一种沥青泵的动态调温机械密封件及其组装方法与流程

1.本发明涉及密封件技术领域，具体涉及一种沥青泵的动态调温机械密封件及其组装方法。


背景技术：

2.目前，机械密封装置广泛应用于炼油、化工等行业的具有回转设备的流体机械化工泵中。沥青泵中密封装置的介质是沥青，具有较强的腐蚀性。
3.现有的机械密封件大多是在泵体转轴旋转时，通过动环与静环之间紧密贴合，来阻止沥青介质泄露对其他泵体组件产生损害，但是由于动环随着泵体转轴同步旋转，且由于动环密封圈的应用，导致机械密封件部分的升温很快，温度很高，容易造成机械密封件的损坏。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种沥青泵的动态调温机械密封件及其组装方法，以解决现有技术中机械密封件部分的升温很快，温度很高，容易造成机械密封件的损坏的技术问题。
5.为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：
6.一种沥青泵的动态调温机械密封件，包括套设在泵体转轴上的静环座，以及与所述泵体转轴同步旋转的动环座，所述静环座和所述动环座之间形成降温保温空间，所述泵体转轴在所述降温防凝空间内安装有弹性传动元件，所述弹性传动元件与所述动环座的内表面连接，所述弹性传动元件作为驱动所述传动件与所述动环座同步启动的补偿元件，且所述弹性传动元件用于将所述动环座在所述泵体转轴转动时保持相对活动以缓冲冲击；
7.所述静环座包括套设在所述泵体转轴外的压盖，以及处于所述压盖内部并与所述压盖通过螺栓固定设置的圆形静环，所述圆形静环朝向所述动环座的表面设有延伸环，所述动环座安装在所述延伸环包围的圆形空间内，且所述圆形静环、延伸环和所述动环座形成降温防凝空间；
8.所述圆形静环的侧曲面上形成有至少两个沿着所述圆形静环直径分布的入油口和排油口，所述入油口内通入用于降温的低温油，且所述排油口排出经过换热升温的高温油。
9.作为本发明的一种优选方案，所述压盖的外表面与泵体外壳之间设有绝热垫圈，所述绝热垫圈通过螺栓将所述压盖与泵体外壳之间固定连接；
10.所述绝热垫圈对应所述入油口和排油口的位置设有开槽，所述圆形静环在所述入油口和排油口的位置均设有漏斗腔体，所述漏斗腔体穿过所述绝热垫圈的开槽与所述泵体外壳连接，且所述泵体外壳在对应所述入油口的位置设有储油腔，所述泵体外壳在对应所述排油口的位置设有回流腔，所述储油腔与所述回流腔之间通过单向阀连接，所述回流腔内升温的高温油返回至所述储油腔内进行冷却以生成低温油，并对所述降温防凝空间进行
循环降温。
11.作为本发明的一种优选方案，所述入油口和排油口连接的漏斗腔体内分别设有电磁阀，所述电磁阀用于控制所述入油口和排油口的通断，以使得所述电磁阀在泵体断电时呈关闭状态，所述圆形静环、延伸环和所述动环座形成降温防凝空间。
12.作为本发明的一种优选方案，所述动环座的侧曲面上设有凹形槽，所述延伸环的开口壁面上设有与所述动环座匹配的下沉凹槽，且所述下沉凹槽内设有处于所述凹形槽内部的凸起环，所述下沉凹槽以及所述凸起环的外侧均套设有第一异形密封圈，所述动环座通过所述第一异形密封圈绕所述延伸环密封式转动；
13.所述第一异形密封圈的侧表面固定粘贴在所述延伸环的开口壁面上，且所述第一异形密封圈处于所述下沉凹槽的部位为活动状态。
14.作为本发明的一种优选方案，所述延伸环的厚度大于所述动环座的厚度，且所述下沉凹槽的槽宽大于所述动环座的厚度，所述凸起环的宽度小于所述凹形槽的槽宽，以使得所述动环座能够在所述延伸环的表面保持密封状态的相对移动。
15.作为本发明的一种优选方案，所述下沉凹槽和所述凸起环的外侧面设有充气圈，所述充气圈的上表面与所述第一异形密封圈固定粘连，且所述充气圈的下表面分别与所述下沉凹槽以及所述凸起环固定粘连；
