技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种
转子泵轴密封装置。
背景技术
[0002] 转子泵又称胶体泵、
叶轮泵、万用输送泵等，由于其叶轮形如
凸轮，又称作
凸轮泵，转子泵属于容积泵；一般为双转子。转子泵是借助于
工作腔里的多个固定容积输送单位的周期性转化来达到输送
流体物料的目的。通常由
电机驱动一对同步
齿轮，传动主
副轴，双转子分别在主副轴的带动下，进行同步反方向旋转，使泵的容积发生变化，从而构成较高的
真空度和排放压
力；进口处为低压区，出口处为高压区。转子泵主要用于卫生级物料和
腐蚀性、高
粘度物料的输送。
[0003] 由于转子泵工作时物料在泵输出端需承受较高压力，物料很容易从转动的轴间
泄漏。为了避免流体物料泄漏，转子泵的轴密封非常重要，伴随转子泵技术的发展，转子泵的轴密封一直是其关健技术之一；提升转子泵的轴
密封性能与轴密封的使用寿命，是本领域技术人员长期追求的目标。目前转子泵的轴密封主要包括机械式轴密封与填料式轴密封，以机械式轴密封为主。转子泵的机械式轴密封是利用
弹簧迫使随轴转运的动环与相对静止的静环端面相互紧贴形成密封的转动副，周边的缝隙处用O形圈密封。由于转子泵工作时动环与静环摩擦，包括动环与静环及O形圈的机封件都需承受发热磨损，导致其性能下降，直至出现流体物料明显泄漏时就需要停机保养。
现有技术方案中，也有利用其所输送的流体物料来润滑冷却机封件的方案，其机封件在轴向是固定不动的，如中国
专利文献CN201401323Y是本实用新型专利
申请人的关联公司申请的实用新型公开文件，由于进出机封件所在空间的流体物料具有较高压力，对机封件有较大的
挤压力，并且一旦过多堆积不流通，就会持续升温，降低流体物料对机封件的冷却效果，影响转子泵的轴密封性能与轴密封的使用寿命。
[0004] 事实上，进出机封件所在空间与其
接触的流体物料的压力是变化的，本案
发明人经多年研究发现，现有技术其机封件在轴向是固定不动的设计，正是
对流体物料压力的变化没有采取合适的应对措施，才导致变化的流体物料压力冲击对轴密封性能与轴密封的使用寿命造成较大的影响；那么，如何克服流体物料压力冲击对轴密封性能与轴密封的使用寿命造成的较大影响；对此，本案发明人提出了在现有技术方案，动环座设置受压弹簧的
基础上，在动环座与转子叶轮之间设置浮动销的方案，使得机封件可以沿轴向浮动，随着流体物料压力的变化，使得物料压力上升时密封性也随之同步上升，可保证物料压力上升时的密封；当物料压力下降时，上述机封件又自动复位，得以休整；这样就可以达到动态平衡，可有效地克服流体物料压力冲击对轴密封性能与轴密封的使用寿命造成的较大影响；也可有效地避免物料过多堆积不流通而造成的持续升温，影响转子泵的轴密封性能与轴密封的使用寿命的现象。对此，申请人的关联企业于2016.10.21提出了CN201610917398.4专利申请，
发明名称为“转子泵轴密封装置”，该项专利申请现已经公布，公布号为CN106286291A。该公布方案中，静环座内壁圆周设置凸筋，静环外
侧壁圆周设置相应的凹陷，动环座内壁圆周设置凸筋，动环外侧壁圆周设置相应的凹陷，各凸筋与凹陷之间形成松配；以此解决动环、静环的
定位与动环与轴之间的传动。为了便于制作，动环、静环的凹陷贯穿其所在壁的厚度。
[0005] 虽然第201610917398.4号专利申请所提出的方案相对传统的转子泵轴密封装置已经具有较大的技术进步，但本案发明人发现，动环、静环一般由
碳化
硅、
石墨、陶瓷、氮化硅、硬质
合金等材料制成，硬度高，
耐磨性好，但由于动环、静环之间是长期相对摩擦、振动的
