【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及到旋转机械密封装置领域，具体的说是一种高粘度齿轮泵轴伸端密封结构及密封方法。
技术介绍
1、在石油、化工、筑养路等行业中，原料、半成品及成品大多为高粘度稠液，为了完成此类液体的输送、增压、混合任务，通常采用各种型式的齿轮泵来实现。通常情况下，齿轮泵输送的高粘度液体中的部分液体便是其轴承的润滑油，润滑油沿轴承轴向方向流出后，会沿着旋转轴的轴伸端流出，造成润滑油泄露。因此如何对旋转轴轴伸端进行有效密封，使润滑油实现零泄露，是一个重要的问题。另外，由于液体自身的粘度较高，容易在旋转轴轴伸端受冷温度下降使粘度进一步变大或发生凝固现象，导致旋转轴与密封之间的摩擦力变大，造成齿轮泵的功耗过大或者发生卡死现象，从而影响泵的正常工作。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种高粘度齿轮泵轴伸端密封结构及密封方法，借助于齿轮泵所泵送的高粘度液体与石墨粉混合形成的固液混合相，实现对轴伸端的密封。
2、本专利技术为实现上述技术目的所采用的技术方案为：一种高粘度齿轮泵轴伸端密封结构，包括环绕旋转轴设置的密封体，且密封体内具有远离旋转轴外端的齿状密封和靠近旋转轴外端的腔室，旋转轴依次穿过齿状密封和腔室，并与齿状密封间隙配合，形成非接触式密封，所述腔室内设有套设在旋转轴上的至少两个盘根环，且盘根环采用膨胀石墨制成，盘根环外壁面与腔室过盈配合，盘根环内壁面与旋转轴过渡配合；所述密封体上设有向腔室内通入高压气体的气体通道，通过调节高压气体的温度，以控制盘根环的膨胀度，使其与旋转轴摩擦
3、作为上述高粘度齿轮泵轴伸端密封结构的一种优化方案，所述至少两个盘根环之间具有气封骨架，气封骨架环套在旋转轴上，其上分布有若干贯穿其外表面和内表面的导流孔，这些导流孔与气体通道连通。
4、作为上述高粘度齿轮泵轴伸端密封结构的另一种优化方案，所述密封体内设置有环形保温通道，且环形保温通道通过介质通道分别与密封体上部的介质出口和密封体下部的介质入口连通。
5、作为上述高粘度齿轮泵轴伸端密封结构的另一种优化方案，所述密封体远离旋转轴外端的一侧具有环切区，从而形成装配段，装配段的外侧壁环绕设置有盖板，盖板与齿轮泵上轴孔内设置的固定板固定连接。
6、作为上述高粘度齿轮泵轴伸端密封结构的另一种优化方案，所述装配段的直径小于密封体，以在两者结合处形成卡台，所述盖板为“凸”字形，其直径大的部分与轴孔内壁过盈配合。
7、作为上述高粘度齿轮泵轴伸端密封结构的另一种优化方案，所述固定板上设置有供旋转轴穿过的通孔，该通孔靠近外侧的一端具有两段扩径段，且盖板外侧壁与较大直径段内壁配合，装配段的端部外侧壁与较小直径段内壁配合。
8、作为上述高粘度齿轮泵轴伸端密封结构的另一种优化方案，所述密封体的外侧一端设置有密封压盖。
9、一种高粘度齿轮泵轴伸端密封方法，在旋转轴的轴端处套设密封体，密封体内具有气压密封区，通过向气压密封区内通入高压气体形成气封，所述气压密封区内具有膨胀石墨环，且膨胀石墨环与气压密封区过盈配合，与旋转轴过渡配合；调整高压气体的温度，使膨胀石墨环与旋转轴接触，摩擦产生的石墨粉与润滑油混合，形成石墨粉与润滑油混合的固液混合相，填充并密封盘根环与旋转轴的间隙以完成密封。
10、作为上述高粘度齿轮泵轴伸端密封方法的一种优化方案，所述密封体上具有保温介质通道，通过向保温介质通道内通入高温流体介质，以对固液混合相进行保温。
11、作为上述高粘度齿轮泵轴伸端密封方法的另一种优化方案，所述密封体内具有齿状密封区，且齿状密封区相对于气压密封区更远离旋转轴的外端，齿状密封区与旋转轴为非接触式密封。