16.所述延伸环朝向所述降温防凝空间的表面设有与所述充气圈连接的充气阀门，所述入油口或排油口设有充气管道，所述充气管道用于向所述充气阀门内充气，以使得所述第一异形密封圈始终与所述延伸环紧密贴合，以补偿所述第一异形密封圈的磨损量。
17.作为本发明的一种优选方案，所述弹性传动元件包括通过紧固螺钉固定安装在所述泵体转轴上的弹簧座，以及多个均匀设置在所述弹簧座上的拉伸弹簧，所述拉伸弹簧的另一端通过弹簧销安装在所述动环座的表面；
18.所述弹簧座在安装所述拉伸弹簧的位置设有穿孔，且所述拉伸弹簧的内部设有传动杆，所述传动杆的一端穿过所述穿孔，所述传动杆的另一端与所述弹簧销固定安装在一起，所述弹簧座通过所述传动杆带动所述动环座与所述泵体转轴同步旋转。
19.作为本发明的一种优选方案，所述圆形静环包括密封盘，以及通过紧固螺栓安装在所述密封盘侧曲面的柱形组装块，所述柱形组装块包裹在所述动环座形成一个整体；
20.所述密封盘朝向压盖的表面通过凸起块与所述压盖上的沉槽组成一个临时整体，且所述密封盘朝向所述动环座的表面设有圆形凹槽，所述圆形凹槽的直径与所述传动杆包围的圆形直径相同，且所述圆形凹槽的槽径与所述传动杆的直径相同，所述密封盘与所述压盖通过紧固螺栓二次固定。
21.作为本发明的一种优选方案，所述密封盘的侧曲面设有o形密封圈，所述o形密封圈用于阻止所述密封盘与所述压盖之间的泄露，所述压盖的侧曲面、密封盘的侧曲面与所述半柱形组装块的侧曲面设有多个穿过所述o形密封圈的紧固螺栓。
22.为解决上述技术问题，本发明还进一步提供下述技术方案：一种沥青泵的动态调温机械密封件的组装方法，包括以下步骤：
23.步骤100、将圆形静环中的柱形组装块与动环座形成一个第一组装体，且将所述第一组装体的动环座安装在泵体转轴，所述动环座的表面坐在水平台面上以使得所述第一组装体与所述泵体转轴的中心同心设置；
24.步骤200、将弹簧座整体安装在所述第一组装体的内部空间，并建立所述弹簧座与所述动环座之间的同步驱动关系；
25.步骤300、将圆形静环的密封盘与压盖组成一个临时整体并套设在所述泵体转轴上，且所述密封盘向所述第一组装体移动直至所述密封盘受所述弹簧座内部的传动杆限制最大移动位置；
26.步骤400、多个组装工具同步工作，以将密封盘与压盖通过紧固螺栓固定，所述密封盘与压盖形成一个二次固定的整体；
27.步骤500、密封盘、柱形组装块和压盖按照从内到外的顺序分布，利用紧固螺栓将密封盘、柱形组装块和压盖的侧曲面固定安装，所述压盖与所述形成相对于所述泵体转轴固定不动的整体。
28.本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：
29.本发明保证动环与静环之间的密封状态，保证介质不会发生泄漏，同时静环和动环之间形成降温保温空间，用于降低由于动环旋转以及密封圈与泵体转轴之间的旋转引起的高温情况，从而降低由于高温情况引起的金属疲劳现象。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
31.图1为本发明实施例提供的密封件的侧剖结构示意图；
32.图2为本发明实施例提供的降温保温空间的正面结构示意图；
33.图3为本发明实施例提供的第一异形密封圈的安装结构示意图；
34.图4为本发明实施例提供的弹性传动元件的结构示意图；
35.图5为本发明实施例提供的密封件组装顺序的流程示意图。
36.图中的标号分别表示如下：
37.1-动环座；2-静环座；3-弹性传动元件；4-入油口；5-排油口；6-绝热垫圈；7-漏斗腔体；8-储油腔；9-回流腔；10-电磁阀；11-凹形槽；12-下沉凹槽；13-凸起环；14-第一异形密封圈；15-充气圈；16-充气阀门；
38.21-压盖；22-圆形静环；23-延伸环；
39.31-弹簧座；32-拉伸弹簧；33-弹簧销；34-传动杆；35-穿孔；
