專利名稱：均勻壓縮的軸封組件的制作方法
技術領域：
本發明涉及泵的密封組件，更具本地但又不僅僅涉及離心式泥漿泵的密封組件。
多年來，在離心式水泵和泥漿泵上一直使用軸封組件。典型的普通軸封組件如
圖1，2和3所示。圖1，2和3是普通軸封組件的局部截面圖。這種組件一般包括一殼體2，通常稱為填料箱，帶有一圓孔4，一根可轉動的軸50穿過圓孔4。例如，軸50可以是泵的軸。一端壁35設置在孔的一端。軸50上可以設置，也可以不設保護套筒。在孔4和軸50之間的環形間隙7一般填有填料5，填料5可以是若干填料環8。填料可以根據使用場合而變化，但一般是纖維織成的，有方形或矩形截面，可以切成環形。填料可根據強度要求而選擇，并可加入其它潤滑劑(如聚四氟乙烯)以減小摩擦。
填料5一般放置在殼體即填料箱中，從外部受到填料蓋9的壓縮。由于填料5的可壓縮性，使填料蓋9移入和移出構成填料空間的環形間隙7可以調節填料5和軸(或其套筒)50之間的間隙。一般通過外部螺栓(未畫)進行這種調節。調節靜止的填料5和轉動的軸50之間的間隙7可以控制從組件的泄漏。在某些應用場合，這種泄漏對于保證填料和軸的適當冷卻及帶走摩擦產生的熱量可能是至關重要的。
當用于水泵時，這種密封組件可利用在工作時從密封組件泄漏的被泵送液體來幫助冷卻組件。充分潤滑的組件對于長久的壽命是必要的。
由于泥漿泵用來泵送含有顆粒的泥漿，這會帶來另外的問題。這些顆粒會引起對填料和軸套的附加摩擦和磨損。對于泥漿泵來說，一般是從外部水源將干凈的密封水注入組件的減少上述問題，保證長久的壽命。水通過輸送通道14注入組件直至一套環(Lantern ring)組件10。套環組件可以包括一個套環10和一節流件12。在圖1中，節流件12由金屬制成，在圖2中，它是一非金屬件。在圖3中，一套環11借助填料8D與一頸環(neck ring)17間隔開來。套環和節流件將通過通道14引入的水引入一個環繞軸或軸套的間隙。這使水可進入填料和軸50之間的要求很高的間隙，以便進行適宜和有效的潤滑。套環和節流件組件使一些密封水可流入泵內。這樣能使顆粒從密封組件沖走，從而減小泥漿玷污軸封組件內部的危險。
上述普通的軸封組件具有固有的結構問題，也會引起泥漿的工作和維護保養上的問題。例如，上述結構一般在每個填料環上的壓縮不均。高壓會加劇這個問題。一般一、二個填料環將比其它填料環受到填料蓋的更大擠壓，使密封和磨損不均勻。另外，取決于操作者的調節、所用填料種類和其它可變因素，對水的使用情況也大不相同。某些工藝過程依賴于借助除去水分而使泥漿中泵送的固體干燥。因此，使用另外的水會使后續處理階段增加費用。另一個問題的起因是由于操作者并不能總是保證進行適當的調節。水源可能變化，甚至導致填料和軸套的磨損故障。水也可能繞填料徑向外側而不是繞其徑向內側泄漏。
本發明的目的在于克服普通密封組件的上述的一個或多個問題。
按照本發明提供的適用于泥漿泵的軸封組件包括一個具有容納可轉動的軸的通孔的主體，一個在所述通孔中的填料容納區，包括至少兩個填料環的填料，以及圍繞填料環的填料套，其布置使得填料套的軸向壓縮可以至少部分地轉化成對填料環的徑向壓縮。
填料套最好包括一個設置在填料環和通孔內表面之間的彈性環。在本發明的一種形式中，填料套可以具有一個基本呈環形的外緣壁。在另一種形式中，填料套可包一外緣壁，在所述外緣壁的一端帶有一徑向向內延伸的側壁，在裝配位置上，上述側壁可在填料的一側向下延伸。