12、本专利技术中固液混合相的密封机理为：
13、本专利技术的盘根环材料为带增强柔性纤维的膨胀石墨，通过控制高压气体的温度控制膨胀石墨的膨胀程度，进而调节其与旋转轴之间的装配关系，使其可以在过盈配合和间隙配合之间转换；首先降低高压气体的温度，使盘根环内表面与旋转轴过盈配合，旋转轴与膨胀石墨接触，旋转轴旋转时与盘根环内表面发生摩擦产生石墨细粉；然后提高高压气体的温度，使盘根环内表面与旋转轴间隙配合，此时石墨细粉会与间隙中的润滑液(高粘度液体)混合，形成一个高密度的固液混合相，固液混合相填充在密封间隙内。因为固液混合相中含有固相石墨细粉，因此流动性变差，再加上两侧的齿状密封及高温高压气体的气封，使固液混合相不会逸散到外侧(发生泄漏)和内侧(与泵送的高粘度液体发生)，进而提高盘根环的密封性能。
14、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
15、1)本专利技术通过在密封体内设置带增强柔性纤维的膨胀石墨制成的盘根环，再通过调节高压气体的问题来调整盘根环与旋转轴的配合关系，使其先处于过盈配合状态，使旋转轴与盘根环接触摩擦产生石墨细粉，这些石墨细粉与润滑液混合形成固液混合相填充到旋转轴与密封体的间隙内，并配合两侧的气封和齿状密封，实现了对轴伸端的复合密封；
16、2)由于高粘度液体自身粘度较高，处于轴伸端的密封间隙内，在温度下降时，其粘度会进一步变大或发生凝固现象，导致旋转轴与密封之间的摩擦力变大，造成齿轮泵的功耗过大或者发生卡死现象，从而影响泵的正常工作；为了解决该问题，本专利技术在密封体内设置环形保温通道，并通过介质通道循环通入温度较高的保温液体介质，有效避免了旋转轴轴伸高粘度液体因温度下降使粘度进一步变大或发生凝固现象，进而有效提高了高粘度齿轮泵的密封性能和运行性能。
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1.一种高粘度齿轮泵轴伸端密封结构，包括环绕旋转轴(1)设置的密封体(4)，且密封体(4)内具有远离旋转轴(1)外端的齿状密封(405)和靠近旋转轴(1)外端的腔室(408)，旋转轴(1)依次穿过齿状密封(405)和腔室(408)，并与齿状密封(405)间隙配合，形成非接触式密封，其特征在于：所述腔室(408)内设有套设在旋转轴(1)上的至少两个盘根环(7)，且盘根环(7)采用膨胀石墨制成，盘根环外壁面(701)与腔室(408)过盈配合，盘根环内壁面(702)与旋转轴(1)过渡配合；所述密封体(4)上设有向腔室(408)内通入高压气体的气体通道，通过调节高压气体的温度，以控制盘根环(7)的膨胀度，使其与旋转轴(1)摩擦接触，形成石墨粉与润滑油混合的固液混合相，填充并密封盘根环(7)与旋转轴(1)的间隙以完成密封。
2.根据权利要求1所述的一种高粘度齿轮泵轴伸端密封结构，其特征在于：所述至少两个盘根环(7)之间具有气封骨架(5)，气封骨架(5)环套在旋转轴(1)上，其上分布有若干贯穿其外表面(502)和内表面(501)的导流孔(503)，这些导流孔(503)与气体通道连
3.根据权利要求1所述的一种高粘度齿轮泵轴伸端密封结构，其特征在于：所述密封体(4)内设置有环形保温通道(404)，且环形保温通道(404)通过介质通道(403)分别与密封体(4)上部的介质出口(406)和密封体(4)下部的介质入口(402)连通。
4.根据权利要求1所述的一种高粘度齿轮泵轴伸端密封结构，其特征在于：所述密封体(4)远离旋转轴(1)外端的一侧具有环切区，从而形成装配段(409)，装配段(409)的外侧壁环绕设置有盖板(3)，盖板(3)与齿轮泵上轴孔内设置的固定板(2)固定连接。
