專利名稱：機(jī)械軸封的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及機(jī)械軸封組件，特別是在轉(zhuǎn)軸上使用的機(jī)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(jī)械軸封組件用在混合設(shè)備和其它旋轉(zhuǎn)設(shè)備領(lǐng)域中是眾所周知的，并且要獲得密封好、維修少的結(jié)構(gòu)是公知的難題。在通常應(yīng)用中，機(jī)械軸封要受到相當(dāng)?shù)哪Σ聊p、熱破壞和腐蝕。此外，常常要求機(jī)械軸封組件提供汽密封或壓力密封，例如在食品業(yè)或化工業(yè)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?yàn)榧词姑芊獗砻娴男∑茐囊矔斐蓧毫p失或真空損失，并帶來污染。
在多數(shù)結(jié)構(gòu)中，機(jī)械密封安裝在殼體上轉(zhuǎn)軸伸出的位置。殼體、軸和密封組件之間接觸點(diǎn)的摩擦集中在一個或多個有限區(qū)域內(nèi)，這些區(qū)域成為維修集中點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)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(jié)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(shè)備必須停工，并且常常拆下軸、殼體或其他附件結(jié)構(gòu)。
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(yīng)用于轉(zhuǎn)軸，軸的連續(xù)轉(zhuǎn)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(nèi)的壓力密封環(huán)境。各種現(xiàn)有技術(shù)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(nèi)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(huán)形密封部件繞轉(zhuǎn)軸設(shè)置，通過壓縮螺旋彈簧對這些密封部件施加圓周力。
現(xiàn)有技術(shù)裝置中常有的其他缺點(diǎn)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(zhuǎn)件和固定件之間接觸點(diǎn)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(jié)構(gòu)不是最佳的，這是由于位于固定和旋轉(zhuǎn)邊面之間的接觸點(diǎn)的易彎曲介質(zhì)的迅速破壞，因此要進(jìn)行維修和檢驗(yàn)。
現(xiàn)有技術(shù)中的許多普通密封組件的另一嚴(yán)重缺陷是不能良好裝備在由于使用多年而損壞的轉(zhuǎn)軸上。在許多加工工業(yè)中不常見到使用50年或50年以上的軸表面由于嚴(yán)重?fù)p蝕而已經(jīng)磨損和出現(xiàn)凹坑的轉(zhuǎn)軸設(shè)備。采用許多普通密封組件時，這些部件的結(jié)構(gòu)在有缺陷的軸上不能獲得壓力緊封。事實(shí)上，許多普通密封的性質(zhì)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(fèi)用。
另一個常常有損許多現(xiàn)有技術(shù)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(zhuǎn)動。該問題被稱為“跳動”，對于依賴于軸和殼體之間穩(wěn)定的垂直對齊的許多現(xiàn)有技術(shù)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(jī)械密封更換有關(guān)的問題。拼合式密封結(jié)構(gòu)在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的，并具有優(yōu)點(diǎn)，由于拼合機(jī)械件可以繞軸同心設(shè)置而不用拆卸，因此一般不需要拆去軸或電機(jī)殼體。在許多拼合式密封結(jié)構(gòu)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(gòu)成。在多數(shù)結(jié)構(gòu)中，一個密封圈固定或連接在軸上，與軸一起旋轉(zhuǎn)，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(jī)械密封組件的實(shí)施例。該Bessette裝置具有一些固有優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)中的許多密封，但還存在缺點(diǎn)，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(zhuǎn)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(diǎn)是具有硫化橡膠墊圈，將斷裂的密封圈連接到轉(zhuǎn)軸上。一系列附加斷裂圈和其它旋轉(zhuǎn)體設(shè)置在橡膠墊圈上，并位于墊圈和固定殼體之間以構(gòu)成密封。McOnie裝置制造費(fèi)用低并且容易制造，圈件的沿直徑相對的不規(guī)則斷裂線有助于防止泄漏。使最小數(shù)量的部件受到磨損，從而降低維修費(fèi)用。但是，McOnie裝置的特點(diǎn)是具有大量部件，該裝置的特點(diǎn)是使轉(zhuǎn)軸的端部便于初始安裝而必須完全卸下。在現(xiàn)有軸特別是具有缺陷表面的軸的適用性上存在問題。
