一種前吸式離心料漿泵軸密封結構的制作方法

本實用新型涉及耐磨離心料漿泵，尤其涉及前吸式耐磨離心料漿泵的軸密封結構。

背景技術：

目前，國內化工、冶煉、環保等行業中各類料漿的輸送仍然常選離心式料漿泵輸送，因為無其它密封性能好、使用壽命長的泵可選，而且現在市售的離心料漿泵確實長期存在著密封易損壞、冷卻水易外泄、壽命不長的缺點。

料漿離心泵常用轉軸密封主要有兩種形式：一種為帶有動環、靜環摩擦釜的機械密封（如圖1），另一種為套于軸套上的動力密封（如圖2）。

用于軸上的機械密封又分為單端面機械密封和雙端面機械密封，單端面機械密封用于輸送帶固相顆粒的料漿時，使用壽命不長。因為泵在旋轉運行時，一是不耐料漿顆粒，泵腔內帶壓力的料漿的細小顆粒容易進入機械密封動靜環之間的密封端面上，損壞機封的動靜環，料漿進入動靜環端面的誘發因素有震動、氣蝕等；

雙端面機械密封采用前后兩組機械密封，兩組機械密封構成冷卻水密封腔，并設置有冷卻水進出口，其優點在于后組機械密封因為不接觸料漿，不會有細小顆粒進入動靜環之間的密封端面，能極好的密封帶壓力的冷卻水，其缺點在于：一、前組的機械密封在密封料漿時壽命不長（同單端面機封相比），料漿會進入動靜環的工作面損壞機封；二、后端密封冷卻水的機械密封不能脫水運行，一旦脫液即刻損壞，因此50%的雙端面機封用于輸送料漿的密封均產生冷卻水斷流而損壞機封。

動力密封在料漿離心泵在使用時一般采用兩組K型動力密封，并在兩組K型動力密封之間設置冷卻水循環裝置，其缺點在于：后組K型動力密封不能密封冷卻水，使用壽命不長，冷卻水會外泄。原因：能密封漿體是前組K型動力密封前設置有副葉輪或和葉輪背葉片，為K型動力密封的唇形橡膠圈減壓，使得密封料漿的唇形橡膠圈唇口上無壓強，因此前端密封料漿的橡膠圈不會磨損，壽命長，而密封冷卻水的橡膠圈因冷卻水無減壓設置，冷卻水等壓于自來水，水壓超過0.1MPa，因此，造成密封水的橡膠圈唇口承壓，進而使唇口密貼在軸套上，在轉軸的作用下，產生摩擦、磨損，進而產生漏水損壞。因此致使帶冷卻水的唇形密封很容易引起冷卻水外泄，業內有十泵九漏之說，這個漏，其實就是指的冷卻水的泄漏。

綜上所述，單純利用機械密封和動力密封均無法同時解決料漿泄漏、冷卻水泄漏、停水空轉的問題，業內輸送料漿的離心泵，至今仍無理想的軸密封可以選擇，仍選不到密封能抗料漿顆粒、使用壽命長、冷卻水又不外泄的理想的、輸送料漿的離心泵軸密封。

技術實現要素：

本實用新型針對現有技術的不足，提供一種適用于前吸式離心料漿泵，同時具備可使離心料漿泵能輸送帶顆粒的漿料、防止冷卻水泄漏以及能空轉運行不損壞的軸密封結構。

為實現本實用新型目的，提供了以下技術方案：一種前吸式離心料漿泵軸密封結構，安裝于泵體內的主軸上，泵體流體吸入口開設于泵體前端，流出口開設于泵體側壁上，伸入泵體內腔的主軸端部安裝有葉輪，葉輪上設置有葉輪副葉片和/或副葉輪，其特征在于包括套接于主軸上的用于密封料漿的動力密封、用于密封冷卻水的機械密封以及將動力密封和機械密封銜接構成一個冷卻水密封腔的密封組件，動力密封位于葉輪后側，機械密封位于動力密封后側，密封組件上設置有冷卻水進口和冷卻水出口。

