專利名稱：機械軸封的制作方法
背景技術：
本發明涉及機械軸封組件，特別是在轉軸上使用的機械軸封組件，目的在于提高密封性、減少維修和延長磨損壽命。
機械軸封組件用在混合設備和其它旋轉設備領域中是眾所周知的，并且要獲得密封好、維修少的結構是公知的難題。在通常應用中，機械軸封要受到相當的摩擦磨損、熱破壞和腐蝕。此外，常常要求機械軸封組件提供汽密封或壓力密封，例如在食品業或化工業中的混合場合。在這些場所中，熱破壞、摩擦、腐蝕或軸磨損會帶來更顯著的問題，因為即使密封表面的小破壞也會造成壓力損失或真空損失，并帶來污染。
在多數結構中，機械密封安裝在殼體上轉軸伸出的位置。殼體、軸和密封組件之間接觸點的摩擦集中在一個或多個有限區域內，這些區域成為維修集中點。為了實現有效的密封，常常將可任意使用的密封填料置于密封組件之間，以承受摩擦和熱破壞。磨損的結果是，必須定期更換可任意使用的密封填料。為了完成密封填料更換，在更換時，通常設備必須停工，并且常常拆下軸、殼體或其他附件結構。
由于使用多個普通密封組件，遇到的共同的問題是，由于直接將固定密封填料應用于轉軸，軸的連續轉動造成磨損或壓擠密封填料或其殼體。因此形成污染的通路，不能保持混合或抽吸殼體內的壓力密封環境。各種現有技術裝置已致力于解決該問題，并不同程度地解決了該問題。在Azibert的專利US5571268中，使用了各種方法以將壓力向內作用在軸上，從而保持包括使用有手柄的塑料帶密封(
圖11)。在Borkiewicz的專利US5509664中，多個配對環形密封部件繞轉軸設置，通過壓縮螺旋彈簧對這些密封部件施加圓周力。
現有技術裝置中常有的其他缺點包括，該密封裝置常常為合成橡膠O形圈或其他墊圈材料，其在旋轉件和固定件之間接觸點起作用。雖然一種更易彎曲件有助于形成壓力和汽密封，但是這樣的結構不是最佳的，這是由于位于固定和旋轉邊面之間的接觸點的易彎曲介質的迅速破壞，因此要進行維修和檢驗。
現有技術中的許多普通密封組件的另一嚴重缺陷是不能良好裝備在由于使用多年而損壞的轉軸上。在許多加工工業中不常見到使用50年或50年以上的軸表面由于嚴重損蝕而已經磨損和出現凹坑的轉軸設備。采用許多普通密封組件時，這些部件的結構在有缺陷的軸上不能獲得壓力緊封。事實上，許多普通密封的性質是易使固定殼體附近的軸表面失效，大大增加了更換或維修軸的時間和費用。
另一個常常有損許多現有技術裝置使用效果的問題是，如果軸彎曲或軸承磨損了，軸就不能真正相對于殼體轉動。該問題被稱為“跳動”，對于依賴于軸和殼體之間穩定的垂直對齊的許多現有技術裝置，這會帶來密封問題。
可以通過使用拼合式密封組件解決一些與機械密封更換有關的問題。拼合式密封結構在現有技術中是公知的，并具有優點，由于拼合機械件可以繞軸同心設置而不用拆卸，因此一般不需要拆去軸或電機殼體。在許多拼合式密封結構中，該密封由至少兩個彼此軸向分隔開的或彼此相鄰的密封圈構成。在多數結構中，一個密封圈固定或連接在軸上，與軸一起旋轉，另一個密封圈固定或偏置在固定殼體上。
在Bessette等的專利US5662340中公開了一種完全拼合式機械密封組件的實施例。該Bessette裝置具有一些固有優點，優于現有技術中的許多密封，但還存在缺點，如密封接觸的直接位置是在軸上。因此，該裝置的目的不是防止軸的過度磨損。此外，如果所述的轉軸形成有凹坑或缺陷的表面，則會降低密封性。
McOnie的專利US5403020公開了一種拼合式密封裝置，其特點是具有硫化橡膠墊圈，將斷裂的密封圈連接到轉軸上。一系列附加斷裂圈和其它旋轉體設置在橡膠墊圈上，并位于墊圈和固定殼體之間以構成密封。McOnie裝置制造費用低并且容易制造，圈件的沿直徑相對的不規則斷裂線有助于防止泄漏。使最小數量的部件受到磨損，從而降低維修費用。但是，McOnie裝置的特點是具有大量部件，該裝置的特點是使轉軸的端部便于初始安裝而必須完全卸下。在現有軸特別是具有缺陷表面的軸的適用性上存在問題。
