一种剖分式机械密封.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103968077 A (43)申请公布日 2014.08.06 CN 103968077 A (21)申请号 201410212495.4 (22)申请日 2014.05.19 F16J 15/16(2006.01) (71)申请人 南京林业大学 地址 211225 江苏省南京市溧水县白马镇国 家农业科技园南京林业大学白马基地 (72)发明人 涂桥安 孙见君 胡琼 闻洋洋 张浩 王伟 (54) 发明名称 一种剖分式机械密封 (57) 摘要 一种剖分式机械密封， 其特征是 ： 动环座和静 环座上分别设有四个螺纹孔， 组成动环的两个半 环和组成静环的两个半环凸缘上分别加。

2、工有与剖 分面平行的两个平台， 安装时， 将动静环辅助安装 基准盘放在动环与静环的端面之间， 并将两个限 位件卡住动环和静环的凸缘使其端面紧贴动静环 辅助安装基准盘的左右端面， 然后将紧定螺钉 II 分别拧入动环座和静环座上的螺纹孔中， 拆下两 个限位件和动静环辅助安装基准盘， 将动环座和 动环右移紧贴静环端面后拧紧紧定螺 I， 安装后 的剖分式机械密封如摘要附图所示 ； 与其他形式 的剖分式机械密封相比其剖分面所受的压力大、 组合后的动、 静环端面的平面度高， 且紧密性好、 结构简单、 装拆方便。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 页 (19)中华人民共和。

3、国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103968077 A CN 103968077 A 1/1 页 2 1. 一种剖分式机械密封， 由紧定螺钉 I(1)、 动环座 (2)、 动环 (3)、 开有 V 形口的 O 形圈 I(4)、 静环 (5)、 开有 V 形口的 O 形圈 II(6)、 防转销 (7)、 静环座 (8)、 开有 V 形口的 O 形圈 III(9)、 弹簧座(10)、 固定套(11)、 弹簧(12)、 紧定螺钉II(13)组成， 其特征是 ： 动环座(2) 和静环座 (8) 上分别设有四个螺纹孔， 组成动环 (。

4、3) 的两个半环和组成静环 (5) 的两个半 环凸缘上分别加工有与剖分面平行的两个平台 (22)， 安装时， 先将组成动环 (3) 两个半环 和组成静环(5)的两个半环包在主轴(14)上后， 分别置于动环座(2)和静环座(8)的孔中， 并使动环座 (2) 和静环座 (8) 上的每个螺纹孔分别对准动环 (3) 和静环 (5) 凸缘上的平台 (22)， 再将动静环辅助安装基准盘 (16) 放在动环 (2) 与静环 (5) 的端面之间， 并将两个限 位件 (15) 卡住动环 (3) 和静环 (5) 的凸缘使其端面紧贴动静环辅助安装基准盘 (16) 的左 右端面， 然后将紧定螺钉 II(13) 分别拧。

5、入动环座 (2) 和静环座 (8) 上的螺纹孔中压紧组成 动环 (3) 的两个半环和组成静环 (5) 的两个半环， 使动环剖分面 (19) 和静环剖分面 (20) 保持所需要的压力， 同时也实现了动环座 (2) 与动环 (3)、 静环座 (8) 与静环 (5) 的周向固 定和轴向固定， 并保证了组成动环 (3) 的两个半环和组成静环 (5) 的两个半环端面在同一 平面内 ； 拆下两个限位件 (15) 和动静环辅助安装基准盘 (16)， 将动环座 (2) 和动环 (3) 右 移， 并紧贴静环 (5) 端面后拧紧紧定螺钉 I(1)。 2. 如权利要求 1 所述的一种剖分式机械密封， 其特征是 ： 。

6、动静环辅助安装基准盘 (16) 是由沿直径处剖开的两个半环组成， 中间加工有通孔， 将两个半环包在主轴上后， 与主轴的 配合为间隙配合 ； 在两个半环的剖分面 (21) 上， 其中一个半环剖分面 (21) 上加工有榫槽， 另一个半环剖分面 (21) 上加工有榫头， 当剖分面 (21) 上的榫头插入榫槽时动静环辅助安 装基准盘 (16) 的两端面就形成完整的圆环平面并与主轴轴线垂直。 3. 如权利要求 1 所述的一种剖分式机械密封， 其特征是 ： 限位件 (15) 卡口两侧面加工 成 1 ： 20 的斜度， 从外到内形成一个收敛的梯形， 其梯形口边长 Lmax略大于动环 (3) 和静环 (5)凸。

