一種機械密封裝置的制作方法

本實用新型涉及機械密封領域，更具體的說，是涉及一種機械密封裝置。

背景技術：

目前，國內外大型挖泥船用泵軸密封裝置采用L型橡膠墊密封裝置，其工作原理是靜止的3道L型橡膠墊101與旋轉的軸套104動態摩擦，依靠壓板102與密封腔103連接，在L型橡膠墊密封之間提供高壓潔凈水以潤滑及阻隔泵送介質，利用橡膠的自身彈性及其所附帶的彈簧提供磨損補償而達到密封目的，見圖1。這種密封裝置適應工況范圍窄，使用壽命不穩定，實際使用壽命多為1至6個月，受偏擺、振動，尖銳顆粒和固體顆粒磨蝕、海中生物附著、泵壓工況的影響，導致密封使用效果不穩定，頻繁發生偏磨及劇烈磨料磨損而導致系統使用壽命縮短(實際使用壽命多為1～6個月)。大型泥泵的維修拆裝耗時多、周期長，降低了泥泵的設備利用率、不但耗費大量的維修資金，還浪費掉挖泥船很多寶貴施工時間。

在現有的機械密封結構中，補償靜環多為無支撐結構，尤其大軸徑(∮300毫米以上)機械密封的合金密封環，由于重量問題極易導致靜環密封圈上下壓縮量不一致，影響密封效果和對軸向摩擦力圓周方向上不均布，最終密封圈局部密封失效，或密封端面圓周受力不均引發密封失效泄漏；補償靜環的支撐成為機械密封結構設計中的一個難點。

在現有的機械密封結構中，彈簧安裝后是一個固定且不可調整元件，但在特殊的泵上受泵體結構與安裝尺寸的約束，不能保證彈簧工作高度的穩定性，這個不穩定性直接影響到機械密封的彈簧比壓。彈簧力主要作用于密封動靜環之間，防止設備啟動、停車或介質壓力波動時密封端面開啟，使補償環能追隨端面沿軸向施加閉合力，彈簧比壓過小難以起到上述作用，反之過大會加劇密封環的磨損，影響到整個機械密封的可靠性及使用壽命。

尤其是分裝式機械密封，泵腔與葉輪前后調整間隙大，機械密封安裝時彈簧的工作高度因泵的葉輪間隙調整而變化，使彈簧比壓得不到一個穩定的設計數據，因而成為機械密封結構設計中的一個難點。

另外，申請人在正式提交申請前向國家知識產權局專利檢索咨詢中心提交了關于本申請的檢索報告請求，案件編號G1611175，檢索報告中引用的專利類型全為“A”文件，也就是背景技術文件，即反應權利要求的部分技術特征或者有關的現有技術的一部分文件；CN201858359U，CN201215106Y，CN2542859，WO2015009150A1，JP2010060105A，WO2012002812A1；檢索報告的結果中最接近的的對比文件是CN201858359U，關于一種帶二級保護裝置的大型挖泥船用耐振機械密封，該種機械密封中無法克服靜環和靜環座因重力下沉導致偏磨及劇烈磨料磨損而導致系統使用壽命縮短的問題。為此本實用新型創造特別設計一種機械密封裝置。

技術實現要素：

本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種針對大軸徑機械密封補償靜環因重力原因導致動靜環不同心問題，以及靜環與靜環座間密封密封圈圓周間隙不均等致軸向圓周方向上摩擦力不均布問題，保障用戶設備性能的穩定性和可靠性，同時在不拆卸整體裝置的情況下可任意調整、更換彈性元件，使密封端面比壓達到設計的理想值；并且有效的保證了動環和靜環的同心度和跟隨性的機械密封裝置。

