轉子泵軸密封裝置的制作方法

本發明涉及一種轉子泵的軸密封裝置，尤其是一種非衛生級轉子泵的機械式軸密封裝置。

背景技術：

轉子泵又稱膠體泵、葉輪泵、萬用輸送泵等，由于其葉輪形如凸輪，又稱作凸輪泵，轉子泵屬于容積泵；一般為雙轉子。轉子泵是借助于工作腔里的多個固定容積輸送單位的周期性轉化來達到輸送流體物料的目的。通常由電機驅動一對同步齒輪，傳動主副軸，雙轉子分別在主副軸的帶動下，進行同步反方向旋轉，使泵的容積發生變化，從而構成較高的真空度和排放壓力；進口處為低壓區，出口處為高壓區。轉子泵主要用于衛生級物料和腐蝕性、高粘度物料的輸送。所輸送物料按衛生要求可分為衛生級物料與非衛生級物料，衛生級物料包括：食品飲料類、水果濃縮液、化妝品、藥物類等等；非衛生級物料是指除衛生級物料以外的流體物料，主要為化工造紙等工業產品及半成品流體物料，包括染料、脂肪、溶劑、樹脂及聚合物、紙漿等等。.轉子泵中凡與輸送物料接觸的零配件，一般均采用符合衛生標準的不銹鋼材料制作，其密封件均采用無毒橡膠；可靠的防銹性和無毒密封性確保安全衛生。

由于轉子泵工作時物料在泵輸出端需承受較高壓力，物料很容易從轉動的軸間泄漏。為了避免流體物料泄漏，轉子泵的軸密封非常重要，伴隨轉子泵技術的發展，轉子泵的軸密封一直是其關健技術之一；提升轉子泵的軸密封性能與軸密封的使用壽命，是本領域技術人員長期追求的目標。目前轉子泵的軸密封主要包括機械式軸密封與填料式軸密封，以機械式軸密封為主。轉子泵的機械式軸密封是利用彈簧迫使隨軸轉運的動環與相對靜止的靜環端面相互緊貼形成密封的轉動副，周邊的縫隙處用O形圈密封。由于轉子泵工作時動環與靜環摩擦，包括動環與靜環及O形圈的機封件都需承受發熱磨損，導致其性能下降，直至出現流體物料明顯泄漏時就需要停機保養。現有技術方案中，也有利用其所輸送的流體物料來潤滑冷卻機封件的方案，其機封件在軸向是固定不動的，如中國專利文獻CN201401323Y是本發明專利申請人申請的實用新型公開文件，由于進出機封件所在空間的流體物料具有較高壓力，對機封件有較大的擠壓力，并且一旦過多堆積不流通，就會持續升溫，降低流體物料對機封件的冷卻效果，影響轉子泵的軸密封性能與軸密封的使用壽命。事實上，進出機封件所在空間與其接觸的流體物料的壓力是變化的，本案發明人經多年研究發現，現有技術其機封件在軸向是固定不動的設計，正是對流體物料壓力的變化沒有采取合適的應對措施，才導致變化的流體物料壓力沖擊對軸密封性能與軸密封的使用壽命造成較大的影響；那么，如何克服流體物料壓力沖擊對軸密封性能與軸密封的使用壽命造成的較大影響呢？

本發明正是為了解決上述技術問題。本發明可以看作是中國專利文獻CN201401323Y所公開的方案的改進。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是針對上述技術現狀，提供一種轉子泵的軸密封裝置。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：

一種轉子泵的軸密封裝置，所述轉子泵的軸(1)與作為轉子的葉輪(2)固定連接，其特征在于，所述軸密封裝置包括機封座(3)與靜環(4)、動環座(5)及由其驅動的動環(6)，均呈圓筒狀并套裝在軸(1)外面，機封座(3)套裝在動環座(5)外并與泵體(7)固定連接，機封座(3)的泵外側為內徑較小的封閉端，靜環(4)位于機封座(3)的內腔靠近封閉端處，直接套裝在軸(1)外面，并與機封座(3)連接，靜環(4)與機封座(3)之間的縫隙處設置第一O形圈(8)；動環座(5)的泵內側為內徑較小的連接端，動環座(5)的連接端直接套裝在軸(1)外面，動環座(5)的筒體伸入機封座(3)內腔，動環座(5)與機封座(3)之間形成空腔(28)，動環座(5)的筒體與軸(1)之間形成動環座內腔(9)，沿動環座(5)的筒體外周開設多個通孔(10)，所述動環(6)位于動環座(5)的泵外側并直接套裝在軸(1)外面，動環(6)的泵內側設置用于密封動環(6)與軸(1)之間縫隙的第二O形圈(11)，動環座內腔(9)中，在動環座(5)的連接端與動環(6)之間設置受壓彈簧(12)，該受壓彈簧(12)也套裝在軸(1)外面，動環(6)的外端面(23)與靜環(4)內端面(24)相互緊貼，所述動環座(5)經至少1個傳動銷(13)連接葉輪(2)，所述傳動銷(13)的其中一端緊配連接，另一端浮動式插入。