通過葉輪副葉片和/或副葉輪進行減壓，使動力密封的唇形橡膠圈唇口上無壓強，防止唇口磨損，使漿料無法進入冷卻水密封腔內，從而使后部的機械密封不會因為震動、氣蝕等因素在動靜環的密封端面進入漿料顆粒造成磨損，同時后部的機械密封克服了動力密封由于冷卻水水壓超過0.1MPa，造成唇口承壓而冷卻水泄露的問題，從葉輪副葉片和/或副葉輪、動力密封、機械密封的安裝排布的整個設置，同時解決了現有技術中料漿泄露和冷卻水泄露的兩大問題，整個技術特征的布置是循序漸進的，脫離任何一個或者次序發生變化均無法實現防止料漿泄露和冷卻水泄露的目的。

作為優選，動力密封為唇形橡膠密封圈，數量設置為1個或并列的多個，唇形橡膠密封圈與密封組件配接密封。

作為優選，唇形橡膠密封圈設置為并列的2個，唇形橡膠密封圈唇口同向并朝向輸送液體的方向或者相鄰唇形橡膠密封圈唇口呈相反方向。

作為優選，唇形橡膠密封圈內置有鋼骨架。

作為優選，機械密封包括動環、靜環，靜環與動環配合壓緊密封，靜環與密封組件配接密封。

作為優選，動環外周設置有散熱部，散熱部上設置有能生風散熱的翅、孔、槽的一種或組合。作為優選，動環和/或散熱部為高導熱系數材料。作為近一步優選，高導熱系數材料為石墨、銅、鋁或金屬合金。在動環外周設置散熱部可有效將動靜環的溫度傳導到散熱部上，讓流動的風把熱量帶走，使動靜環在干運轉時，溫度控制在80℃以下的安全范圍內，從而使其具備在冷卻水停用的空車情況下，有效防止機械密封磨損，并且正是有了前部動力密封后部機械密封的結構，動力密封的唇形橡膠密封圈有效防止料漿和酸性物質進入后部的機械密封，使機械密封不必再選擇耐磨性能高但導熱系數低的材質，進而可選擇導熱系數好的密封材料（例如銅、石墨等），而常用的陶瓷、硬質合金等材料雖然硬度很高，耐磨性、防腐性很好，但是導熱系數很差，風冷產生的冷卻效果極差。

作為優選，冷卻水進水口小于冷卻水出水口。為了節省外接冷卻水的用量，在滿足組合密封冷卻功能的前提下，減少冷卻水的消耗量，較有效的方法是對冷卻水進口的通孔大小調節控制，可把冷卻水進口的通孔控制在2～6mm之內，具體根據外接冷卻水的壓力確定。

本實用新型結構原理：本實用新型把唇形橡膠密封、帶動靜環的機械密封、冷卻水冷卻體系的三種不同功能的密封部件組合在一起，就成一種多功能的組合密封：唇形橡膠密封圈耐腐蝕、耐磨損，就把它設置在與輸送料漿接觸的部位，承擔密封輸送料漿泄漏的功能；帶動、靜環的機械密封部件不耐固體顆粒物的沖刷，把它設置在密封的后端，起到密封冷卻水的功能，由于冷卻水中無固體顆粒物，因此機械密封的使用壽命可大幅度延長，冷卻水也不會泄漏；設置在唇形橡膠密封與機械密封之間的冷卻水過流通道，能對唇形橡膠密封圈和機械密封的動環、靜環進行冷卻沖洗，一舉二得，既沖洗了唇形橡膠密封圈，也冷卻了機械密封的動環和靜環。這樣的功能優化組合形成了一套能輸送料漿、密封性能好、使用壽命長、又不外泄冷卻水的軸密封結構。

本實用新型有益效果：本實用新型的軸密封結構由于有耐料漿磨蝕的功能，又有防冷卻水泄漏的功能，大幅度提升了輸送料漿的離心泵的防泄漏性能，進而提升了料漿應用環境的潔凈度，減少了使用企業對泄漏液體、漿體的二次處理量，節省了成本、潔凈了環境；本實用新型的軸密封結構由于唇形密封的抗顆粒優勢功能和機械密封的防冷卻水優勢功能的組合，大幅度提升了運行可靠性，在輸送含固量30%的料漿的工況下，使用壽命由原來的約2個月，提升為6～8個月，密封壽命大幅度延長，因此延長了用戶的維修損失，減少了泵機的維修工作量，提升了正常生產的水平，也同時節省了維修的人工成本和配件成本；由于采用了K型動力密封和機械密封疊合組合的結構，因此，該密封有雙保險的功能：前道密封失效，后道密封仍然有效。大幅度提高了密封的安全性、可靠性；由于本實用新型的組合密封的功能有防顆粒磨損的功能，同時也有防腐功能，因此不僅可以應用在輸送非腐蝕性料漿的機泵上，同時也可以應用于輸送各類腐蝕性料漿或清液類介質的機泵上；擴大了料漿泵的應用范圍；由于本實用新型中機械密封的動環外周設有散熱套，能快速冷卻動環、靜環，使得機封能在無液冷卻的狀態下運行，大幅度降低了機械密封損壞的概率，提升了密封的使用安全性。