摩擦副，工作时是
应力集中区，工作一定时间后动环、静环会破裂，包括CN106286291A在内的现有技术中，由于动环、静环的贯穿凹陷会较大地削弱动环、静环的抗震强度；工作一定时间后在工作期间摩擦副容易发生振裂现象。
[0006] 另外，保持转子泵受压弹簧的弹性非常重要，如果受压弹簧下降，就会严重地影响其轴密封装置的密封性能与轴密封的使用寿命。现有技术方案中，转子泵轴密封装置的受压弹簧均是被设计为与物料接触的，如本案发明人在此前的发明方案，这些方案由本案申请人关联公司提出过专利申请。一是2016.10.21提出的CN201610917398.4专利申请，发明名称为“转子泵轴密封装置”，公布号为CN106286291A；二是CN201610916537.1 专利申请，发明名称为“转子泵的轴密封装置”，公布号为CN106286290A；物料在内腔受压弹簧处容易发生堆积现象。三是2017.05.22提出的CN201710368428.5专利申请，发明名称为“转子泵及其轴密封装置”，公布号为CN107061266A；用环状开口代替了原方案中的多个通孔，使得物料在受压弹簧所在的内腔进出更为通畅，能减轻物料在内腔受压弹簧处发生堆积现象；但没有从根本上消除因受压弹簧与物料接触所带来的弊端，弹簧处还是会发
生物料堆积现象，从而影响受压弹簧的弹性，进而影响转子泵的轴密封性能与轴密封的使用寿命。
[0007] 本实用新型正是为了解决上述技术问题。本实用新型可以看作是以上中国专利文献所公开的方案的进一步的改进。
发明内容
[0008] 本实用新型所要解决的技术问题是针对上述技术现状，提供一种转子泵，尤其是其轴密封装置的方案。
[0009] 本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：
[0010] 一种转子泵轴密封装置，包括机封座(1)、静环座(2)、静环(3)，随轴(4)转动的动环座(5)及由其驱动的动环(6)，均套装在轴(4)外面，机封座(1)套装在外并与泵体(7)固定连接，机封座(1)内腔包括允许物料进入的物料段与不允许物料进入的密封段，物料段的内径大于密封段的内径；所述静环座(2)泵内侧沿其内壁圆周至少设置2个凸筋(8)，所述静环(3)沿其外侧壁圆周设置相应的凹陷(9)，所述动环座(5)的泵外侧沿其内壁圆周至少设置2个凸筋(8)，所述动环(6)沿其外侧壁圆周设置相应的凹陷(9)，各凸筋(8)与凹陷(9)之间形成松配；其特征在于，所述动环座(5)、动环(6)、静环(3)、静环座(2)在机封座(1)内腔物料段沿轴(4)自泵内侧向泵外侧依次贴合布置，机封座(1)与动环(6)、静环(3)之间形成允许物料进入环形空腔(10)，机封座(1)内腔密封段设置受压弹簧(11)，所述动环(6)与静环(3)的凹陷(9)只在其部分厚度开设，而所述动环(6)与静环(3)的其余部分厚度保持原圆环形状；所述动环(6)与的接触面与静环(3)的接触面相互紧贴。
[0011] 以下分别是进一步的方案。
[0012] 所述机封座(1)与静环座(2)之间设置第一O形圈(12), 机封座(1)与泵体(7)之间设置第二O形圈(13)，所述动环座(5)与轴(4)之间设置第三O形圈(14)，所述动环座(5)与动环(6)之间设置第四O形圈(15)，所述静环(3)与静环座(2)之间设置第五O形圈(16)。
[0013] 所述动环座(5)设置有台阶环(17)，动环(6)搁置在台阶环(17)外。
[0014] 所述机封座(1)密封段开设
螺纹孔(18)，所述