所述動環(6)的泵內側增設同樣呈圓筒狀的彈簧墊塊(14)，所述受壓彈簧(12)設置在動環座(5)的連接端與彈簧墊塊(14)之間，所述彈簧墊塊(14)也直接套裝在軸(1)外面，所述第二O形圈(11)設置在彈簧墊塊(14)與所述動環(6)之間的縫隙處。

所述傳動銷(13)的一端緊配在葉輪(2)上，所述動環座(5)的泵內側開設相應數量的第一缺口(15)供傳動銷(13)浮動式插入。

所述葉輪(2)上的泵外側對稱開設2個銷孔(16)，2個傳動銷(13)的其中一端分別緊配插入所述葉輪(2)上的2個銷孔(16)，所述動環座(5)的泵內側也對稱開設2個第一缺口(15)供傳動銷(13)浮動式插入。

所述動環座(5)的筒體的泵外側沿其內壁圓周至少設置2個凸筋(17)，所述動環(6)沿其外壁圓周設置相應的凹陷(18)。

所述動環座(5)的筒體的泵外側設置4個凸筋(17)沿其內壁圓周均布，所述動環(6)與彈簧墊塊(14)也各自設置4個相應的凹陷(18)沿其沿其外壁圓周均布。

沿所述動環座的筒體外周開設的通孔(10)為4個，并沿動所述動環座(5)的筒體外周均布。

所述動環座(5)的筒體內壁設置用于卡止彈簧墊塊(14)的凸環(29)。

所述機封座(3)靠近其泵外側處開設銷孔(16)，所述銷孔(16)至少為2個，沿所述機封座(3)的筒體圓周均布，各銷孔(16)以緊配方式插入固定銷(19)；所述靜環(4)的泵外側開設第二缺口(21)，供固定銷(19)以松配方式插入。

所述機封座(3)的封閉端還設置骨架油封(20)，該骨架油封(20)的內圈緊貼所述轉子泵的軸(1)，并在其所密封的區域通入潤滑油或冷卻水。

一種用于輸送非衛生級高粘度流體物料的轉子泵，包括泵體(7)，作為互動轉子的2個葉輪(2)位于泵體(7)內，經同步箱輸出的平行的二根軸(1)各自與其對應的葉輪(2)固定連接，其特征在于，每根軸(1)還包括如上所述的軸密封裝置。

本發明轉子泵利用物料對機封件進行冷卻與潤滑，進入機封腔的物料隨轉子泵的高低壓區不停變換，物料在機封腔不停的進進出出，對上述機封件起到良好的冷卻及潤滑作用，從而有利于延長上述機封件的使用壽命。物料壓力上升時密封性也隨之同步上升，可保證物料壓力上升時的密封。當物料壓力下降時，上述機封件又自動復位，得以休整；這樣就可以達到動態平衡，可有效地克服流體物料壓力沖擊對軸密封性能與軸密封的使用壽命造成的較大影響；也可有效地避免物料過多堆積不流通而造成的持續升溫，影響轉子泵的軸密封性能與軸密封的使用壽命的現象。本發明可有效的提升轉子泵的軸密封性能，并大幅度提升轉子泵軸密封的使用壽命。本發明尤其適合用于輸送非衛生級物料的轉子泵的軸密封。

附圖說明

圖1為本發明實施例一轉子泵的軸密封裝置剖面結構示意圖；

圖2、圖3均為機封座立體示意圖，顯示不同方位；

圖4、圖5均為動環座立體示意圖，顯示不同方位；

圖6、圖7均為動環立體示意圖，顯示不同方位；

圖8、圖9均為靜環立體示意圖，顯示不同方位；

圖10、圖11均為彈簧墊塊立體示意圖，顯示不同方位；

圖12為本發明實施例二轉子泵的軸密封裝置局部剖面結構示意圖；

圖13為本發明實施例二轉子泵的軸密封裝置整體剖面結構示意圖；

圖14為本發明所適配的雙葉片葉輪主視示意圖；

圖15為本發明所適配的雙葉片葉輪剖面示意圖；

圖16為本發明轉子泵工作時受物料壓力狀態的軸密封裝置剖面結構示意圖。

具體實施方式

以下以圖1至圖15所示詳細說明本發明的具體實施方式。為了方便描述，將各機封件朝向轉子泵內的一側稱作泵內側，朝向轉子泵外的一側稱作泵外側。

本發明軸密封裝置主要適用于用于輸送高粘度流體物料的轉子泵，通常這種轉子泵包括泵體7，作為互動轉子的2個葉輪2位于泵體7內，經同步箱輸出的平行的二根軸1各自與其對應的葉輪2固定連接；葉輪2通常為雙葉片或三葉片，也有單葉片、四葉片、五葉片的。本發明軸密封裝置尤其適用于用于輸送非衛生級高粘度流體物料的轉子泵。