7、缘厚度与动静环辅助安装基准盘(16)的厚度之和， 其梯形根部边长Lmin略小于动环、 静环凸缘厚度和动静环辅助安装基准盘的厚度之和 ； 安装动环 (3) 和静环 (5) 时， 用两个 限位件 (15) 在动环 (3) 的剖分面 (19) 和静环 (5) 的剖分面 (20) 处卡住组成动环 (3) 的 两个半环和组成静环 (5) 的两个半环， 使动环 (3) 的两个半环和静环 (5) 的两个半环靠紧 动静环辅助安装基准盘 (16) 两侧的圆环平面， 这样就使得拧紧紧定螺钉 II(13)、 压紧动环 (3) 的剖分面 (19) 和静环 (5) 的剖分面 (20) 后， 组成动环 (3) 的两个半环。

8、和组成静环 (5) 的两个半环端面仍然保持为平面。 4. 如权利要求 1 所述的一种剖分式机械密封， 其特征是 ： 静环座 (8) 外圆面上用指形 铣刀对称加工有两个 U 形浅槽， 在固定套 (11) 相对应的位置处开有两个通孔， 将两个防转 销 (7) 打入固定套 (11) 的两个通孔中， 其防转销 (7) 的头部插入到静环座 (8) 外圆面上的 U 形浅槽中 ； 防转销 (7) 与固定套 (11) 采用过盈配合、 与浅槽为间隙配合， 防转销 (7) 与槽 底部不接触 ； 由此实现了静环座(8)与固定套(11)的周向固定， 并能在密封端面磨损后， 在 介质压力和弹簧力作用下使静环座 (8) 。

9、带动静环 (5) 相对于固定套 (11) 作轴向移动进行 补偿。 权 利 要 求 书 CN 103968077 A 2 1/4 页 3 一种剖分式机械密封 技术领域 0001 本发明属于密封技术领域， 涉及一种剖分式机械密封， 具体地说是一种将动、 静环 剖分成两半环经安装固定后实现机械密封功能。 背景技术 0002 机械密封作为一种旋转轴用动密封， 因结构简单和性能稳定， 被广泛应用于电力、 船舶、 航空航天、 石油化工等领域的装置上。但是动环、 静环之间的相对转动产生的端面 摩擦磨损， 以及 O 形圈的老化， 都会导致机械密封失效。有关资料表明， 机器设备维修中 有 40 -50的工作量用。

10、于轴封的维修， 大约有 70的维修费用于处理相关机器的密封故 障。然而， 机械密封的易损件动环、 静环和 O 形圈都是闭合环形， 且穿套在旋转轴上， 拆 卸修理或更换时需要卸下轴端的配合件， 工程量大、 耗时长、 费用高。为此， 自上个世纪 90 年代初就有人开始研究装拆方便的剖分式机械密封。 0003 自 1991 年日本 Nagai Yataro 等人发明了 “带有剖分环的机械密封” 以来， 人们先 后又发明了多种剖分式机械密封， 其重点主要集中在动环、 静环及辅助密封圈剖分面的连 接结构设计。 由于将动、 静环剖分后， 不仅打破了整体密封环、 辅助密封圈的结构连续性， 增 加了沿剖分面的。

11、泄漏通道， 而且剖分的动、 静环装配后端面较难达到整体环的平面度和剖 分面所需要的压紧力或施力后使动、 静环不变形， 所以造成了剖分式机械密封至今未能得 到更广泛的应用， 或只能应用于工作参数较低的场合。因此在剖分式机械密封的结构设计 上不仅要对剖分面施加足够的压紧力， 并使动、 静环受力后不变形， 以保证剖分面连接的紧 密性， 同时还要保证动、 静环安装后其密封端面仍要保持剖分前的平面度， 以减小密封端面 的摩擦磨损。 发明内容 0004 本发明的目的是提供一种对剖分面施加足够的压紧力， 并使动、 静环受力后不变 形， 以保证剖分面连接的紧密性， 同时还要保证动、 静环安装后其密封端面仍要保。