在一種推薦的形式中，設有兩組填料環，每組與上述填料套之一配合工作。兩組填料環可由一套環組件或類似的構件相互間隔開來。在一種推薦的布置中，上述套環包括裝配在兩組填料環之間的第一部分和其形狀在安裝位置上可壓縮填料套的第二部分。在套環和外殼之間還可設置O形環或類似裝置以形成密封。
外殼可以具有任何適當的結構。例如，外殼可以包括一個主體，該主體具有一個用于容納一根可轉動的軸的通孔。主體可以包括第一和第二部分，每部分具有在通孔中的填料容納區。第一部分和第二部分中的每一個包括一個構成上述填料容納區的一個端壁和抵接壁。還設有調節裝置可用來引起在抵接壁之間的在通孔的軸向上的相對運動。
填料容納區可包括在裝配位置上在通孔內表面和可轉動的軸的外表面之間的環形間隙。
每個抵接壁可包括相對于通孔內表面基本徑向向內延伸的凸緣。抵接壁的凸緣最好在外殼的第一和第二部分上形成。當處于裝配位置時，上述抵接壁相互遠隔開來。外殼的每一部分中的孔可以相對地敞開，并可以相互稍許間隔開來以便在其間放置套環組件。
每個抵接壁的凸緣具有一自由內緣，該自由內緣在裝配位置時與軸的表面相鄰，并且其本身和/或與頸環相配合可發揮限流器的作用。在每個殼體部分中最好設置多個填料環。
外殼的一部分最好與另一個與泵殼有工作連接的部分一起固定在泵殼上，由于調節裝置的工作，它可以相對于首先提到的部分作軸向運動。
調節裝置的形式可以是多個使殼體的第一和第二部分相連接的螺栓，這些螺栓的轉動可引起兩部分的軸向運動。另外，外殼的兩部分中的至少一個具有由螺栓相連接的兩段，其布置使得兩部分可以分開以便于殼體的接近和拆卸。
現在對照以下附圖描述本發明的推薦實施例圖4是按照本發明的軸封組件的局部側視圖；圖5是圖4所示軸封組件的前視圖；圖6是與圖4相似的視圖，表示按照本發明的組件的一種變型；圖7—9是可構成本發明的軸封組件的一部分的改進型套環的側視圖。
現在參閱圖4和5，本發明的組件包括與普通密封組件相似的某些特征，相同的特征使用相同的標號。泵的密封組件的目的根本上都是為了容納加壓的泵送液體。壓力被密封組件衰減，使壓力為密封之外的大氣壓力。
密封殼體即填料箱2具有一個平行于可轉動的軸50的孔4并形成一環形間隙7。填料箱2包括一個主體3，主體3包括第一部分3A和第二部分3B。抵接壁的形式為凸緣14和15，每個凸緣具有內緣16和17。填料箱的內徑接近于軸的直徑。內緣16和17本身和/或與頸環一起用作一限流間隙，以協助水沖走泥漿。抵接壁14和15也構成一個支承填料5的肩部。填料箱一般是金屬的，但也可以使用其它適當的材料，可以用低磨損材料如高鉻鐵(High ChromeIron)制造，因為它可承受泥漿的磨損。
軸50一般由硬金屬套筒或鍍套保護以減小磨損。
主體3的兩部分3A和3B的布置，使得螺栓21形式的調節裝置可使這兩個部分的位置在軸向相對地調整，從而改變對填料5的壓縮，控制填料和套筒或軸之間的間隙，因而控制密封組件的泄漏。螺栓21承載在部分3B的凸緣32上。
與普通裝置不同的是，抵接壁并不進入填料箱的孔中，它們構成一個在內徑上的環形密封室。如圖所示，外殼部分3B分成兩半，由固定螺栓23緊固在一起，部分3A也可以相似地分開。在保養時，殼體部分可以分開，從軸50上卸下，因而能夠容易地接近外殼體。
一套環55將殼體部分3A和3B的兩個端部分開。其外徑在殼體即填料箱的孔徑之內以保證和維持同心度。套環一般可以是金屬的，但是也可以在內徑上鍍層或鑲件以減小在軸或軸套上的磨損。在內徑上的徑向孔或環形槽使水可以在套環的兩側注入填料和軸或軸套之間的間隙。因此，水可以流入泵內，也可以流向外界。