螺纹孔(18)至少为2个，沿所述机封座(1)的筒体圆周均布，各螺纹孔(18)以密封配合方式插入止动
螺栓(19)，止动螺栓(19)的前端为止动销(20)；所述静环座(2)的泵外侧开设缺口(21)，止动螺栓(19)前端的止动销(20)以松配方式插入该静环座(2)的缺口(21)中；所述动环座(2)经至少2个传动销(22)连接叶轮(23)，所述传动销(22)的一端紧配在叶轮(23)上，所述动环座(5)的泵内侧开设相应数量的缺口(21)供传动销(22)浮动式插入。
[0015] 所述叶轮(23)上的泵外侧对称开设2个销孔(24)，2个传动销(22)的其中一端分别紧配插入所述叶轮(23)上的2个销孔(24)，所述动环座(5)的泵内侧也对称开设2个缺口(21)供传动销(22)浮动式插入。
[0016] 所述机封座(1)内腔密封段设置弹簧挡圈(25)，该弹簧挡圈(25)横截面呈
角尺状，具有套筒部(25A)与挡圈部(25B)，该弹簧挡圈(25)的套筒部(25A)套装在轴(4)上，所述受压弹簧(11)为套装在弹簧挡圈(25)的套筒部(25A)外面的单个传统的大弹簧或
波形弹簧；或者，所述受压弹簧(11)为沿弹簧挡圈(25)的套筒部(25A)外圆周均布的多个小弹簧；所述受压弹簧(11)的两端分别卡在静环座(2)与弹簧挡圈(25)的挡圈部(25B)之间，还设置弹簧
垫圈(31)垫于静环座(2)与弹簧挡圈(25)的挡圈部(25B)之间。
[0017] 所述机封座(1)圆周壁开设有
冷却液进出孔(26)，所述机封座(1)外面配置冷却液循环系统；所述轴(4)在机封座(1)的密封段套装轴套(27)，轴套(27)经止动螺钉固定安装在轴(4)外表面上，所述机封座(1)外端设置油封圈(28)，该油封圈(28)套装在轴套(27)外面，所述机封座(1)的密封段外侧设置
压板(29)压住油封圈(28)，该压板(29)经螺栓固定安装在所述机封座(1)的密封段外侧，所述轴套(27)与轴(4)之间设置第六O形圈(30)。
[0018] 所述机封座(1)为一个整体，机封座(1)的泵内侧设置
法兰端(32)，沿法兰端(32)圆周开设多个连接孔(33)，经多个螺栓与泵体(7)的外侧固定连接；所述机封座(1)的法兰端(32)开设环槽(34)，在该环槽(34)中嵌入所述第二O形圈(13)。
[0019] 将所述机封座(1)物料段与密封段分体设置为机封前座(1A)与机封后座(1B)，所述机封座(1)为由机封前座(1A)与机封后座(1B)组装而成的组件，机封前座(1A)的泵内侧设置法兰端(32)，沿其法兰端(32)圆周开设多个连接孔(33)，所述泵体(7)的内腔开设法兰安装腔，机封前座(1A)的法兰端(32)嵌入所述法兰安装腔，从泵体(7)的内腔经多个螺栓将机封座(1)与泵体(7)固定连接；所述第二O形圈(13)设置在机封前座(1A)的法兰端(32)与泵体(7)之间。
[0020] 所述机封前座(1A)的泵外侧沿其壁厚圆周开设多个螺纹孔(18)；所述机封后座(1B)的泵内侧也设置法兰端(32)，沿其法兰端(32)圆周开设多个连接孔(33)，经多个螺栓将所述机封前座(1A)与机封后座(1B)固定连接；所述机封前座(1A)与机封后座(1B)之间设置第七O形圈(35)。
[0021] 本实用新型轴密封装置针对动环、静环的贯穿凹陷会较大地削弱动环、静环的抗震强度，工作一定时间后在工作期间摩擦副容易发生振裂现象，提出动环(6)与静环(3)的凹陷(9)只在其部分厚度开设，动环(6)与静环(3)的其余部分厚度保持原圆环形状；大幅度提升了动环、静环的抗震强度，可有效地避免摩擦副发生振裂现象。