12、持剖分前 的平面度的剖分式机械密封。 0005 本发明的技术解决方案是 ： 一种剖分式机械密封， 由紧定螺钉 I、 动环座、 动环 ( 两 个半环组成 )、 开有 V 形口的 O 形圈 I、 静环 ( 两个半环组成 )、 开有 V 形口的 O 形圈 II、 防 转销、 静环座、 开有V形口的O形圈III、 弹簧座、 固定套、 弹簧、 紧定螺钉II组成， 其特征是 ： 动环座和静环座上分别设有四个螺纹孔， 组成动环的两个半环和组成静环的两个半环凸缘 上分别加工有与剖分面平行的两个平台， 安装时， 先将组成动环的两个半环和组成静环的 两个半环包在主轴上后分别置于动环座和静环座的孔中， 并使动环座和。

13、静环座上的每个螺 纹孔分别对准动环和静环凸缘上的平台， 再将动静环辅助安装基准盘放在动环与静环的端 面之间， 并将两个限位件卡住动环和静环的凸缘使其端面紧贴动静环辅助安装基准盘的左 右端面， 然后将紧定螺钉 II 分别拧入动环座和静环座上的螺纹孔中， 压紧组成动环的两个 半环和组成静环的两个半环， 使动环剖分面和静环剖分面保持所需要的压力， 同时也实现 说 明 书 CN 103968077 A 3 2/4 页 4 了动环座与动环、 静环座与静环的周向固定和轴向固定， 并保证了组成动环的两个半环和 组成静环的两个半环端面在同一平面内 ； 拆下两个限位件和动静环辅助安装基准盘， 将动 环座和动环右。

14、移， 并紧贴静环端面后拧紧紧定螺钉 I， 安装完成。 0006 所述的动环和静环分别由两个半环组成， 是从直径处沿轴向剖开的， 中间加工有 通孔 ； 无论是动环还是静环， 将两个半环包在主轴上安装后， 动环和静环与主轴的配合为间 隙配合， 两个半环组成的动环和两个半环组成的静环外圆与动环座和静环座的孔也为间隙 配合。 0007 所述的动静环辅助安装基准盘是由沿直径处剖开的两个半环组成， 中间加工有通 孔， 将两个半环包在主轴上后， 与主轴的配合为间隙配合 ； 在两个半环的剖分面上， 其中一 个半环剖分面上加工有榫槽， 另一个半环剖分面上加工有榫头， 当剖分面上的榫头插入榫 槽时动静环辅助安装基。

15、准盘的两端面就形成完整的圆环平面并与主轴轴线垂直。 0008 所述的限位件卡口两侧面加工成 1 ： 20 的斜度， 从外到内形成一个收敛的梯形， 其 梯形口边长Lmax略大于动环、 静环凸缘厚度和动静环辅助安装基准盘的厚度之和， 其梯形根 部边长 Lmin略小于动环、 静环凸缘厚度和动静环辅助安装基准盘的厚度之和 ； 安装动环和 静环时， 用两个限位件在动环的剖分面和静环的剖分面处卡住组成动环的两个半环和组成 静环的两个半环， 使动环的两个半环和静环的两个半环靠紧动静环辅助安装基准盘两侧的 圆环平面， 这样就使得拧紧紧定螺钉 II、 压紧动环的剖分面和静环的剖分面后， 组成动环的 两个半环和组。

16、成静环的两个半环端面仍然保持为平面。 0009 所述的静环座外圆面上用指形铣刀对称加工有两个 U 形浅槽， 在固定座相对应的 位置处开有两个通孔， 将两个防转销打入固定套的两个通孔中， 其防转销的头部插入到静 环座外圆面上的 U 形浅槽中 ； 防转销与固定套上的孔采用过盈配合、 与浅槽为间隙配合， 防 转销头部与浅槽底部不接触 ； 由此实现了静环座与固定套之间的周向固定， 并能在密封端 面磨损后， 在介质压力和弹簧力作用下使静环座带动静环相对于固定套作轴向移动进行补 偿。 0010 所述的动环座左端加工有两个螺纹孔， 用两个紧定螺钉实现动环座与主轴的周向 和轴向固定。 0011 所述的剖分式机。

17、械密封有四个泄漏通道 ： 动环座与主轴之间， 静环与静环座之间， 静环座与固定套之间， 动环与静环端面之间 ； 前三个泄漏通道属于静密封， 用开有 V 形口的 O 形圈进行密封 ； 动环与静环端面之间属于动密封， 通过密封腔内介质压力和静环座右端 的弹簧力给动环与静环密封面间施压使之紧密贴合而实现密封。 0012 本发明的优点是 ： 由于采用了动静环辅助安装基准盘和两个限位件， 使之在安装 或更换动、 静环时， 能快速将组成动环的两个半环和组成静环的两个半环端面靠紧动静环 辅助安装基准盘的左右端面， 并能在拧紧紧定螺钉 II 给剖分面施加足够压紧力后组成动 环的两个半环和组成静环的两个半环端面。

