖包括外压盖和内压盖；所述外压盖套设于所述轴套上，所述内压盖设置于所述外压盖与所述泵盖之间所述泵送环的外壁轴向限位于所述内压盖的内壁；所述第一环槽、所述第一输入口、所述第一输出口设置于所述外压盖上；所述外压盖的靠近所述内压盖的一端设置有第二环状凹槽，所述内压盖的靠近所述外压盖的一端设置有第三环状凹槽；所述第二环状凹槽和所述第三环状凹槽配合构成所述第二环槽。

可选的，所述静环组件包括静环座、静环支撑架和静环；所述静环座的靠近所述动环的一端的内壁上设置有第四环状凹槽；所述静环套设于所述静环支撑架上后，安装于所述第四环状凹槽内，且所述静环的外侧壁抵于所述第四环状凹槽的内壁；所述静环的端面与所述动环的端面始终贴合；所述静环座与所述压盖固定连接，且所述弹性件的两端抵于所述静环座与所述压盖之间。

可选的，所述静环为石墨环。

可选的，所述静环的靠近所述动环的一端的外壁上设置有第五环状凹槽。

可选的，所述静环的远离所述动环的一端的内壁上设置有第六环状凹槽；所述静环支撑架的靠近所述静环的外壁上设置有与所述第六环状凹槽相匹配的第一环状凸台；所述第六环状凹槽设置于所述第一环状凸台上。

可选的，所述压盖用于周向限位所述泵送环的外壁的位置处设置有3~4个第三环槽；所述压盖和所述泵送环之间设置有0.3mm~0.5mm的间隙。

可选的，所述泵送环的靠近所述第二环槽的一端设置有第二环状凸台；所述第二环状凸台上等距分布有斜口槽；所述斜口槽的底面与所述泵送环的轴线呈预设锐角，且所述底面贯穿所述第二环状凸台。

可选的，相邻所述斜口槽之间设置有半开槽；所述半开槽从所述第二环状凸台的端面向底面延伸，且未贯穿所述底面。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的一种用于热水泵的机械密封装置，通过将泵送环与动环固定连接后再与轴套固定连接，泵轴转动时，能够带动轴套转动，从而带动泵送环和动环转动。静环组件与压盖固定连接，从而动环可以相对静环组件转动，而弹性件的设置能够使静环组件的端面始终与动环的端面贴合。在工作时，压盖上设置的第一输入口、第一环槽和动环配合使用，可达到压力平衡，第一输出口、第二环槽和泵送环配合使用，可达到有效蜗壳效果，从而能够使冷却液在密封腔内持续循环。相较于现有的热水泵的机械密封是通过外部循环实现密封腔体内的降温，本实用新型在外部循环的基础上，还对机械密封的内部循环进行了改善，从而机械密封的降温效果更好。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的用于热水泵的机械密封装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的静环组件的结构示意图；

图3为图1中a处的局部放大图；

图4为本实用新型实施例提供的泵送环的剖视图；

图5为本实用新型实施例提供的泵送环的立体图。

图标：1-固定件；2-静环组件；21-静环；211-第五环状凹槽；22-静环支撑架；221-第一环状凸台；23-静环座；3-压盖；31-前压盖；311-第一环槽；312-第二环槽；313-第一输入口；314-第一输出口；315-第二输入口；316-第二输出口；32-后压盖；321-第三环槽；4-动环；41-第一环状凹槽；42-第二环状凸台；421-斜口槽；422-半开槽；5-泵送环；6-弹性件；7-轴套；8-泵盖。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。

在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

请参考图1所示，图1为本实用新型提供的用于热水泵的机械密封装置的结构示意图。该用于热水泵的机械密封装置，包括压盖3、静环组件2、动环4、泵送环5和弹性件6。压盖3套设在轴套7上，并通过固定件1轴向固定在泵盖8上。压盖3的内壁、轴套7的外壁形成了机械密封装置的密封腔。其中，固定件1可以是螺柱和螺母，螺栓的前端穿过压盖3之后固定在泵盖8上，螺栓的后端再套设螺母。