附圖說明

圖1為現有技術一的軸密封示意圖。

圖2為現有技術二的軸密封示意圖。

圖3為本實用新型離心料漿泵實施例1的示意圖。

圖4為圖3的A局部放大圖。

圖5為圖3的A局部放大圖的第二種結構示意圖。

圖6為圖3的A局部放大圖的第三種結構示意圖。

圖7為圖3的A局部放大圖的第四種結構示意圖。

圖8為本實用新型實施例2的結構示意圖。

圖9為圖8的A局部放大圖。

圖10為實施例3的結構示意圖。

圖11為圖10的A局部放大圖。

圖12為圖10的A局部放大第二種結構示意圖。

具體實施方式

實施例1：本實施例中的離心料漿泵為前吸式泵，包括泵體15、泵體15側壁上的流出口18、伸入泵體15內腔的主軸1、與泵體15末端連接的軸承支架14，流體吸入口19開設于泵體15前端，伸入泵體15內腔的主軸端部安裝有葉輪16，葉輪16上設置有葉輪副葉片10，本實用新型的軸密封組件安裝于主軸1上，將泵體15末端密封，軸密封組件包括套接于主軸1上的用于密封料漿的動力密封4、用于密封冷卻水的機械密封5以及將動力密封4和機械密封5銜接構成一個冷卻水密封腔7的密封組件，動力密封4位于葉輪16后側，機械密封5位于動力密封4后側，密封組件上設置有冷卻水進口3.1和冷卻水出口3.2。主軸1上設置有軸套2，密封組件設置為密封盒3，動力密封4由兩個唇形橡膠密封圈4.1構成，唇形橡膠密封圈4.1設置于密封盒內，機械密封5為外裝式機械密封，動環5.1設置于靜環5.2外側，密封盒3的冷卻水進口3.1和冷卻水出口3.2設置于動力密封4與外裝式機械密封之間，冷水口進出口（3.1、3.2）內側設置有水封頂環6，水封頂環6套于主軸軸套2上，將動力密封4與外裝式機械密封之間隔開，水封頂環6開設有與冷卻水進出口（3.1、3.2）對應的通孔，使冷卻水進入冷卻水通道7內與動力密封4和外裝式機械密封接觸冷卻，密封盒3末端設置有密封盒壓蓋8，靜環5.2與水封頂環6以及密封盒壓蓋8的接觸面上設置有密封墊9。

實施例1的第二種結構示意圖：水封頂環6設計成靜環座結構，靜環5.2安裝于靜環座內，靜環5.2與靜環座的接觸面上設置有O型密封圈11，靜環座與密封盒3的接觸面上設置有O型密封圈11，兩個唇形橡膠密封圈4.1唇口呈相反方向設置，能防止冷卻水倒流入泵腔中的物料中。

實施例1的第三種結構示意圖：密封盒3末端不設置密封盒壓蓋8，靜環5.2與水封頂環6以及密封盒壓蓋8的接觸面上設置有O型密封圈11。

實施例1的第四種結構示意圖：動環5.1外周設置有散熱部12，散熱部12上設置有能生風散熱的翅、孔、槽的一種或組合。

實施例2：機械密封5為內裝式機械密封，動環5.1設置于靜環5.2內側，密封盒末端設置有密封盒壓蓋，動力密封設置于密封盒內，最外側的靜環5.2與密封盒壓蓋接觸面密封連接，密封盒壓蓋上開設有冷卻水進出口，主軸1上位于動力密封4的前端設置有葉輪副葉片10和副葉輪12。