5.根据权利要求4所述的一种高粘度齿轮泵轴伸端密封结构，其特征在于：所述装配段(409)的直径小于密封体(4)，以在两者结合处形成卡台，所述盖板(3)为“凸”字形，其直径大的部分与轴孔内壁过盈配合。
6.根据权利要求4所述的一种高粘度齿轮泵轴伸端密封结构，其特征在于：所述固定板(2)上设置有供旋转轴(1)穿过的通孔，该通孔靠近外侧的一端具有两段扩径段，且盖板(3)外侧壁与较大直径段内壁配合，装配段(409)的端部外侧壁与较小直径段内壁配合。
7.根据权利要求1所述的一种高粘度齿轮泵轴伸端密封结构，其特征在于：所述密封体(4)的外侧一端设置有密封压盖(6)。
8.一种高粘度齿轮泵轴伸端密封方法，在旋转轴(1)的轴端处套设密封体(4)，密封体(4)内具有气压密封区，通过向气压密封区内通入高压气体形成气封，其特征在于：所述气压密封区内具有膨胀石墨环，且膨胀石墨环与气压密封区过盈配合，与旋转轴(1)过渡配合；调整高压气体的温度，使膨胀石墨环与旋转轴(1)接触，摩擦产生的石墨粉与润滑油混合，形成石墨粉与润滑油混合的固液混合相，填充并密封盘根环(7)与旋转轴(1)的间隙以完成密封。
9.根据权利要求8所述的高粘度齿轮泵轴伸端密封方法，其特征在于：所述密封体(4)上具有保温介质通道，通过向保温介质通道内通入高温流体介质，以对固液混合相进行保温。
10.根据权利要求8所述的高粘度齿轮泵轴伸端密封方法，其特征在于：所述密封体(4)内具有齿状密封区，且齿状密封区相对于气压密封区更远离旋转轴(1)的外端，齿状密封区与旋转轴(1)为非接触式密封。
...【技术特征摘要】
1.一种高粘度齿轮泵轴伸端密封结构，包括环绕旋转轴(1)设置的密封体(4)，且密封体(4)内具有远离旋转轴(1)外端的齿状密封(405)和靠近旋转轴(1)外端的腔室(408)，旋转轴(1)依次穿过齿状密封(405)和腔室(408)，并与齿状密封(405)间隙配合，形成非接触式密封，其特征在于：所述腔室(408)内设有套设在旋转轴(1)上的至少两个盘根环(7)，且盘根环(7)采用膨胀石墨制成，盘根环外壁面(701)与腔室(408)过盈配合，盘根环内壁面(702)与旋转轴(1)过渡配合；所述密封体(4)上设有向腔室(408)内通入高压气体的气体通道，通过调节高压气体的温度，以控制盘根环(7)的膨胀度，使其与旋转轴(1)摩擦接触，形成石墨粉与润滑油混合的固液混合相，填充并密封盘根环(7)与旋转轴(1)的间隙以完成密封。
2.根据权利要求1所述的一种高粘度齿轮泵轴伸端密封结构，其特征在于：所述至少两个盘根环(7)之间具有气封骨架(5)，气封骨架(5)环套在旋转轴(1)上，其上分布有若干贯穿其外表面(502)和内表面(501)的导流孔(503)，这些导流孔(503)与气体通道连通。
3.根据权利要求1所述的一种高粘度齿轮泵轴伸端密封结构，其特征在于：所述密封体(4)内设置有环形保温通道(404)，且环形保温通道(404)通过介质通道(403)分别与密封体(4)上部的介质出口(406)和密封体(4)下部的介质入口(402)连通。
4.根据权利要求1所述的一种高粘度齿轮泵轴伸端密封结构，其特征在于：所述密封体(4)远离旋转轴(1)外端的一侧具有环切区，从而形成装配段(409)，装配段(409)的外侧壁环绕设置有盖板(3)，盖...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨永飞，李娜娜，李俞峰，杨林杰，王敬元，张旭东，
申请(专利权)人：郑机所郑州传动科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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