40.221-密封盘；222-柱形组装块；223-圆形凹槽；224-o形密封圈。
具体实施方式
41.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.如图1所示，本发明提供了一种沥青泵的动态调温机械密封件，沥青泵中密封装置
的介质是沥青，具有较强的腐蚀性，现有的机械密封件大多是在泵体转轴旋转时，通过动环与静环之间紧密贴合，来阻止沥青介质泄露对其他泵体组件产生损害，但是由于动环随着泵体转轴同步旋转，且由于动环密封圈的应用，导致机械密封件部分的升温很快，温度很高，容易造成机械密封件的损坏。
43.为了解决上述问题，本实施方式保证动环与静环之间的密封状态，保证介质不会发生泄漏，同时静环和动环之间形成降温保温空间，用于降低由于动环旋转以及密封圈与泵体转轴之间的旋转引起的高温情况，从而降低由于高温情况引起的金属疲劳现象。
44.本实施方式中的机械密封件具体包括套设在泵体转轴上的静环座2，以及与泵体转轴同步旋转的动环座1，静环座2和动环座1之间形成降温保温空间，泵体转轴在降温防凝空间内安装有弹性传动元件3，弹性传动元件3与动环座1的内表面连接，弹性传动元件3作为驱动传动件与动环座1同步启动的补偿元件，且弹性传动元件3用于将动环座1在泵体转轴转动时保持相对活动以缓冲冲击。
45.静环座2包括套设在泵体转轴外的压盖21，以及处于压盖21内部并与压盖21通过螺栓固定设置的圆形静环22，圆形静环22朝向动环座1的表面设有延伸环23，动环座1安装在延伸环23包围的圆形空间内，且圆形静环22、延伸环23和动环座1形成降温防凝空间。
46.圆形静环22的侧曲面上形成有至少两个沿着圆形静环22直径分布的入油口4和排油口5，入油口4内通入用于降温的低温油，且排油口5排出经过换热升温的高温油。
47.作为本实施方式的创新点，本实施方式在静环座2和动环座1之间形成降温保温空间，在降温保温空间之间通过循环油体进行热交换，实现对静环座2、动环座1以及静环座2与动环座1之间的泵体转轴进行降温，从而降低静环座2与动环座1受热出现裂缝的情况，延长机械密封件的使用寿命和密封效果，且进入降温保温空间内部的沥青可以与油体同步从排油口5排出，在泵体外部设置对油体过滤的方式，来将沥青介质过滤出去，来提高阻止泄漏的效果。
48.另外，现有的机械密封件为了实现密封效果，利用弹性元件将动环与静环紧密贴合，因此弹性元件经常直接暴露，弹簧容易受到腐蚀损坏，从而动环的抗压缓冲能力降低，降低了密封件的使用寿命，而本实施方式将弹性传动元件3安装在降温防凝空间内，提高动环座1的补偿缓冲冲击的作用的同时，还提高了弹性传动元件3的使用寿命，减少腐蚀的问题，同时本实施方式将现有技术中的弹性元件的补偿、预紧及缓冲作用与传动作用结合，形成弹性传动元件3，一方面将轴的转矩传给动环，另一方面降低动环受到的冲击力。
49.作为本实施方式的优选，降温防凝空间的另一个作用是保温作用，由于沥青降温冷却时容易发生凝固，则与沥青接触的密封圈容易发生粘黏，因此当泵体不工作时，本实施方式将高温油保留在降温防凝空间，一方面对泵体转轴进行保温操作，避免沥青完全冷却产生凝固，另一方面在泵体工作时，对泵体转轴起到提前润滑的作用。
50.如图1和图2所示，压盖21的外表面与泵体外壳之间设有绝热垫圈6，绝热垫圈6通过螺栓将压盖21与泵体外壳之间固定连接。
51.绝热垫圈6对应入油口4和排油口5的位置设有开槽，圆形静环22在入油口4和排油口5的位置均设有漏斗腔体7，漏斗腔体7穿过绝热垫圈6的开槽与泵体外壳连接，且泵体外壳在对应入油口4的位置设有储油腔8，泵体外壳在对应排油口5的位置设有回流腔9，储油腔8与回流腔9之间通过单向阀连接，回流腔9内升温的高温油返回至储油腔8内进行冷却以
生成低温油，并对降温防凝空间进行循环降温。