本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：

一種機械密封裝置，該機械密封裝置安裝于挖泥船內泥泵的泵軸上，包括與泥泵密封連接的密封箱，位于密封箱內安裝在泥泵軸上的軸套，位于密封箱內的安裝有動環的動環座和安裝有靜環的靜環座，動環和動環座、靜環與靜環座之間設有實現浮動密封的密封圈和防止轉動的防轉銷I；所述靜環座安裝在密封箱內，依靠密封圈軸向滑移與密封，靜環座與密封箱之間設有推環，所述推環通過連接螺栓與密封箱連接，所述推環和靜環座之間還設有防轉銷II，位于密封箱內的軸套的一端與泵軸上的定位套相連，另一端與泥泵的葉輪端的葉輪輪轂相連，并通過密封圈密封；所述動環座與軸套緊固連接，并且隨泵軸一起轉動；密封箱與動環座之間設有截流板；所述靜環座的內壁與軸套的外壁之間留有支撐空間，所述支撐空間內安裝有克服靜環和靜環座因重力下沉的靜環徑向調整機構；在密封箱的外端面設有外置可調式靜環軸向補償機構，所述靜環軸向補償機構用于在所述密封箱外側自由調整施加在所述靜環座上的軸向補償力。

本實用新型還可以采用如下技術措施：

所述靜環徑向調整機構包括位于支撐空間內軸套和靜環座之間的支撐套；所述支撐套的一端與密封箱相連；所述支撐套的另一端上半圓周上設有楔形調整支撐機構。

所述楔形調整支撐機構至少設有一個，每個楔形調整支撐機構均勻分布在支撐套的上半圓周端面上，沿中心線對稱分布，同時當所述楔形調整支撐機構為多個時，至少有兩個分布在中心線兩側45°的區域內。

所述楔形調整支撐機構包括楔形調整塊，所述支撐套上設有與楔形調整塊配合的楔形面；所述楔形調整塊的上表面嵌裝有與靜環座內壁貼合的滾動支撐構件；所述楔形調整塊與支撐套通過調整螺釘連接在一起。

所述滾動支撐構件采用滾珠，所述楔形調整塊的上表面設有嵌裝滾珠的凹槽。

所述密封箱的內側軸孔處設有安裝臺階，所述支撐套包括安裝部和支撐部，所述安裝部插裝在安裝臺階內；所述支撐部安裝楔形調整支撐機構。

所述靜環補償組件包括支撐銷釘，所述支撐銷釘包括彈簧安裝部，定位部以及插裝部，所述支撐銷釘的插裝部插裝在壓蓋的安裝孔內，支撐銷釘的彈簧安裝部插裝在密封箱的導向孔內，在導向孔內所述支撐銷釘的彈簧安裝部上套裝有彈簧，在密封箱內所述彈簧頂緊推環。

所述推環和靜環座之間設有防轉銷II。

所述壓蓋上沿軸向方向還設有頂絲。

本實用新型具有的優點和積極效果是：由于本實用新型采用上述技術方案，具有以下優點：

1、本實用新型安裝有克服靜環因重力下沉的靜環徑向調整機構最大限度的保證了動、靜環的配對穩定性，使動靜環在工作狀態中能始終在同一軸心上，保證密封的工作參數穩定可靠，延長動靜環的使用壽命；

2、本實用新型中動環座與外軸套分離，外軸套上不同位置有與動環座配合的定位孔，依據泥泵尺寸的變化而調整，靠螺釘緊固定位，通過這種分裝式可調整方式，可使機械密封裝置安裝方便；

3、壓蓋和密封箱之間設有調整墊片，因此在一定范圍內，可自由調整彈簧長度。

4、由于壓蓋對彈簧形成擠壓，壓蓋通過調整螺栓與密封箱連接，在不拆解設備時，可自由更換彈簧。

5、本實用新型中彈簧屬于外置，隨時可觀察彈簧的工作狀態，能及時發現問題，彈簧結構整體結構簡單，實用可靠。

6、本實用新型可附加帶有動力源的設備，實現彈簧工作高度自動調整。

綜上，本實用新型整體結構簡單，方便運輸和現場安裝，適合各種設備安裝條件。在不拆卸整體裝置的情況下可任意調整、更換彈性元件，使密封端面比壓達到設計的理想值；并且有效的保證了動環和靜環的同心度和跟隨性；在安裝后，遇到問題可拆分，方便快捷，保證了該裝置的可靠性和維修便捷性。

