[实用新型]用于往复泵的反拉式填料轴封结构

说明书

技术领域

本实用新型属于往复泵的轴封技术领域，特别涉及一种适用于中低压往复泵的反拉式填料轴封结构。

背景技术

填料密封是一种传统的接触式密封，因其结构简单、更换方便、成本低廉而广泛应用于各个工业部门，尤其对于往复泵柱塞的密封，是国内外普遍采用的形式。如图1所示为传统填料密封结构，由于填料是弹塑性体，当用填料压盖对填料环施加轴向压力后，填料变形产生径向力，使填料环贴紧柱塞和填料腔内壁。

填料密封中泵送介质的泄漏有三个途径：其一是填料环与填料腔内壁之间的缝隙，因无相对运动，只要径向力不小于介质压力，就无泄漏；其二是穿过填料环内部空隙的泄漏，可通过合理的编织方法和浸渍聚四氟乙烯+石墨粉乳液，并通过压实的方法能消除；其三是填料环与柱塞之间的缝隙，因有往复相对运动，应有合理的泄漏量，这是建立液体润滑、带走摩擦热所必需的，是延长填料环寿命的必要条件。书刊上广为流行的“为保证密封，填料对旋转轴任意一点产生的径向压力必须大于或等于该点的介质压力”观点不仅不必要，也是有害的，会加快填料环和柱塞的磨损, 并增加功耗。

传统填料密封结构主要存在以下技术缺陷：

缺陷一，填料环径向压力分布很不合理。由拧紧填料压盖螺母作用在填料环上的轴向力F除以填料腔的环状面积，即为作用在填料环上的轴向压力Px(bar)，而填料环作用在柱塞上的径向压力Pr = k×Px，其中填料的侧压系数k小于1，其值与所用填料环材料的特性和介质压力有关。如图2所示，由拧紧填料压盖的螺母产生的填料环对柱塞的径向压力Pr和介质压力P1的分布都是按抛物线或对数曲线规律沿柱塞轴向方向变化的，径向压力Pr的分布是由外侧向内侧逐渐递减，而介质压力P1的分布则是内侧最高，从里向外递减，这两种压力的分布恰好相反，填料腔底部的介质压力P1最大，但填料环对柱塞的径向压力Pr却最小，这就是传统填料密封的最大缺陷。

缺陷二，为减小轴封的泄漏，往往要过度拧紧填料压盖，因而加速了外侧填料环和柱塞的磨损，使其工作寿命缩短。

为克服传统填料密封的缺陷，出现了串联式双填料箱和填料腔内侧加弹簧的结构。

若高压往复泵柱塞的密封采用串联式双填料箱，虽然有助于压紧内侧段的填料，但因高压往复泵需要的填料环圈数多，从外侧对填料环加压，压力传到内侧填料环时已衰减，因此，双填料箱结构对改善传统填料环对柱塞的径向压力分布不合理缺陷的效果有限，并且因填料箱轴向尺寸过长，造成制造精度要求高，制造成本上升。

若采用在填料腔外侧和内侧都加内置弹簧的结构，外侧加弹簧的方式仍然存在传统填料密封中两种压力分布恰好相反的大缺陷。而在填料腔内侧加弹簧的结构，是为了克服传统填料密封结构从外侧对填料环进行加压原理上的大缺陷，有助于压紧内侧的填料，但是当填料环有磨损使其尺寸变小时，内置弹簧的轴向压力将随之减小，结构上又无法调节。而且浸在泵送介质中的弹簧选材应能耐泵送介质的腐蚀，又要有弹簧所需的高强度，兼有这两种要求的弹簧材料不易获得。因此，填料腔外侧和内侧都加内置弹簧的结构在工业上实际应用也不理想，仅用在泵送介质腐蚀性不强，或工作压力不高的场合。

若仅在填料腔内侧装内置弹簧，外侧的填料压盖与轴封箱端面贴紧，其不能用填料压盖来调节填料环的压紧程度。此轴封结构也存在上述缺陷，由于填料环圈数少，此轴封结构也仅用在泵送介质腐蚀性不强，工作压力不高的场合。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够使填料环对柱塞的密封径向力分布与泵送介质压力的分布趋于一致，且填料环对柱塞的密封径向力随轴封箱内侧介质压力的变化而自动调节的反拉式填料轴封结构。

本实用新型的技术方案是这样实现的：用于往复泵的反拉式填料轴封结构，其特征在于：包括轴封箱、置于轴封箱内的柱塞以及连接在轴封箱外侧的填料压盖，在所述轴封箱与柱塞之间设置有拉紧套环，在所述拉紧套环与柱塞之间设置有填料环，内侧的填料环抵靠在拉紧套环内侧端部台阶处，外侧的填料环抵靠在填料压盖内侧端部，在所述拉紧套环外侧端部设置有用于将拉紧套环沿其轴向向外侧拉紧从而将压力作用在轴封箱最内侧填料环上的反拉式结构。

本实用新型所述的用于往复泵的反拉式填料轴封结构，其所述反拉式结构包括设置在拉紧套环外侧端部的至少三个沿其轴向均匀布置在同一圆周之上的螺柱，所述螺柱穿过填料压盖且在螺柱穿出部分上套接有弹簧，所述弹簧一端抵靠在填料压盖的外端面，其另一端抵靠于套在螺柱上的弹簧罩内侧，在所述螺柱上、弹簧罩的外侧设置有螺母，所述弹簧处于压缩状态。