52.降温防凝空间内通过循环流动的油体进行降温，回流腔9内升温的高温油向上移动，通过单向阀转移至储油腔8，在储油腔8进行降温后重新通过入油口4进入降温防凝空间内，实现循环持续式降温操作。
53.入油口4和排油口5连接的漏斗腔体7内分别设有电磁阀10，电磁阀10用于控制入油口4和排油口5的通断，以使得电磁阀10在泵体断电时呈关闭状态，圆形静环22、延伸环23和动环座1形成降温防凝空间。
54.本实施方式中的循环持续式降温操作在泵体断电时中止，此时入油口4和排油口5连接的漏斗腔体7内的电磁阀10关闭，降温防凝空间内的高温油体保留，以降低沥青的降温速度，保证泵体在驱动时动环座1与静环座2上使用的密封圈均可以正常的旋转。
55.由于本实施方式为了实现在泵体工作过程中对机械密封件进行降温，且在泵体停止工作时实现对密封件的保温操作，不再将动环与静环紧密贴合，而是在静环座2与动环座1之间形成降温防凝空间，因此为了保证正常的密封工作，此时需要保证动环座1与静环座2的接触面保持密封状态。
56.如图1所示，动环座1的侧曲面上设有凹形槽11，延伸环23的开口壁面上设有与动环座1匹配的下沉凹槽12，且下沉凹槽12内设有处于凹形槽11内部的凸起环13，下沉凹槽12以及凸起环13的外侧均套设有第一异形密封圈14，动环座1通过第一异形密封圈14绕延伸环23密封式转动。
57.延伸环23的厚度大于动环座1的厚度，且下沉凹槽12的槽宽大于动环座1的厚度，凸起环13的宽度小于凹形槽11的槽宽，以使得动环座1能够在延伸环23的表面保持密封状态的相对移动。
58.在本实施方式中动环座1包括金属动环以及设置在金属动环内圈上的o形密封圈，与现有技术相同，o形密封圈和第一异形密封圈14均保证了密封效果，为了保证动环座1的缓冲工作，动环座1可以沿着延伸环23进行密封式的移动，具体的实现原理为：
59.动环座1与延伸环23之间通过凸起环13与凹形槽11实现相互卡定，保证动环座1沿着泵体转轴的稳定移动，由于凸起环13的宽度小于凹形槽11的槽宽，因此动环座1在泵体转轴上线性移动的范围为：凹形槽11的槽宽与凸起环13的宽度之间的差值。
60.为了保证密封效果，下沉凹槽12的槽宽与动环座1的厚度之间的差值，与凹形槽11的槽宽与凸起环13的宽度之间的差值相同，因此动环座1完全包裹在第一异形密封圈14的范围内，密封效果好。
61.但是由于动环旋转与第一异形密封圈14之间的摩擦力大，导致第一异形密封圈14表面发生磨损，而影响密封效果，为了解决上述问题：
62.如图3所示，下沉凹槽12和凸起环13的外侧面设有充气圈15，充气圈15的上表面与第一异形密封圈14固定粘连，且充气圈15的下表面分别与下沉凹槽12以及凸起环13固定粘连。
63.延伸环23朝向降温防凝空间的表面设有与充气圈15连接的充气阀门16，入油口4或排油口5设有充气管道，充气管道用于向充气阀门16内充气，以使得第一异形密封圈14始终与延伸环23紧密贴合，以补偿第一异形密封圈14的磨损量。
64.第一异形密封圈14通过充气圈15保持与动环座1紧密接触，从而加强了密封效果，
以补偿第一异形密封圈14的磨损量，另外，由于第一异形密封圈14的侧表面固定粘贴在延伸环23的开口壁面上，且第一异形密封圈14处于下沉凹槽12的部位为活动状态，因此动环座1受力能够沿着泵体转轴线性移动时，第一异形密封圈14可以在充气圈15的作用下发生形变，而充气圈15内的气体可以保证动环座1始终与第一异形密封圈14保持密封状态，从而保证了密封效果。
65.如图4所示，弹性传动元件3将弹性元件的补偿缓冲作用，与轴的转矩传给动环的传动作用整合在一起，弹性传动元件3包括通过紧固螺钉固定安装在泵体转轴上的弹簧座31，以及多个均匀设置在弹簧座31上的拉伸弹簧32，拉伸弹簧32的另一端通过弹簧销33安装在动环座1的表面。
66.弹簧座31在安装拉伸弹簧32的位置设有穿孔33，且拉伸弹簧32的内部设有传动杆34，传动杆34的一端穿过穿孔33，传动杆34的另一端与弹簧销33固定安装在一起，弹簧座31通过传动杆34带动动环座1与泵体转轴同步旋转。