泵送环5套设在轴套7上，并与轴套7固定，一般采用圆柱头紧定螺钉固定，并用两个定位销来定位泵送环5与轴套7的轴向位置，从而加强了泵送环5与轴套7的连接强度以及泵送环5的轴向定位，进而当泵工作时，泵带动轴套7转动，轴套7能够带动泵送环5绕轴套7的轴线转动。

泵送环5的外壁周向限位于压盖3的靠近泵盖8的内壁。泵送环5的远离泵盖8的一端的内壁上设置有第一环状凹槽41，动环4设置于第一环状凹槽41，并与泵送环5固定连接。一般泵送环5通过四根紧定螺钉与动环4连接来传递动力，从而使动环4相对于泵送环5不发生相对转动，又由于动环4与泵送环5固定连接，泵送环5与轴套7固定连接，故当泵工作时，泵带动轴套7转动，轴套7能够带动泵送环5和动环4沿轴套7的轴线转动，从而可实现冷却液的强制循环。在实际应用中，动环4的与泵送环5连接处的端面设置有四氟乙烯材料，四氟乙烯的设置有利于在泵送环5和动环4之间安装密封圈。

静环组件2与压盖3固定连接，从而能够防止静环组件2沿轴套7的轴线转动，而由于泵工作时，动环4和泵送环5能够沿轴套7的轴线转动，进而动环4和泵送环5能够相对于静环组件2转动。弹性件6的两端抵于静环组件2与压盖3之间，从而能够使静环组件2沿轴套7的轴向运动，进而以使静环组件2的端面与动环4的端面始终贴合。即当静环组件2与动环4贴合的端面受到动环4的压力，弹性件6向远离动环4的方向运动，从而静环组件2向远离动环4的方向运动，当泵工作过程中，静环组件2有磨损，或者动环4对静环21贴合面的压力减小，弹性件6向靠近动环4的方向运动，从而静环组件2向靠近动环4的方向运动。

该弹性件6设置于动环4和静环组件2的外部，从而弹性件6不随泵轴的转动而转动，能够使该弹性件6的稳定性好，进而对静环组件2轴向运动的补偿效果更好，使静环组件2更好的与动环4相贴合。

静环组件2与压盖3固定连接的方式可以为：如图1所示，压盖3的靠近静环组件2的内壁上设置有固定件安装孔，静环组件2上设置有通孔，固定件1的前端穿过通孔后，固定在固定件安装孔内。其中，固定件1可以包括两根防转销。继续参照图1所示，弹性件6的两端抵于静环组件2与压盖3之间的方式可以为：压盖3的靠近静环组件2的内壁上还设置有弹性件安装孔，弹性件6的一端抵于弹性件安装孔的底部，另一端抵于静环组件2靠近压盖3的端面上。其中，弹性件6可以为压缩弹簧或者橡胶弹簧等。当弹簧为压缩弹簧时，采用外径较大的弹簧，既能保证压缩弹簧有一定的稳定性，又能确保圆周弹力分布均匀，从而使机械密封装置能够在高压工况下正常使用。

压盖3上设置有第一环槽311、第二环槽312、第一输入口313和第一输出口314。第一输入口313的轴线与轴套7的轴线垂直，用于输入冲洗水，并与第一环槽311连通。第一输入口313、第一环槽311和动环4配合使用，能够达到压力平衡。

第一输出口314的轴线与轴套7的轴线呈预设角度，用于输出冲洗水，第二环槽312将第一输出口314和泵送环5上开设槽口的位置相连通，一般泵送环5上开设槽口的位置位于第一输出口314中心线所对的位置。

其中，根据实际需要，本领域技术人员可以设置预设角度的大小，如图1所示，以轴套7的轴线为预设角度的始边，以第一输出口314的轴线为预设角度的终边，一般预设角度可以为135°。第一输出口314、第二环槽312和泵送环5配合使用，可达到有效蜗壳效果。