本發(fā)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(zhuǎn)軸上而不會有損密封完全性，并防止軸進(jìn)一步失效和磨損。此外，在保持軸的穩(wěn)定對中上，本發(fā)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(fā)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(fā)明裝置提供優(yōu)于一些現(xiàn)有技術(shù)裝置的改進(jìn)，而在現(xiàn)有技術(shù)中，碳、陶瓷或碳化鎢密封面必須定期更換。
在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，該密封組件是拼合式機(jī)械密封組件，便于安裝在現(xiàn)有轉(zhuǎn)軸設(shè)備上，不必拆下軸或進(jìn)行其他大的拆卸。作為另一種最佳實(shí)施例，對于原始安裝或?qū)τ谒蟮牟鹦豆ぷ鞑皇谴笮藓停蛲C(jī)時間不緊急的情況下，該密封組件可以是非拼合式組件。
構(gòu)成本發(fā)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(fā)明采用所有普通密封填料對軸進(jìn)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(shè)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(jìn)行潤滑，在靠近轉(zhuǎn)軸處設(shè)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(huán)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(jìn)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(zhuǎn)軸12和固定板1之間形成密封。
在壓板的靠近驅(qū)動軸12的內(nèi)表面上設(shè)置兩內(nèi)槽16。在槽16內(nèi)設(shè)置至少一個(最好是兩個)O形圈15，以便在驅(qū)動軸12和壓板2之間形成緊密封。壓板2包括環(huán)形伸出部17，環(huán)形伸出部17主要與固定板1內(nèi)的密封填料10相配。密封填料10和環(huán)形伸出部17接觸的表面形成密封。由于壓板2與驅(qū)動軸12一起運(yùn)動，環(huán)形伸出部17在壓靠在密封填料10上的同時進(jìn)行轉(zhuǎn)動。
張緊板3和壓板2都隨軸轉(zhuǎn)動。如圖4所示，使用張緊板3將壓板2固定在驅(qū)動軸12上并對壓板2和密封填料10之間的密封持續(xù)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(yīng)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(nèi)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(qū)動軸12上，但是還可使用其他連接方法。
為了提供持續(xù)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(shè)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(cè)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(qū)動軸12上了，拆去四個螺母(未示)，螺旋彈簧22會產(chǎn)生抵靠密封填料10形成密封的張力。當(dāng)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(xù)將壓板壓緊在固定板1的凹填料槽中。
權(quán)利要求