附圖說明

圖1是現有技術中挖泥船泥泵采用L型橡膠墊密封的結構示意圖；

圖2是本實用新型結構示意圖；

圖3是本實用新型中楔形調整支撐機構剖視圖；

圖4是楔形調整塊結構示意圖；

圖5是楔形調整支撐機構分布圖；

圖6是本實用新型中防轉銷II的剖視圖；

圖7是本圖2的側視結構示意圖；

圖8是進行機械密封安裝調整時測量密封箱到軸套的實際尺寸H的示意圖；

圖9是進行機械密封安裝調整時鋼板尺的測量位置及標識示意圖；

圖10是進行機械密封安裝調整時動環座在外軸套上的鎖緊位置A的示意圖；

圖11是動環座與外軸套設計為一體的示意圖；

圖12是在無支撐狀態接靜環座受力分析圖。

圖中：1、泵軸；2、軸套；3、靜環徑向調整機構；5、楔形調整支撐機構；6、靜環軸向補償機構 10、內軸套；20、外軸套；21、密封圈；23、動環座；24、動環；26、防轉銷I；27、緊固螺栓；29、定位孔；30、靜環座；31、靜環；40、推環；41、連接螺栓；42、防轉銷II；50、支撐套；502、安裝部；503、支撐部；51、楔形調整塊；501、凹槽；52、滾珠；53、調整螺釘；60、壓蓋；61、連接螺栓；62、調整墊片；63、彈簧；64、支撐銷釘；65、頂絲；66、靜環補償組件；70、密封箱；71、安裝臺階；72、導向孔；80、截流板；81、鎖緊螺栓；90、泥泵；100、葉輪端；110、漿液；120、定位套。

具體實施方式

為能進一步了解本實用新型的發明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：

本實施例將在大型挖泥船泥泵上所用的機械密封裝置為例，進行說明，請參閱圖2至圖7，一種大型挖泥船泥泵的機械密封裝置，該機械密封裝置安裝于挖泥船內泥泵的泵軸1上，包括與泥泵90密封連接的密封箱70，其主要作用在于使整套機械密封靜止部分與泥泵90固定，使靜環31不受動環24的旋轉而轉動；位于密封箱內安裝在泥泵軸上的軸套2，軸套的作用在于泵軸不受外界因素的磨損與腐蝕，用于支撐與連接機械密封的其它部分零件；位于密封箱70內的安裝有動環24的動環座23和安裝有靜環31的靜環座30，動環24和動環座23、靜環31與靜環座30之間設有實現浮動密封的密封圈21和防止轉動的防轉銷I 26，靜環與動環的環面貼合達到對泵腔內流體的密封作用；所述靜環座30安裝在密封箱70內，依靠密封圈21軸向滑移與密封，靜環座30與密封箱70之間設有推環40，所述推環通過連接螺栓41與密封箱連接；所述推環和靜環座之間設有防轉銷II 42，防轉銷II 42一側與密封箱70滑動配合，另一側與靜環座30配合，其主要作用在于防止靜環座30隨動環座23的旋轉而轉動；位于密封箱內的軸套10、20的一端與泵軸上的定位套120相連，另一端與泥泵的葉輪端100的葉輪輪轂相連，并通過密封圈21密封；所述動環座與軸套緊固連接，并且隨泵軸一起轉動；機械密封工作時動環24隨軸套2的旋轉而轉動，與靜環31的兩個環面緊密貼合，動環24和靜環31在同一軸心上，一動一靜達到對泵腔內流體的密封作用；密封箱70與動環座23之間設有截流板80；截流板80的主要作用在于使密封箱70與動靜環之間形成一個較為密閉的空間，內沖洗水通過這個空間帶走動靜環的摩擦熱量再混合于漿液110中，使動靜環得到充分的冷卻與潤滑；為有效的保證了動環和靜環的同心度和跟隨性，所述靜環座的內壁與軸套的外壁之間留有支撐空間，所述支撐空間內安裝有克服靜環和靜環座因重力下沉的靜環徑向調整機構3；使密封端面達到設計的比壓，保證密封效果；在密封箱70的外端面設有外置可調式靜環軸向補償機構6，主要作用在于給靜環31提供補償力。