[0022] 本实用新型轴密封装置受压弹簧位于机封座内腔密封段内，始终不会与物料接触，从根本上消除了因受压弹簧与物料接触所带来的弊端，弹簧处再也不会发生物料堆积现象，受压弹簧能很好的保持其其弹性，进而能很好的保持转子泵的轴密封性能与轴密封的使用寿命。
[0023] 另外，本实用新型轴密封装置动环座(5)与动环(6)之间的第四O形圈(15)、静环(3)与静环座(2)之间的第五O形圈(16)不但起着密封作用，同时也起着缓冲减震的作用。本实用新型轴密封装置动环座(5)设置有台阶环(17)，动环(6)搁置在台阶环(17)外，可有效地避免动环与轴之间相互触碰而造成损伤。本实用新型轴密封装置设置弹簧挡圈(25)可有效的避免受压弹簧(11)的两端触碰到轴而可能擦伤轴表面。
[0024] 本实用新型还提供了将机封座的物料段与密封段分体设置为机封前座与机封后座的优化方案，机封件从泵体内部进行安装，更换机封件时就不用拆卸泵的进出口管道，方便了转子泵用户的保养维护工作。
附图说明
[0025] 图1为本实用新型
实施例一带冷却系统转子泵的单轴轴密封装置与泵体、叶轮剖面结构示意图；
[0026] 图2为本实用新型实施例一带冷却系统转子泵的双轴轴密封装置与泵体剖面结构示意图；
[0027] 图3为本实用新型实施例一带冷却系统转子泵的单轴轴密封装置剖面结构示意图；
[0028] 图4、图5均为本实用新型实施例一的机封座立体示意图，显示不同方位；
[0029] 图6、图7均为本实用新型动环座立体示意图，分别显示不同方位；
[0030] 图8、图9均为本实用新型动环立体示意图，分别显示不同方位；
[0031] 图10、图11均为本实用新型静环座立体示意图，分别显示不同方位；
[0032] 图12、图13均为本实用新型静环立体示意图，分别显示不同方位；
[0033] 图14、图15均为本实用新型轴套立体示意图，分别显示不同方位；
[0034] 图16为本实用新型所适配的双
叶片叶轮主视示意图；
[0035] 图17为本实用新型所适配的双叶片叶轮剖面示意图；
[0036] 图18为本实用新型实施例二无冷却系统转子泵的单轴轴密封装置剖面结构示意图；
[0037] 图19为本实用新型实施例三带冷却系统机封座分体转子泵的单轴轴密封装置剖面结构示意图；
[0038] 图20为本实用新型实施例四无冷却系统机封座分体转子泵的单轴轴密封装置剖面结构示意图；
[0039] 图21为本实用新型实施例三带冷却系统机封座分体转子泵的单轴轴密封装置与泵体剖面结构示意图；
[0040] 图22为本实用新型实施例三带冷却系统机封座分体转子泵的双轴轴密封装置与泵体剖面结构示意图。
具体实施方式
[0041] 以下以图1至图22所示详细说明本实用新型的具体实施方式。为了方便描述，将轴密封装置朝向转子泵内的一侧称作泵内侧，朝向转子泵外的一侧称作泵外侧。
[0042] 本实用新型轴密封装置主要适用于转子泵，通常这种转子泵包括泵体7，作为互动转子的2个叶轮23位于泵体7内，经同步箱输出的平行的二根轴4各自与其对应的叶轮23固定连接；叶轮23通常为双叶片或三叶片，也有单叶片、四叶片、五叶片的。本实用新型轴密封装置尤其适用于用于输送各种流体物料的转子泵。
[0043] 实施例一