18、仍然保持为平面 ； 由于动环座和静环座上螺纹孔 分别对准组成动环的两个半环和组成静环的两个半环剖分面正上方凸缘上的平台， 拧紧紧 定螺钉 II 后直接给剖分面施加压力， 不仅保证了在施压过程中组成动环的两个半环和组 成静环的两个半环不会产生变形， 同时也实现了组成动环的两个半环与动环座、 组成静环 的两个半环与静环座之间的周向和轴向固定 ； 与其他形式的剖分式机械密封相比， 其剖分 面所受的压力大、 组合后的动、 静环端面的平面度高， 且紧密性好、 结构简单、 装拆方便。 说 明 书 CN 103968077 A 4 3/4 页 5 附图说明 ： 0013 下面结合附图和具体实施例对本发明进一。

19、步说明 0014 图 1 表示剖分式机械密封安装后的轴剖面图 0015 图 2 表示 A-A 剖视图 0016 图 3 表示带有动静环辅助安装基准盘和限位件的轴向剖视图 0017 图 4 表示 B-B 剖视图 0018 图 5 表示动环轴剖面图 0019 图 6 表示静环轴剖面图 0020 图 7 表示动静环辅助安装基准盘轴剖面图 0021 图 8 表示限位件 0022 图 9 表示动、 静环凸缘上的平台位置 0023 图中 ： 1、 紧定螺钉 I2、 动环座 3、 动环 ( 两个半环组成 )4、 开有 V 形口的 O 形圈 I5、 静环 ( 两个半环组成 )6、 开有 V 形口的 O 形圈 。

20、II7、 防转销 8、 静环座 9、 开有 V 形口的 O 形 圈 III10、 弹簧座 11、 固定套 12、 弹簧 13、 紧定螺钉 II14、 主轴 15、 限位件 16、 动静环辅助安 装基准盘 17、 螺钉 18、 机体 19、 动环剖分面 20、 静环剖分面 21、 动静环辅助安装基准盘剖分 面 22、 平台 0024 具体实施例 1 ： 0025 在主轴 14 上安装剖分式机械密封时， 其步骤如下 ： 步骤 1、 先将弹簧座 10 置于固 定套 11 中后穿套在主轴 14 上， 用螺钉 17 将固定套 11 安装在机体 18 上后将弹簧 12 分别 放入弹簧座 10 的孔中， 并。

21、将两个防转销 7 打入到固定套 11 的孔中 ( 防转销 7 与固定套 11 的孔为过盈配合 ) ； 步骤 2、 将静环座 8、 动环座 2 依次套在主轴 14 上 ( 静环座 8 和动环座 2 与主轴 14 为间隙配合 )， 将开有 V 形口的 O 形圈 III9 和开有 V 形口的 O 形圈 II6 分别放入 静环座 8 外圆上和内孔中的密封槽中， 并使静环座 8 外圆上的两个 U 形槽对准防转销 7 后 推入固定套11中(U形槽的宽度略大于防转销的直径， 其差值由公差来保证) ； 步骤3、 将两 个半环组成的动环 3 和两个半环组成的静环 5 包在主轴 14 上后 ( 动环 3 和静环 。

22、5 与主轴 14 为间隙配合 ) 分别插入到动环座 2 和静环座 8 的内孔之中， 再将两个半环组成的动静环 辅助安装基准盘 16 放在动环 3 和静环 5 之间包在主轴 14 上， 将动静环辅助安装基准盘剖 分面 21 上的榫头插入榫槽后， 动静环辅助安装基准盘 16 形成一个整体、 两端面作为动环 3 和静环 5 安装时的基准面， 然后将动环座 2 右移带动两个半环组成的动环 3 贴近动静环辅 助安装基准盘 16 左侧后， 用两个限位件 15 卡住两个半环组成的动环 3 和两个半环组成的 静环 5 使其两端面紧贴在动静环辅助安装基准盘 16 的左右两侧 ( 如图 3 所示 ： 此时， 动静。