本實用新型還可以采用如下技術措施：

所述靜環徑向調整機構3包括位于支撐空間內軸套和靜環座30之間的支撐套50；所述支撐套的一端與密封箱緊密相連，以提供足夠支撐力來支撐靜環和靜環座的重力下沉；所述支撐套的另一端上半圓周上設有楔形調整支撐機構5；所述楔形調整支撐機構5包括楔形調整塊51，所述支撐套上設有與楔形調整塊配合的楔形面；所述楔形調整塊的上表面嵌裝有與靜環座內壁貼合的滾動支撐構件52；滾動支撐構件可以靜環座的移動而滾動，起到了支撐和滑移的雙重作用，滾動支撐的摩擦力小，磨損低，使用壽命成，且能夠實現自動調心的功能；所述楔形調整塊與支撐套通過調整螺釘53連接在一起，通過調整螺釘53可調整靜環31與動環24、密封箱的同心，使動靜環在工作狀態中能始終在同一軸心上，保證密封的工作參數穩定可靠，延長動靜環的使用壽命。

為了達到摩擦力最小，磨損最低，所述滾動支撐構件52采用滾珠，所述楔形調整塊51的上表面設有嵌裝滾珠的凹槽501。

所述楔形調整支撐機構5至少設有一個，本實施例中優選三個，三個楔形調整支撐機構均勻分布在支撐套的上半圓周端面上。

所述密封箱70的內側軸孔處設有安裝臺階71，所述支撐套50包括安裝部502和支撐部503，所述安裝部插裝在安裝臺階71內；所述支撐部安裝楔形調整支撐機構5。

所述軸套2既可以采用一體結構，也可以采用分體結構，本實施例優選分體結構，包括內軸套10和外軸套20，內軸套10和外軸套20之間的連接間隙用密封圈21密封。

所述動環座23和軸套即可以采用一體結構，也可以采用分體結構，本實施例優選分體結構，所述動環座23與軸套2通過徑向設置的緊固螺栓27緊固連接；并且對應所述的軸套上設有兩排或兩排以上不同尺寸的定位孔29，動環座23之間的連接間隙安裝有密封圈21。

請參閱圖12，大軸徑靜環在無支撐的情況下，靜環會因重力原因下沉，導致靜環的滑移密封圈壓縮量不均勻，靜環上端(A區域)密封圈摩擦力減小，甚至會消失，可能直接導致機械密封泄漏，靜環下端(B區域)密封圈摩擦力增大，阻礙彈簧作用于靜環上的補償力，使補償力減小或消失，可能導致局部端面泄露。靜環的下沉還會導致動靜環配合密封面的改變，使配合密封面的面積減小，彈簧比壓增大，摩擦力分布不均勻，嚴重影響機械密封的可靠性和使用壽命。

以大軸徑機械密封為例，受腔體大小的影響，不銹鋼零件壁厚較薄，加工裝卡困難，加工后易變形，而普通支撐結構對于零件的尺寸公差有相當嚴格的要求，這給生產造成極大的困難。而本實用新型支撐結構對零件的尺寸要求不高，揚長避短，既降低了生產加工的困難和成本又實現了動靜環同心的作用，且不影響靜環的前后移動。

上述結構中，所述可調式靜環軸向補償機構6包括設置在密封箱外端的壓蓋60，所述壓蓋通過螺栓61與密封箱70的外端面連接；所述壓蓋60和密封箱70外端面之間設有調整墊片62，調整墊片62可以由多個墊片疊加組成，通過增加或減少墊片數量達到調整彈簧工作高度的目的，即調整施加在靜環座30上的軸向補償力；所述壓蓋60上沿軸向方向還設有頂絲65，頂絲65的主要作用在于支撐壓蓋60不彎曲變形，從而保證所有彈簧63的工作高度一致；所述密封箱70的外端面圓周方向上均布設有靜環補償組件66。

所述靜環補償組件包括支撐銷釘64，所述支撐銷釘的一端插裝在壓蓋60上，支撐銷釘64的另一端插裝在密封箱的導向孔72內，在導向孔內所述支撐銷釘上套裝有彈簧63，在密封箱內所述彈簧頂緊推環40，支撐銷釘64的作用可使彈簧63不彎曲變形。

本實用新型機械密封依靠彈性元件即彈簧63提供補償力，克服補償環輔助密封圈21與密封箱70之間的摩擦力，使補償環緊密地貼合在非補償環的端面，形成密封端面初始閉合力，當主機充滿壓力介質并開始工作時，可使密封端面產生閉合力，從而使密封端面達到設計的比壓，實現對流體漿液110的動態密封。