67.本实施方式将弹性传动元件3安装在降温防凝空间内，减少受沥青腐蚀的问题，当弹簧座31与泵体转轴同步旋转时，通过传动杆34带动动环座1与泵体转轴同步旋转。
68.作为本实施方式的另一创新点，传动杆34还可作为静环座2安装的基准平台，在安装压盖21和圆形静环22时，应在联轴器找正后进行，螺栓应均匀上支，防止压盖和静环端面偏斜，检查压盖、静环与泵体转轴外径的配合间隙即同心度，四周要均匀，即压盖与静环要与泵体转轴同心设置，因此在本实施方式中，传动杆34可作为安装压盖21的基准支点。
69.需要提前说明的是，如图1所示，由于动环座1与延伸环23之间通过凸起环13与凹形槽11实现相互卡定，因此本实施方式将圆形静环22包括密封盘221，以及通过紧固螺栓安装在密封盘221侧曲面的柱形组装块222，柱形组装块222包裹在动环座1形成一个整体。
70.结合图1和图4可知，密封盘221朝向压盖21的表面通过凸起块与压盖21上的沉槽组成一个临时整体，且密封盘221朝向动环座1的表面设有圆形凹槽223，圆形凹槽223的直径与传动杆34包围的圆形直径相同，且圆形凹槽223的槽径与传动杆34的直径相同，密封盘221与压盖21通过紧固螺栓二次固定。
71.密封盘221的侧曲面设有o形密封圈224，o形密封圈224用于阻止密封盘221与压盖21之间的泄露，压盖21的侧曲面、密封盘221的侧曲面与半柱形组装块222的侧曲面设有多个穿过o形密封圈224的紧固螺栓。
72.即在组装机械密封件时，第一异形密封圈14设置在柱形组装块222的端部，先柱形组装块222与动环座1形成第一组装体，在生产时，直接生成一个联合板块，然后再将密封盘221与柱形组装块222通过螺栓固定，方便安装，且保证了第一异形密封圈14的密封效果。
73.而传动杆34均匀分布在动环座1上，传动杆34作为密封盘221安装的支点，可以保证密封盘221、压盖21以及泵体转轴同心设置。
74.本实施方式进一步的将圆形静环22拆分为密封盘221，以及通过紧固螺栓安装在密封盘221侧曲面的柱形组装块222，在保证动环座1与静环座2之间的整体密封性的同时，方便安装和生产，保证动环座1与静环座2之间的第一异形密封圈14的密封效果，同时保证动环座1本身的密封圈的密封效果。
75.具体的如图5所示，本实施方式中的沥青泵的动态调温机械密封件中的动环座1与静环座2之间的组装方法包括以下步骤：
76.步骤100、将圆形静环中的柱形组装块与动环座形成一个第一组装体，且将第一组装体的动环座安装在泵体转轴，动环座的表面坐在水平台面上以使得第一组装体与泵体转轴的中心同心设置；
77.步骤200、将弹簧座整体安装在第一组装体的内部空间，并建立弹簧座与动环座之间的同步驱动关系；
78.步骤300、将圆形静环的密封盘与压盖组成一个临时整体并套设在泵体转轴上，且密封盘向第一组装体移动直至密封盘受弹簧座内部的传动杆限制最大移动位置；
79.步骤400、多个组装工具同步工作，以将密封盘与压盖通过紧固螺栓固定，密封盘与压盖形成一个二次固定的整体；
80.步骤500、密封盘、柱形组装块和压盖按照从内到外的顺序分布，利用紧固螺栓将密封盘、柱形组装块和压盖的侧曲面固定安装，压盖与形成相对于泵体转轴固定不动的整体。
81.很显然，本实施方式的组装方式，在保证密封性的同时，还保证了密封盘221、压盖21以及泵体转轴同心设置。
82.以上实施例仅为本技术的示例性实施例，不用于限制本技术，本技术的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本技术的实质和保护范围内，对本技术做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本技术的保护范围内。