本实用新型实施例提供的一种用于热水泵的机械密封装置，通过将泵送环5与动环4固定连接后再与轴套7固定连接，泵轴转动时，能够带动轴套7转动，从而带动泵送环5和动环4转动。静环组件2与压盖3固定连接，从而动环4可以相对静环组件2转动，而弹性件6的设置能够使静环组件2的端面始终与动环4的端面贴合。在工作时，压盖3上设置的第一输入口313、第一环槽311和动环4配合使用，可达到压力平衡，第一输出口314、第二环槽312和泵送环5配合使用，可达到有效蜗壳效果，从而能够使冷却液在密封腔内持续循环。相较于现有的热水泵的机械密封是通过外部循环实现密封腔体内的降温，本实用新型在外部循环的基础上，还对机械密封的内部循环进行了改善，从而机械密封的降温效果更好。

如图1所示，压盖3包括外压盖31和内压盖32。外压盖31套设于轴套7上，内压盖32设置于外压盖31与泵盖8之间。当固定件1为螺栓和螺母时，螺栓的前端依次穿过外压盖31和内压盖32之后固定在泵盖8上，螺栓的后端再套设螺母，从而实现压盖3通过固定件1轴向固定在泵盖8上。

泵送环5的外壁轴向限位于内压盖3的内壁；第一环槽311、第一输入口313、第一输出口314设置于外压盖3上。外压盖3的靠近内压盖3的一端设置有第二环状凹槽，内压盖3的靠近外压盖3的一端设置有第三环状凹槽；第二环状凹槽和第三环状凹槽配合构成第二环槽312，即当固定件1将外压盖31和内压盖32固定时，第二环状凹槽和第三环状凹槽就可形成第二环槽312。

在实际应用中，压盖3设置成外压盖3和内压盖3，能够方便整个机械密封装置的装配。

如图1和图2所示，静环组件2包括静环座23、静环支撑架22和静环21。静环座23的靠近动环4的一端的内壁上设置有第四环状凹槽；静环21套设于静环支撑架22上后，安装于第四环状凹槽内，且静环21的外侧壁抵于第四环状凹槽的内壁，从而使静环组件2的结构设计为内外镶嵌形式，进而使静环组件2的强度得到极大的提升。静环座23一般采用不锈钢制作而成，静环座23的第四环状凹槽的内径与静环21的外壁采用过盈配合的方式，使静环21的安装更牢固。静环21的端面与动环4的端面始终贴合，从而使密封效果更好。

静环座23与压盖3固定连接，且弹性件6的两端抵于静环座23与压盖3之间。具体地，压盖3的靠近静环座23的内壁上设置有固定件安装孔，静环座23上设置有通孔，固定件1的前端穿过通孔后，固定在固定件安装孔内，从而实现静环座23与压盖3固定连接。压盖3的靠近静环座23的内壁上还设置有弹性件安装孔，弹性件6的一端抵于弹性件安装孔的底部，另一端抵于静环座23靠近压盖3的端面上，从而实现弹性件6的两端抵于静环座23与压盖3之间。

在实际应用中，由于静环组件2与动环4的相贴合的端面为易磨损部件，相较于现有静环组件2的一体结构，本实施例将静环组件2制作成静环座23，静环支撑架22和静环21的分体结构，当静环21被磨损时，只需要换静环21即可，不用将静环组件2全部换掉，从而节约了机械密封装置的成本。

可选的，静环21为石墨环。石墨环的润滑效果较好，可使动环4相对静环21的转动更顺畅。

在实际应用中，如图2所示，静环21的靠近动环4的一端的外壁上设置有第五环状凹槽211。当气体或液体对静环组件2的靠近动环4的端面和侧壁的压力增大时，第五环状凹槽211的端面与静环座23的端面同时受到压力，从而使静环21与静环座23一起向远离动环4的方向运动，以使静环21不容易脱落。

继续参照图2所示，静环21的远离动环4的一端的内壁上设置有第六环状凹槽；静环支撑架22的靠近静环21的外壁上设置有与第六环状凹槽相匹配的第一环状凸台221；第六环状凹槽设置于第一环状凸台221上。从而当气体或液体对静环组件2的靠近动环4的端面和侧壁的压力增大时，第一环状凸台221的靠近静环21的端面与静环座23的端面同时受到压力，从而使静环支撑架22、静环座23和静环21一起向远离动环4的方向运动，以使静环21不容易从静环支撑架22上脱落。在实际应用中，静环支撑架22采用强度较好的不锈钢制作而成，其壁厚和第一环状凸台221的高度均为2mm。