上述新結構可以利用任何普通的填料種類。這些填料通常是在一個位置上切透的編織環以便套裝在軸套上。填料環8的數目在兩端都可以變化。圖中每端有兩個填料環。
如圖4和6所示，在密封組件兩端都設有繞填料的填料套25。如圖所示，兩填料套25各有一填料環組8A和8B。上述填料套25具有彈性，因此，殼體兩部分之間的相對運動引起的軸向壓力將首先軸向擠壓這些填料套。圖4所示的填料套25基本呈具有外緣壁的環形圈。圖6所示的填料套具有外緣壁和從外緣壁一端徑向向內延伸的側壁。在裝配位置上，填料套的側壁夾在外殼的抵接壁和填料環之間。在沒有畫出的另一種布置中，填料套的側壁相鄰于套環組件設置。由于填料套實質上處在外殼3和填料5之間，因而軸向壓縮將轉化為對填料的徑向壓縮。因此，填料將受到軸向和徑向的壓縮，從環至環的壓縮將更均勻。在每個填料環上更均勻的壓縮將對密封組件及操作和泄漏提供好得多的控制。填料套將有助于圍繞填料環外面的密封并阻止非受控的泄漏。
圖7至9表示特別適用于本發明的軸封組件的各種形式的套環。在每種情形中，套環55包括裝配在填料5組之間的第一部分55A和作用在填料套25上以便部分壓縮填料套25的放大部分55B。
在圖8和9所示實施例中，O形環40裝配在套環55和殼體3A/3B之間，以便形成附加密封。
按照推薦實施例的上述布置，提供了更好的密封水控制，減少了用水量，提高了壽命，減小了泥漿的侵入，并使磨損更為均勻。軸套的磨損分布在所有的填料環上，而不是象普通的填料箱結構中那樣集中在一端，這證明填料受到均勻的壓縮。注入軸封的測量的軸封水可以比普通的軸封結構降低，而不影響工作。這種結構也控制流入及流出泵的注入軸封的軸封水量。另外，這種布置使填料環更容易夠到，且使固定的環形密封室的長度減少，從而更便于維修保養。
顯然可以對上述結構和布置作各種修改，變化和補充而并不超出本發明的范圍。
權利要求
1.一種用于泥漿泵的軸封組件，它包括一個具有容納可轉動的軸的通孔的主體，在通孔中的填料容納區，包括至少兩個填料環的填料，圍繞所述填料環的填料套，其布置使填料套的軸向壓縮可以至少部分地轉化成對所述填料環的徑向壓縮。
2.如權利要求1所述的軸封組件，其特征在于所述填料套包括設置在所述填料環和所述通孔內表面之間的彈性環。
3.如權利要求1或2所述的軸封組件，其特征在于所述填料套包括基本呈環形的外緣壁。
4.如權利要求1或2所述的軸封組件，其特征在于所述填料套包括一外緣壁，所述外緣壁一端帶有徑向向內延伸的側壁。
5.如前述任一權利要求所述的軸封組件，其特征在于設有兩組填料環，每組與所述填料套之一配合工作。
6.如權利要求5所述的軸封組件，其特征在于所述填料組由一套環相互間隔開來。
7.如權利要求6所述的軸封組件，其特征在于所述套環包括裝配在所述填料組之間的第一部分和一個第二部分，其形狀使得在安裝位置時壓縮所述填料套。
8.如權利要求7所述的軸封組件，其特征在于還設有一O形環或類似零件，形成在所述套環和殼體之間的密封。
全文摘要
一種用于泥漿泵的軸封組件，它包括具有容納可轉動的軸(50)的通孔(4)的主體(3)，一個在通孔(4)內的填料容納區，包括至少兩個填料環(8)的填料，以及圍繞填料環(8)的填料套(25)，其布置使得填料套(25)的軸向壓縮可以至少部分地轉化成對填料環(8)的徑向壓縮。
文檔編號F16J15/18GK1119037SQ94191444
公開日1996年3月20日 申請日期1994年3月10日 優先權日1993年3月12日
發明者凱文·E·伯格斯 申請人:沃爾曼國際有限公司