本發明的另一目的是提供一種密封組件，該密封組件可以用在有凹坑或缺陷的轉軸上而不會有損密封完全性，并防止軸進一步失效和磨損。此外，在保持軸的穩定對中上，本發明的密封受由于軸承磨損或其他問題造成的軸“跳動”的影響很小。
本發明的另一目的是提供一種使用較少昂貴備件如鋼壓板和密封填料的密封組件。這樣，本發明裝置提供優于一些現有技術裝置的改進，而在現有技術中，碳、陶瓷或碳化鎢密封面必須定期更換。
在本發明的最佳實施例中，該密封組件是拼合式機械密封組件，便于安裝在現有轉軸設備上，不必拆下軸或進行其他大的拆卸。作為另一種最佳實施例，對于原始安裝或對于所要求的拆卸工作不是大修和／或停機時間不緊急的情況下，該密封組件可以是非拼合式組件。
構成本發明部件的基本部件可以由各種常用材料制成。例如，板可以是青銅、鋼、碳-石墨、陶瓷、聚合物或其組合。
本發明采用所有普通密封填料對軸進行密封。密封填料可以由多種原材料如棉纖維或玻璃纖維制成，并且既可以用也可以不同特氟隆等材料覆蓋。在固定板中該密封填料可分割成分級長度或呈螺旋形卷繞。
固定板1還具有四個凹孔8，凹孔8中的四個埋頭螺栓(未示)將固定板1通過使用螺栓孔7固定到固定殼體的外壁5上，如圖1所示。普通墊圈18設置在固定板1和固定殼體的外壁5之間以保證緊配合。另外可使用卡圈或隔離圈將整個密封組件與固定殼體隔開。
為了進行潤滑，在靠近轉軸處設置槽11以容納潤滑脂封，如圖1所示。潤滑脂通過潤滑脂口25涂在密封填料10和環形壓板伸出部17之間的表面。
圖3顯示了由兩拼合部件2a和2b組成的密封填料壓板2。壓板2由一對插進插口13中的螺栓(未示)和所示的四個將兩半個壓板固定起來的定位銷14緊固在一起。壓板使轉軸12和固定板1之間形成密封。
在壓板的靠近驅動軸12的內表面上設置兩內槽16。在槽16內設置至少一個(最好是兩個)O形圈15，以便在驅動軸12和壓板2之間形成緊密封。壓板2包括環形伸出部17，環形伸出部17主要與固定板1內的密封填料10相配。密封填料10和環形伸出部17接觸的表面形成密封。由于壓板2與驅動軸12一起運動，環形伸出部17在壓靠在密封填料10上的同時進行轉動。
張緊板3和壓板2都隨軸轉動。如圖4所示，使用張緊板3將壓板2固定在驅動軸12上并對壓板2和密封填料10之間的密封持續施加壓力。張緊板3由兩拼合部件3a和3b組成，并由一對插入相應插口20中的螺栓(未示)和四個將兩半個張緊板在對齊的定位銷21固定在一起。張緊板具有四個螺孔19，如圖4所示，螺孔19垂直于軸并一直通到張緊板的內部。采用四個固定螺釘(未示)通過螺孔19將張緊板3固定在驅動軸12上，但是還可使用其他連接方法。
為了提供持續偏壓力以向著密封填料10推壓壓板2，在張緊板3和壓板2之間設置4個螺旋彈簧22。在壓板2中鉆出和攻出四個孔23，如圖3所示，并在張緊板3中鉆出四個配對孔24，如圖4所示。為了裝配，將四個雙頭螺栓(未示)緊固在壓板2中，并將螺旋彈簧22裝在伸出的雙頭螺栓上。接著，張緊板3滑動到雙頭螺栓上，四個螺母(未示)旋緊在張緊板3的外側上，使張緊板3緊緊地靠在壓板2上，而壓板2緊緊靠在密封填料10上。然后采用四個固定螺釘插入并穿過螺孔19而將該組件固定在軸12上。一旦將該組件牢固地固定在驅動軸12上了，拆去四個螺母(未示)，螺旋彈簧22會產生抵靠密封填料10形成密封的張力。當密封填料10通過正常磨損和損蝕而退縮和壓扁時，壓縮螺旋彈簧22持續將壓板壓緊在固定板1的凹填料槽中。
權利要求