如图3所示，压盖3用于周向限位泵送环5的内壁的位置处设置有3~4个第三环槽321，具体地，第三环槽321设置于内压盖3用于周向限位泵送环5的内壁的位置处，从而可以形成迷宫密封，使进入密封腔内的热流体在此处形成阻尼流态，进而防止泵腔体内的热流体进入机械密封装置的密封腔，以使密封腔内的温度不会上升地过高，为机械密封装置内冷却液的循环提供了良好的环境。在实际应用中，内压盖3的与第三环槽321相邻的内端面和内压盖3的靠近泵盖8的端面之间的距离为8mm~12mm，从而更好地设计第三环槽321的位置和宽度。

与此同时，压盖3和泵送环5之间设置有0.3mm~0.5mm的间隙，从而可以防止机械密封装置的密封腔内形成真空的状态而导致的冷却液不能循环的情况。

如图4和图5所示，泵送环5的靠近第二环槽312的一端设置有第二环状凸台42，第二环状凸台42上等距分布有斜口槽421；斜口槽421的底面与泵送环5的轴线呈预设锐角，且底面贯穿第二环状凸台42。其中，根据实际需求，本领域技术人员设置预设锐角的角度，一般预设锐角为45°，即斜口槽421的斜口为45°。斜口槽421的设置可以使冷却液大流量输送。

继续参照图4和图5所示，相邻斜口槽421之间设置有半开槽422；半开槽422从第二环状凸台42的端面向底面延伸，且未贯穿底面。半开槽422的设置，使冷却液的离心力比较强。

当泵送环5有斜口槽421和半开槽422时，利用泵送环5产生的流场能够弥补由于机械密封装置的内部结构设置而导致的冲洗不到静环21与动环4相贴合的密封端面的情况，而且该泵送环5能够使循环过程中产生的气泡在离心力的作用下被强制甩入第二环槽312和第一输出口314后被排出，从而不易造成密封端面汽化现象，进而抑制了在输送热水过程中密封端面汽化而导致的密封失效。

实际应用中，外压盖3上还会设置第二输入口315和第二输出口316，用于紧急情况下的急冷和排液。

如图1所示，机械密封装置的各部件之间贴合处还设置有密封圈，用来密封，从而防止泄漏。具体地，在前压盖31和后压盖32、后压盖32与泵盖8之间分别设置有密封圈，从而防止冷却液径向泄漏。在前压盖31与轴套7、静环座23与前压盖31、动环4的外侧壁与泵送环5的第一环状凹槽41的内壁之间、泵送环5与轴套7之间，以及轴套7与泵轴之间分别设置有密封圈，从而防止冷却液轴向泄漏。

采用机械密封输送液体时，一般机械密封的静环21与动环4相贴合的密封端面会产生液膜层。但对于高温高压过热水，当温度升高时，其自润滑性降低，当其流经高速旋转的密封端面时，会导致无法形成有效的液膜层，而使高温高压过热水流出。本实用新型实施例通过迷宫密封减少热水形成的热流体进入密封腔，且在外部循环的基础上，对机械密封的内部循环进行了改善，从而使机械密封的降温效果更好，进而使密封端面能够始终产生液膜层，密封效果得到了较大改善。

本实用新型实施例提供的用于热水泵的机械密封装置，能够满足api682《用于离心泵和回转泵的泵-轴封系统》和jb/t6614-2011《锅炉给水泵用机械密封技术条件》及jb/t4127.1-2013《机械密封技术条件》要求。适用于温度≤270℃，输送压力≤7.5mpa锅炉给水泵等高温高压热水泵的长时间使用，同时也可满足需在密封腔内循环更低粘度介质的特殊工况下使用，且现场安装简单，性能可靠。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。