[0044] 一种转子泵，如图1、图2所示，转子泵的轴1与作为转子的叶轮2固定连接，作为互动转子的2个叶轮(23)位于泵体(7)内，经同步箱输出的平行的二根轴(4)各自与其对应的叶轮(23)固定连接。该转子泵的轴密封装置，如图3所示，包括机封座(1)、静环座(2)、静环(3)，随轴(4)转动的动环座(5)及由其驱动的动环(6)，均套装在轴(4)外面。机封座如图4、图5所示，静环座如图10、图11所示，静环如图12、图13所示，动环座如图6、图7所示，动环如图8、图9所示。机封座(1)套装在外并与泵体(7)固定连接，机封座(1)内腔包括允许物料进入的物料段与不允许物料进入的密封段，物料段的内径大于密封段的内径。静环座(2)泵内侧沿其内壁圆周至少设置2个凸筋(8)，静环(3)沿其外侧壁圆周设置相应的凹陷(9)，动环座(5)的泵外侧沿其内壁圆周至少设置2个凸筋(8)，动环(6)沿其外侧壁圆周设置相应的凹陷(9)，各凸筋(8)与凹陷(9)之间形成松配；凸筋(8)与凹陷(9)通常以设置4个为宜。动环座(5)、动环(6)、静环(3)、静环座(2)在机封座(1)内腔物料段沿轴(4)自泵内侧向泵外侧依次贴合布置，机封座(1)与动环(6)、静环(3)之间形成允许物料进入环形空腔(10)，机封座(1)内腔密封段设置受压弹簧(11)，动环(6)与静环(3)的凹陷(9)只在其部分厚度开设，而动环(6)与静环(3)的其余部分厚度保持原圆环形状；动环(6)与的接触面与静环(3)的接触面相互紧贴。
[0045] 如图3所示，机封座(1)与静环座(2)之间的缝隙处设置第一O形圈(12), 机封座(1)与泵体(7)之间的缝隙处设置第二O形圈(13)，动环座(5)与轴(4)之间的缝隙处设置第三O形圈(14)，动环座(5)与动环(6)之间的缝隙处设置第四O形圈(15)，静环(3)与静环座(2)之间的缝隙处设置第五O形圈(16)。使机封座(1)内腔形成允许物料进入的物料段与不允许物料进入的密封段。动环座(5)与动环(6)之间的第四O形圈(15)、静环(3)与静环座(2)之间的第五O形圈(16)不但起着密封作用，同时也起着缓冲减震的作用。
[0046] 如图3所示，动环座(5)设置有台阶环(17)，动环(6)搁置在台阶环(17)外。这样，可使动环(6)与轴4之间不会相互触碰到，可避免相互触碰而损坏。
[0047] 如图3所示，机封座(1)密封段开设螺纹孔(18)，螺纹孔(18)至少为2个，沿机封座(1)的筒体圆周均布；一般地，沿机封座3的筒体对称开设2个就足够了，当然，沿机封座3的筒体圆周均布开设3个、4个也可以。各螺纹孔(18)以密封配合方式插入止动螺栓(19)，止动螺栓(19)的前端为止动销(20)。为达到密封配合效果，可在止动螺栓(19)外缭绕密封带或
密封胶。静环座(2)的泵外侧开设缺口(21)，止动螺栓(19)前端的止动销(20)以松配方式插入该静环座(2)的缺口(21)中；动环座(2)经至少2个传动销(22)连接叶轮(23)，传动销(22)的一端紧配在叶轮(23)上，动环座(5)的泵内侧开设相应数量的缺口(21)供传动销(22)浮动式插入。一般地，叶轮(23)上的泵外侧对称开设2个销孔(24) 就足够了，如图16、图17所示，2个传动销(22)的其中一端分别紧配插入叶轮(23)上的2个销孔(24)；如图6、图7所示，动环座(5)的泵内侧也对称开设2个缺口(21)供传动销(22)浮动式插入。
[0048] 如图3所示，机封座(1)内腔密封段设置弹簧挡圈(25)，该弹簧挡圈(25)横截面呈角尺状，如图14、图15所示，具有套筒部(25A)与挡圈部(25B)，该弹簧挡圈(25)的套筒部(25A)套装在轴(4)上，受压弹簧(11)为套装在弹簧挡圈(25)的套筒部(25A)外面的单个传统的大弹簧或波形弹簧；或者，受压弹簧(11)为沿弹簧挡圈(25)的套筒部(25A)外圆周均布的多个小弹簧；受压弹簧(11)的两端分别卡在静环座(2)与弹簧挡圈(25)的挡圈部(25B)之间，还设置