1．一種在固定殼體和轉軸之間形成密封的機械密封組件，包括一具有內壁和外壁的固定板，所述內壁靠近貫穿其中延伸的所述轉軸的位置設置，所述外壁沿徑向遠離所述軸設置，這樣在所述固定板內形成徑向延伸凹槽來容納密封填料，所述固定板固定在所述固定殼體上；一具有內邊緣和外邊緣的壓板，所述內邊緣靠近貫穿其中延伸的所述轉軸設置，所述壓板進一步包括平行于所述軸延伸的伸出部，緊密地偏向并伸入所述固定板中的所述凹槽；以及一具有內邊緣和外邊緣的張緊板，所述內邊緣鄰近并固定在貫穿其中延伸的所述轉軸上，所述張緊板進一步包括一偏壓裝置，用于平行于所述軸在朝著所述固定板的方向上頂著所述壓板施加壓力。
2．如權利要求1所述的機械密封組件，其特征在于所述密封填料固定板由一對固定板拼合部件構成，使用連接所述拼合部件的裝置將拼合部件關于所述轉軸軸向設置，形成連續的密封填料固定板。
3．如權利要求1所述的機械密封組件，其特征在于所述壓板由一對環形板拼合部件構成，使用連接所述拼合部件的裝置將該拼合部件關于所述轉軸軸向設置，形成連續的壓板。
4．如權利要求1所述的機械密封組件，其特征在于所述張緊板由一對環形板拼合部件構成，使用連接所述拼合部件的裝置將該拼合部件關于所述轉軸軸向設置，構成連續的張緊板。
5．一種在固定殼體和轉軸之間形成密封的拼合式機械密封組件，包括一對固定板拼合部件，它們關于所述轉軸軸向設置，形成具有內壁和外壁的固定板，所述內壁靠近貫穿其中延伸的所述轉軸的位置設置，所述外壁沿徑向遠離所述軸設置，這樣在所述固定板內形成徑向延伸凹槽來容納密封填料，所述固定板固定在所述固定殼體上；一對環形板拼合部件，它們相對于所述轉軸軸向設置，形成具有內邊緣和外邊緣的壓板，所述內邊緣靠近貫穿其中延伸的所述轉軸設置，所述壓板進一步形成包括平行于所述軸延伸的伸出部，緊密地偏向并伸入所述固定板中的所述凹槽；以及另一對環形板拼合部件，它們相對于所述轉軸軸向設置，形成具有內邊緣和外邊緣的張緊板，所述內邊緣鄰近并固定在貫穿其中延伸的所述轉軸上，所述張緊板進一步包括一偏壓裝置，用于平行于所述軸在朝著所述固定板的方向上頂著所述壓板施加壓力。
6．如權利要求1或5所述的機械密封組件，其特征在于將張緊板固定在轉軸上的裝置是固定螺釘。
7．如權利要求1或5所述的機械密封組件，其特征在于所述用于平行于所述軸頂著所述壓板施加壓力的偏壓裝置是彈簧。
8．一種在固定殼體和轉軸之間形成密封的拼合式機械密封組件，包括一對固定板拼合部件，它們相對于所述轉軸軸向設置，形成具有內邊緣和外邊緣的固定板，所述內邊緣靠近貫穿其中延伸的所述轉軸設置，所述固定板進一步包括平行于所述軸延伸的伸出部，并遠離所述固定殼體；一對環形板拼合部件，它們相對于所述轉軸軸向設置，形成具有內邊緣和外邊緣的壓板，所述內邊緣靠近貫穿其中延伸的所述轉軸設置，所述外邊緣徑向遠離所述軸，這樣在所述壓板中形成徑向延伸的凹槽來容納密封填料，所述壓板進一步偏向所述固定板，以在所述密封填料壓縮時裝配在固定板內；一對環形板拼合部件，它們相對于所述轉軸軸向設置，形成具有內邊緣和外邊緣的張緊板，所述內邊緣鄰近并固定在貫穿其中延伸的所述轉軸上，所述張緊板進一步包括一偏壓裝置，用于平行于所述軸在朝著所述固定板的方向上頂著所述壓板施加壓力。
全文摘要
本發明是一種在固定體和轉軸之間使用的機械密封組件。該密封組件包括一固定件、一環形偏壓裝置和一環形張緊件。該環形偏壓裝置利用O形圈密封轉軸。采用由固定螺釘或等同物形成的壓配合將張緊件剛性固定在轉軸上。固定件以轉軸為中心,并剛性固定在固定殼體上。可在固定件或環形偏壓裝置的徑向密封槽中放置密封填料。由在環形壓板圓周上的彈簧(或其他壓縮件)施加的軸向偏壓力保證密封填料與固定件和環形偏壓裝置的密封面緊密接觸,這樣形成流體密封。在最佳實施例中,各部件是拼合式結構,不必接近軸的端部就可以將該組件裝配在轉軸上。
文檔編號F16J15/34GK1294665SQ99803785
公開日2001年5月9日 申請日期1999年12月8日 優先權日1998年12月8日
發明者格倫登·墨菲 申請人:格倫登·墨菲