23、 环辅助安装基准盘 16 的剖分面 21 与动环剖分面 19 和静环剖分面 20 垂直 ) ； 步骤 4、 分别 将紧定螺钉 II13 拧入动环座 2 和静环座 8 的螺纹孔中压紧两个半环组成的动环和两个半 环组成的静环， 使动环剖分面19和静环的剖分面20保持所需要的压力， 同时也实现了动环 座 2 与动环 3 和静环座 8 与静环 5 的周向固定和轴向固定 ； 步骤 5、 依次取下两个限位件 15 和动静环辅助安装基准盘 16 后， 将动环座 2 右移让两个半环组成的动环 3 端面紧贴两个半 环组成的静环 5 端面后拧紧动环座 2 上的紧定螺钉 I1。安装完成后如图 1 所示 ： 当主轴 。

24、14 转动时， 通过紧定螺钉 I1 带动动环座 2、 再由紧定螺钉 II13 带动两个半环组成的动环 3 旋 说 明 书 CN 103968077 A 5 4/4 页 6 转 ； 而两个半环组成的静环 5 由紧定螺钉 II13 和防转销 7 的作用而与固定套 11 连接实现 周向固定， 介质压力和弹簧力作用在静环座 8 的右端面上， 形成足够的密封端面比压， 从而 实现了动环 3 与静环 5 端面的动密封 ； 其余的三个泄漏通道由开有 V 形口的 O 形圈 III9、 开有 V 形口的 O 形圈 II6 和开有 V 形口的 O 形圈 I4 实现静密封。 0026 具体实施例 2 ： 0027 。

25、当剖分式机械密封失效后需要维修更换时， 其步骤如下 ： 步骤 1、 松开紧定螺钉 I1， 将动环座 2 带着两个半环组成的动环 3 左移一段距离后， 再将静环座 8 带着两个半环组 成的静环 5 移出固定套 11 ； 步骤 2、 分别松开动环座 2 和静环座 8 上的紧定螺钉 II13， 从动 环座 2 和静环座 8 中取出两个半环组成的动环 3 和两个半环组成的静环 5 后， 再取下开有 V 形口的 O 形圈 I4、 开有 V 形口的 O 形圈 III9 和开有 V 形口的 O 形圈 II6 ； 步骤 3、 将需更 换的开有 V 形口的 O 形圈 I4 和开有 V 形口的 O 形圈 II6 。

26、分别置于动环座 2 和静环座 8 内 孔中的密封槽中， 然后将更换的两个半环组成的动环 3 和两个半环组成的静环 5 包在主轴 14 上后 ( 动环 3 和静环 5 与主轴 14 为间隙配合 ) 分别向左、 向右插入动环座 2 和静环座 8 中 ； 步骤 4、 将两个半环组成的动静环辅助安装基准盘 16 放在动环 3 和静环 5 之间包在主 轴14上， 将动静环辅助安装基准盘剖分面21上的榫头插入榫槽后， 动静环辅助安装基准盘 16形成一个整体、 两端面作为动环3和静环5安装时的基准面， 然后将动环座2右移带动两 个半环组成的动环 3 贴紧动静环辅助安装基准盘 16 左侧后， 用两个限位件 1。

27、5 卡住两个半 环组成的动环 3 和两个半环组成的静环 5 使其两端面紧贴在动静环辅助安装基准盘 16 的 左右两侧 ( 如图 3 所示 ： 此时， 动静环辅助安装基准盘 16 的剖分面 21 与动环剖分面 19 和 静环剖分面 20 垂直 ) ； 步骤 5、 分别将紧定螺钉 II13 拧入动环座 2 和静环座 8 的螺纹孔中 压紧两个半环组成的动环 3 和两个半环组成的静环 5， 使动环剖分面 19 和静环的剖分面 20 保持所需要的压力， 同时也实现了动环座 2 与两个半环组成的动环 3 和静环座 8 与两个半 环组成的静环 5 的周向固定和轴向固定 ； 步骤 6、 依次取下两个限位件 15 和动静环辅助安 装基准盘 16 后， 将动环座 2 右移让两个半环组成的动环 3 端面紧贴两个半环组成的静环 5 端面后拧紧动环座 2 上的紧定螺钉 I1， 维修更换完成后如图 1 所示。 说 明 书 CN 103968077 A 6 1/3 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103968077 A 7 2/3 页 8 图 3 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103968077 A 8 3/3 页 9 图 6 图 7 图 8 图 9 说 明 书 附 图 CN 103968077 A 9 。