實施例3：參照實施例1，密封組件為靜環座13，靜環座13開設有冷卻水進口3.1和冷卻水出口3.2，動力密封4由兩個唇形橡膠密封圈4.1構成，機械密封5為外裝式機械密封，動環5.1設置于靜環5.2外側，靜環座13的冷卻水進口3.1和冷卻水出口3.2設置于動力密封4與外裝式機械密封之間，靜環座13將動力密封4與外裝式機械密封之間隔開，冷卻水進入冷卻水通道7內與動力密封4和外裝式機械密封接觸冷卻，靜環5.2與靜環座的接觸面上設置有O型密封圈11，主軸1上位于唇形橡膠密封圈4.1的前端設置有葉輪副葉片10。

實施例3的第二種結構示意圖：密封組件為密封盒，動力密封4由兩個唇形橡膠密封圈4.1構成，機械密封5為外裝式機械密封，動環5.1設置于靜環5.2外側，密封盒3的冷卻水進口3.1和冷卻水出口3.2設置于動力密封4與外裝式機械密封之間，密封盒3將動力密封4與外裝式機械密封之間隔開，冷卻水進入冷卻水通道7內與動力密封4和外裝式機械密封接觸冷卻，靜環5.2與密封盒3的接觸面上設置有O型密封圈11，主軸1上位于唇形橡膠密封圈4.1的前端設置有葉輪副葉片10，動力密封的唇形橡膠密封圈4.1設置于泵腔內與泵體密封連接。

上述實施例1~3中，冷卻水進水口3.1小于冷卻水出水口3.2；唇形橡膠密封圈4.1內可置有鋼骨架；唇形橡膠密封圈4.1的形式可以是單唇口，也可以是雙唇口的，在本實用新型中不作限定。唇形橡膠密封圈4.1的安裝當量可以是一只或多只，優選為二只。

上述密封盒、靜環座或者密封盒與靜環座的組件其實可以稱為同一技術特征，其作用在于使動力密封、機械密封與其構成冷卻水密封腔，任何類似作用的技術特征的等同替代均在本申請的保護范圍內。

唇形橡膠密封圈4.1的材質選擇可根據離心泵輸送的料漿的化學性質而定，可選用氟橡膠、氯丁膠、三元乙丙膠等品種，也可用其它工程塑料制作的唇形密封圈，例如聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯等，本實用新型中不作限定。

本實用新型的軸套采用分段式結構，動力密封4和機械密封5均設置于不同軸套2上。

本實用新型上述實施例中，動環5.1設有頂推彈簧5.3，目的在于調節和補償動環5.1和靜環5.2之間的壓緊力。

為了使泵機在輸送高濃度漿體時密封可靠、壽命更長，本實用新型可啟用內沖洗功能，進入內沖洗模式的具體實施方法為：首先把唇形橡膠密封圈的唇口朝輸送液體的方向安裝，進而關閉冷卻水出水口閥門，然后把冷卻水壓力調整至0.2MPa以上，當冷卻水密封腔內的冷卻水壓力高于密封部位泵腔內的漿體壓力時，冷卻水就可以順向通過唇形密封圈的唇口與軸套之間的間隙進入泵腔內，達到內沖洗密封部位濃漿的目的，泵機在內沖洗模式下運行，唇形橡膠圈的唇口經內沖洗水后受砂漿的磨損會更小，使用壽命會更長。

本實用新型的技術方案和原有軸密封相比，看似沒有什么實質性創新，僅僅是把兩種不同類型、不同結構的軸密封組合安裝在一起，構成一組新的組合密封，但對組合后產生的實際效果看，不僅僅是原有唇形橡膠密封的功能和帶動靜環的機械密封的功能的簡單疊加，而是把二種不同結構、不同功能的密封各自的優勢功能組合在一起，使新組合的密封有適應密封料漿輸送的長處，同時又有冷卻水密封可靠性的優勢。把唇形橡膠密封圈的抗顆粒優勢和機械密封冷卻水性能的優勢，二種優勢組合在一起，達到優勢互補的效果，也實現了一加一大于二的效果。這種實用新型固然簡單，但實用新型所產生的實際效果卻大幅度提升了料漿離心泵軸密封的抗泄漏性能、提高了泵機軸密封的安全可靠性、延長了密封的使用壽命。

在本實用新型公開之前也有市售的由兩道機械密封組合而成的雙端面機械密封，雖然同是雙道密封，但前道密封和后道密封結構、功能相同，尚不能滿足密封渣漿液體的要求。因此本實用新型技術與原有技術看似類似，但其作用和實際效果卻完全不同。