本實用新型裝置安裝便捷，實際使用壽命可達3年或更高，避免了因頻繁更換密封系統導致的設備利用率低下、維修拆裝消耗的大量人力、物力及安全風險。本實用新型整體結構簡單，方便運輸和現場安裝，適合各種設備安裝條件。在不拆卸整體裝置的情況下可任意調整、更換彈性元件，使密封端面比壓達到設計的理想值；并且有效的保證了動環和靜環的同心度和跟隨性；在安裝后，遇到問題可拆分，方便快捷，保證了該裝置的可靠性和維修便捷性。

原挖泥泵L型橡膠墊密封結構如圖1所示，其工作原理是靜止的3道L型橡膠墊與旋轉的軸套動態摩擦，在L型橡膠墊密封之間提供高壓潔凈水以潤滑及阻隔泵送介質，利用橡膠的自身彈性及其所附帶的彈簧提供磨損補償而達到密封目的。這種密封結構使用壽命短，實際使用壽命多為1至3個月。而本實用新型裝置安裝便捷，實際使用壽命可達3年或更高，避免了因頻繁更換密封系統導致的設備利用率低下、維修拆裝消耗的大量人力、物力及安全風險。

進一步說明機械密封安裝調整方法如下：

(1)將事先裝配完成的密封箱裝入到泥泵90上，從葉輪端100將內軸套10與外軸套20依次穿入到泵軸1上，測量密封箱70到軸套2(葉輪端)的實際尺寸H作好記錄，見圖8。

(2)從密封箱70端面(調整墊片旁)放入一把鋼板尺，深入到軸套上，看鋼板尺在刻度線上的位置并做好記錄，見圖9，本實施例中分別用不同顏色的漆(紅漆、白漆和藍漆進行標識)。

(3)取下外軸套2，依據實際測量的尺寸H調整動環座23在外軸套2上的鎖緊位置A的位置與調整墊片62的數量，見圖10。

(4)從葉輪端100將調整好的動環組合外軸套2和動環座23穿入到泵軸1上，與定位套120和葉輪拆卸環緊密貼合。

(5)把葉輪裝到泵軸上，使葉輪拆卸環、機械密封、葉輪緊密貼合到位。

(6)再次檢查刻度線的位置(見圖9)，是否因為葉輪的鎖緊而發生變化，如果發生變化(大于1毫米)，可采用增加調整墊片62來校正彈簧力，調整完畢后擰緊壓蓋60上的螺栓61。

(7)機械密封安裝完畢后，用鎖緊螺栓81將截流板80安裝固定在密封箱70上。

綜上所述本實用新型，具有以下優點：

1、本實用新型安裝有克服靜環因重力下沉的靜環徑向調整機構最大限度的保證了動、靜環的配對穩定性，使動靜環在工作狀態中能始終在同一軸心上，保證密封的工作參數穩定可靠，延長動靜環的使用壽命。

2、本實用新型中動環座與外軸套分離，外軸套上不同位置有與動環座配合的定位孔，依據泥泵尺寸的變化而調整，靠螺釘緊固定位，通過這種分裝式可調整方式，可使機械密封裝置安裝方便。

3、壓蓋和密封箱之間設有調整墊片，因此在一定范圍內，可自由調整彈簧長度。

4、由于壓蓋對彈簧形成擠壓，壓蓋通過調整螺栓與密封箱連接，在不拆解設備時，可自由更換彈簧。

5、本實用新型中彈簧屬于外置，隨時可觀察彈簧的工作狀態，能及時發現問題，彈簧結構整體結構簡單，實用可靠。

6、本實用新型可附加帶有動力源的設備，實現彈簧工作高度自動調整。

綜上，本實用新型整體結構簡單，方便運輸和現場安裝，適合各種設備安裝條件。在不拆卸整體裝置的情況下可任意調整、更換彈性元件，使密封端面比壓達到設計的理想值；并且有效的保證了動環和靜環的同心度和跟隨性；在安裝后，遇到問題可拆分，方便快捷，保證了該裝置的可靠性和維修便捷性；保證密封的工作參數穩定可靠，延長動靜環的使用壽命。

以上所述僅是對本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改，等同變化與修飾，均屬于本實用新型技術方案的范圍內。