1．一種在固定殼體和轉(zhuǎn)軸之間形成密封的機(jī)械密封組件，包括一具有內(nèi)壁和外壁的固定板，所述內(nèi)壁靠近貫穿其中延伸的所述轉(zhuǎn)軸的位置設(shè)置，所述外壁沿徑向遠(yuǎn)離所述軸設(shè)置，這樣在所述固定板內(nèi)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(nèi)邊緣和外邊緣的壓板，所述內(nèi)邊緣靠近貫穿其中延伸的所述轉(zhuǎn)軸設(shè)置，所述壓板進(jìn)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(nèi)邊緣和外邊緣的張緊板，所述內(nèi)邊緣鄰近并固定在貫穿其中延伸的所述轉(zhuǎn)軸上，所述張緊板進(jìn)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(quán)利要求1所述的機(jī)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(gòu)成，使用連接所述拼合部件的裝置將拼合部件關(guān)于所述轉(zhuǎn)軸軸向設(shè)置，形成連續(xù)的密封填料固定板。
3．如權(quán)利要求1所述的機(jī)械密封組件，其特征在于所述壓板由一對環(huán)形板拼合部件構(gòu)成，使用連接所述拼合部件的裝置將該拼合部件關(guān)于所述轉(zhuǎn)軸軸向設(shè)置，形成連續(xù)的壓板。
4．如權(quán)利要求1所述的機(jī)械密封組件，其特征在于所述張緊板由一對環(huán)形板拼合部件構(gòu)成，使用連接所述拼合部件的裝置將該拼合部件關(guān)于所述轉(zhuǎn)軸軸向設(shè)置，構(gòu)成連續(xù)的張緊板。
5．一種在固定殼體和轉(zhuǎn)軸之間形成密封的拼合式機(jī)械密封組件，包括一對固定板拼合部件，它們關(guān)于所述轉(zhuǎn)軸軸向設(shè)置，形成具有內(nèi)壁和外壁的固定板，所述內(nèi)壁靠近貫穿其中延伸的所述轉(zhuǎn)軸的位置設(shè)置，所述外壁沿徑向遠(yuǎn)離所述軸設(shè)置，這樣在所述固定板內(nèi)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(huán)形板拼合部件，它們相對于所述轉(zhuǎn)軸軸向設(shè)置，形成具有內(nèi)邊緣和外邊緣的壓板，所述內(nèi)邊緣靠近貫穿其中延伸的所述轉(zhuǎn)軸設(shè)置，所述壓板進(jìn)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(huán)形板拼合部件，它們相對于所述轉(zhuǎn)軸軸向設(shè)置，形成具有內(nèi)邊緣和外邊緣的張緊板，所述內(nèi)邊緣鄰近并固定在貫穿其中延伸的所述轉(zhuǎn)軸上，所述張緊板進(jìn)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(quán)利要求1或5所述的機(jī)械密封組件，其特征在于將張緊板固定在轉(zhuǎn)軸上的裝置是固定螺釘。
7．如權(quán)利要求1或5所述的機(jī)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(zhuǎn)軸之間形成密封的拼合式機(jī)械密封組件，包括一對固定板拼合部件，它們相對于所述轉(zhuǎn)軸軸向設(shè)置，形成具有內(nèi)邊緣和外邊緣的固定板，所述內(nèi)邊緣靠近貫穿其中延伸的所述轉(zhuǎn)軸設(shè)置，所述固定板進(jìn)一步包括平行于所述軸延伸的伸出部，并遠(yuǎn)離所述固定殼體；一對環(huán)形板拼合部件，它們相對于所述轉(zhuǎn)軸軸向設(shè)置，形成具有內(nèi)邊緣和外邊緣的壓板，所述內(nèi)邊緣靠近貫穿其中延伸的所述轉(zhuǎn)軸設(shè)置，所述外邊緣徑向遠(yuǎn)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(jìn)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(nèi)；一對環(huán)形板拼合部件，它們相對于所述轉(zhuǎn)軸軸向設(shè)置，形成具有內(nèi)邊緣和外邊緣的張緊板，所述內(nèi)邊緣鄰近并固定在貫穿其中延伸的所述轉(zhuǎn)軸上，所述張緊板進(jìn)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(fā)明是一種在固定體和轉(zhuǎn)軸之間使用的機(jī)械密封組件。該密封組件包括一固定件、一環(huán)形偏壓裝置和一環(huán)形張緊件。該環(huán)形偏壓裝置利用O形圈密封轉(zhuǎn)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(zhuǎn)軸上。固定件以轉(zhuǎn)軸為中心,并剛性固定在固定殼體上?？稍诠潭颦h(huán)形偏壓裝置的徑向密封槽中放置密封填料。由在環(huán)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(huán)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(shí)施例中,各部件是拼合式結(jié)構(gòu),不必接近軸的端部就可以將該組件裝配在轉(zhuǎn)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(yōu)先權(quán)日1998年12月8日
發(fā)明者格倫登·墨菲 申請人:格倫登·墨菲