實施例一

如圖1所示，一種轉子泵的軸密封裝置，轉子泵的軸1與作為轉子的葉輪2固定連接，軸密封裝置包括機封座3與靜環4、動環座5及由其驅動的動環6，均呈圓筒狀并套裝在軸1外面，機封座3套裝在動環座5外并與泵體7固定連接，機封座3與動環座5之間形成空腔28，機封座3的泵內側為連接泵體7的法蘭端，沿法蘭端圓周開設多個連接孔22，用于與泵體7固定連接；機封座3的泵外側為內徑較小的封閉端，靜環4位于機封座3內腔靠近封閉端處并直接套裝在軸1外面，并與機封座3連接，具體可采用以下連接方式：機封座3靠近其泵外側處開設銷孔16，銷孔16至少為2個，沿機封座3的筒體圓周均布；一般地，沿機封座3的筒體對稱開設2個就足夠了，當然，沿機封座3的筒體圓周均布開設3個、4個也可以；各銷孔16以緊配方式插入固定銷19；也可以螺紋孔代替銷孔16，繚繞有密封帶的螺釘代替固定銷19；靜環4的泵外側開設相應的第二缺口21，如圖8、圖9所示，供各固定銷19以松配方式插入。靜環4與機封座3之間的縫隙處設置第一O形圈8。機封座3如圖2、圖3所示，動環座5如圖4、圖5所示。

如圖1所示，動環座5的泵內側為內徑較小的連接端，動環座5的連接端直接套裝在軸1外面，動環座5的筒體伸入機封座3內腔，動環座5與機封座3之間形成空腔28，動環座5的筒體與軸1之間形成動環座內腔9，沿動環座5的筒體外周開設多個通孔10，供流體物料進出動環座內腔9；通孔10以開設4個，并沿動所述動環座5的筒體外周均布為佳。動環6位于動環座5的泵外側并直接套裝在軸1外面，動環6的泵內側設置用于密封動環6與軸1之間縫隙的第二O形圈11，動環座內腔9中，在動環座5的連接端與動環6之間設置受壓彈簧12，該受壓彈簧12也套裝在軸1外面，動環6的外端面23與靜環4內端面24相互緊貼，形成轉動副。

動環座5經至少1個傳動銷13連接葉輪2，傳動銷13的其中一端緊配連接，另一端浮動式插入。為便于制造，可采用以下方式：傳動銷13的一端緊配在葉輪2上，動環座5的泵內側開設相應數量的第一缺口15供傳動銷13浮動式插入。以采用對稱布置的2個傳動銷13為佳：葉輪2上的泵外側對稱開設2個銷孔16，如圖14、圖15所示；對稱布置的2個傳動銷13的其中一端分別緊配插入葉輪2上的2個銷孔16，動環座5的泵內側也對稱開設2個第一缺口15供傳動銷13浮動式插入，如圖5所示。

動環6的泵內側可增設同樣呈圓筒狀的彈簧墊塊14，受壓彈簧12設置在動環座5的連接端與彈簧墊塊14之間，彈簧墊塊14也直接套裝在軸1外面，第二O形圈11設置在彈簧墊塊14與動環6之間的縫隙處。本發明的受壓彈簧12為直接套裝在軸1外面的單個彈簧，可采用傳統的螺旋彈簧或波形彈簧，要求受壓彈簧12兩端面平整，使動環6的外端面23與靜環4內端面24受力均勻分布；故而以采用端面平整的波形彈簧為佳；如采用傳統的螺旋彈簧，可將其兩端面削平。如果用受壓彈簧12直接頂動動環6，動環6的受力平衡性較差；增設彈簧墊塊14可有效地改善動環6的受力平衡性，也避免了壓彈簧12直接頂在動環6上對動環6造成的磨損，還可縮短受壓彈簧12的長度。

動環座5與動環6的驅動連接可采用如下方式：動環座5的筒體的泵外側沿其內壁圓周至少設置2個凸筋17，動環6沿其外壁圓周設置相應的凹陷18。具體以采用以下方式為佳：動環座5的筒體的泵外側設置4個凸筋17沿其內壁圓周均布，如圖5所示；動環6與彈簧墊塊14也各自設置4個相應的凹陷18沿其沿其外壁圓周均布，如圖6、圖7與圖10、圖11所示。