弹簧垫圈(31)垫于静环座(2)与弹簧挡圈(25)的挡圈部(25B)之间。设置弹簧挡圈(25)可有效的避免受压弹簧(11)的两端触碰到轴而可能擦伤轴表面。
[0049] 如图3所示，机封座(1)圆周壁开设有冷却液进出孔(26)，机封座(1)外面配置冷却液循环系统；使用时冷却液经过机封座(1)的密封段与外界循环对机封进行冷却。为了防止冷却液外泄，机封座(1)泵外侧设置冷却液防泄机构。冷却液防泄机构可如此设置：轴(4)在机封座(1)的密封段套装轴套(27)，轴套(27)经止动螺钉固定安装在轴(4)外表面上，机封座(1)外端设置油封圈(28)，该油封圈(28)套装在轴套(27)外面，机封座(1)的密封段外侧设置压板(29)压住油封圈(28)，该压板(29)经螺栓固定安装在机封座(1)的密封段外侧，轴套(27)与轴(4)之间设置第六O形圈(30)。
[0050] 如图3或图4、图5所示，机封座(1)为一个整体，机封座(1)的泵内侧设置法兰端(32)，沿法兰端(32)圆周开设多个连接孔(33)，经多个螺栓与泵体(7)的外侧固定连接；机封座(1)的法兰端(32)开设环槽(34)，在该环槽(34)中嵌入第二O形圈(13)。
[0051] 本实施例一转子泵轴密封装置装配时，轴密封装置相关部件均可直接在泵体(7)外侧依次安装。
[0052] 实施例二
[0053] 如图18所示，本实施例二与实施例一的区别是：机封座(1)外面没有配置冷却液循环系统。这样，机封座(1)圆周壁不用开设冷却液进出孔(26)，也不用设置冷却液防泄机构。其它均沿用实施例一的方案。本实施例二转子泵轴密封装置装配时，轴密封装置相关部件均可直接在泵体(7)外侧依次安装。
[0054] 实施例三
[0055] 如图19所示，本实施例三与实施例一的区别是：将机封座(1)物料段与密封段分体设置为机封前座(1A)与机封后座(1B)，机封座(1)为由机封前座(1A)与机封后座(1B)组装而成的组件，机封前座(1A)的泵内侧设置法兰端(32)，沿其法兰端(32)圆周开设多个连接孔(33)，泵体(7)的内腔开设法兰安装腔，机封前座(1A)的法兰端(32)嵌入法兰安装腔，从泵体(7)的内腔经多个螺栓将机封座(1)与泵体(7)固定连接；第二O形圈(13)设置在机封前座(1A)的法兰端(32)与泵体(7)之间。机封前座(1A)的泵外侧沿其壁厚圆周开设多个螺纹孔(18)；机封后座(1B)的泵内侧也设置法兰端(32)，沿其法兰端(32)圆周开设多个连接孔(33)，经多个螺栓将机封前座(1A)与机封后座(1B)固定连接；机封前座(1A)与机封后座(1B)之间设置第七O形圈(35)。其它均沿用实施例一的方案。本实施例三单轴轴密封装置剖面结构如图21所示，本实施例三单轴轴密封装置与泵体剖面结构如图21所示，本实施例三双轴轴密封装置与泵体剖面结构如图22所示。本实施例三转子泵轴密封装置装配时，机封前座(1A)需从泵体(7)内侧向外侧安装，其它部件均可直接在泵体(7)外侧依次安装。本实施例的机封件可从泵体内部进行安装，更换机封件时就不用拆卸泵的进出口管道，为转子泵用户的保养维护带来了方便。
[0056] 实施例四
[0057] 如图20所示，本实施例三与实施例一的区别是：机封座(1)外面没有配置冷却液循环系统。这样，机封座(1)圆周壁不用开设冷却液进出孔(26)，也不用设置冷却液防泄机构。其它均沿用实施例三的方案。本实施例三转子泵轴密封装置装配时，机封前座(1A)需从泵体(7)内侧向外侧安装，其它部件均可直接在泵体(7)外侧依次安装。本实施例的机封件可从泵体内部进行安装，更换机封件时就不用拆卸泵的进出口管道，为转子泵用户的保养维护带来了方便。