動環座5相關部件裝配時先將受壓彈簧12裝入動環座5，再將彈簧墊塊14的凹陷18順著動環座5的凸筋17將彈簧墊塊14壓入動環座5，并旋轉彈簧墊塊14，將受壓彈簧12鎖定在動環座5內，后將動環6的凹陷18順著動環座5的凸筋17將動環6壓入動環座5，而動環6的外端面23露在動環座5外面。如果沒有加設彈簧墊塊14，則直接將動環6的凹陷18順著動環座5的凸筋17將動環6壓入動環座5即可。第二O形圈11應事先裝在動環6上。

機封座3用于與泵體7連接的端面可設置一圈凸臺25與一圈凹槽26，如圖2所示，凹槽26內嵌入第三O形圈27。機封座3相關部件裝配時，先將裝有第一O形圈8的靜環4裝入機封座3，使靜環4上的第二缺口21對準機封座3上的銷孔16，將固定銷19強行插入機封座3上的銷孔16，固定銷19的前端以松配方式插入靜環4上的第二缺口21；由于固定銷19與靜環4之間保留一定的間隙，這樣，可使轉子泵工作時靜環4以微量移動的方式自動調節其位置。總體裝配時，先將動環座5相關部件裝在泵體機封腔內，后將機封座3與泵體7固定連接，使動環6的外端面23與靜環4內端面24相互緊貼，第一O形圈8在受壓彈簧12作用下受壓形成初始變形。裝葉輪2時，使與其緊配的傳動銷13的另一端插入動環座5上的第一缺口15。

如圖1所示，轉子泵工作時，機封座3、固定銷19、靜環4、第一O形圈8隨泵體7靜止不動，葉輪2、傳動銷13、動環座5、動環6、第二O形圈11、受壓彈簧12及彈簧墊塊14隨軸轉動，動環6的外端面23與靜環4內端面24相互緊貼，形成轉動副。由于動環座內腔9經動環座5的筒體外周的多個通孔10與空腔28相通，而空腔28與轉子泵的內腔是相通的，轉子泵內腔的部分物料就會進入空腔28與動環座內腔9，對包括靜環4、第一O形圈8、動環6、第二O形圈11、受壓彈簧12及彈簧墊塊14的機封件起到冷卻及潤滑作用；并且，由于動環座5、動環6、第二O形圈11、受壓彈簧12及彈簧墊塊14隨軸轉動，進入空腔28尤其是進入動環座內腔9的物料隨轉子泵的高低壓區不停變換，物料在空腔28與動環座內腔9不停的進進出出，對上述機封件起到良好的冷卻及潤滑作用，從而有利于延長上述機封件的使用壽命。動環6與受壓彈簧12同在物料區，這樣機封面更容易密封；物料的壓力與受壓彈簧12的彈力方向相同，都是迫使動環6與靜環4壓緊，同時迫使第二O形圈11及第一O形圈8被壓緊。由于傳動銷13是浮動式插入動環座5的第一缺口15，當進入空腔28與動環座內腔9的物料壓力上升時，迫使受壓彈簧12被進一步壓縮，動環座5沿軸向泵外側移動，同時迫使第二O形圈11及第一O形圈8進一步被壓緊，動環6與靜環4之間的壓緊力加大；由于固定銷19與靜環4的第二缺口21留有一定的間隙，也迫使靜環4沿軸向泵外側微量移動，第一O形圈8進一步被壓緊，如圖16所示；即物料壓力上升時密封性也隨之同步上升，可保證物料壓力上升時的密封。當物料壓力下降時，上述機封件又自動復位，得以休整，這樣就可以達到動態平衡，可有效地克服流體物料壓力沖擊對軸密封性能與軸密封的使用壽命造成的較大影響。也可有效地避免物料過多堆積不流通而造成的持續升溫，影響轉子泵的軸密封性能與軸密封的使用壽命的現象。本發明可有效的提升轉子泵的軸密封性能，并大幅度提升轉子泵軸密封的使用壽命。

另外，為了防止物料壓力過大時導致動環座5沿軸向泵外側移動過量而致使動環座5的第一缺口15脫離傳動銷13，可在動環座5的筒體內壁設置用于卡止彈簧墊塊14的凸環29，如圖16所示；在此情形下，通孔10可開設在靠近環座5的連接端處，凸環29可設置在通孔10的泵外側，以避免通孔10開在凸環29上，當然，通孔10開在凸環29上也無妨；這樣就可以保證動環座5的第一缺口15始終沿傳動銷13浮動而不脫離傳動銷13。

實施例二

如圖12、圖13所示，本實施例在實施例一的基礎上，在機封座3的封閉端還設置骨架油封20，其它與實施例完全相同。該骨架油封20的內圈緊貼轉子泵的軸1，并在其所密封的區域通入潤滑油或冷卻水，形成增添的冷卻潤滑系統。這樣，在泵內無物料時，可有效的防止機封干磨，進一步提升轉子泵軸密封的使用壽命。另外，可在軸1的骨架油封20所在段加設軸套，以避免軸1被骨架油封20的唇口所擦損。