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一种填料密封结构及带有该填料密封结构的柱塞泵
申请号	CN201510828546.0	申请日	2015-11-25	公开(公告)号	CN105508611A	公开(公告)日	2016-04-20
申请人	南方泵业股份有限公司;			发明人	沈伟; 杨明亮; 罗建华;
摘要	本发明公开了一种填料密封结构及带有该填料密封结构的柱塞泵，该填料密封结构包括填料函、填料本体和锁紧件，所述的填料本体包括金属填料和石墨填料，所述的金属填料和石墨填料嵌合后设置在填料函内部并且通过锁紧件轴向锁紧在填料函内，所述的金属填料上设置有凸唇，所述的石墨填料上设置有凹唇，所述的凸唇与凹唇嵌合连接，所述的金属填料上设置有至少一个导流孔。该填料密封结构刚性好，可以重复利用，变形均匀，撑开量大，使用寿命长，且有自封功能。
权利要求	1.一种填料密封结构，包括填料本体（2），其特征在于：所述的填料本体（2）包括金属填料（4）和石墨填料（5），所述的金属填料（4）和石墨填料（5）嵌合连接，所述的金属填料（4）上设置有凸唇（6），所述的石墨填料（5）上设置有凹唇（7），所述的凸唇（6）与凹唇（7）相互嵌合连接，所述的金属填料（4）上设置有至少一个导流孔（8）。 2.根据权利要求1所述的一种填料密封结构，其特征在于：所述的石墨填料（5）呈锥台结构设置，所述的凹唇（7）沿石墨填料（5）的轴向设置在石墨填料（5）的大端，所述的石墨填料（5）的内部设置有锥形孔（9），所述的锥形孔（9）的大端对应锥台结构的小端设置。 3.根据权利要求2所述的一种填料密封结构，其特征在于：所述的金属填料（4）的内径大于石墨填料锥形孔（9）的大端的孔径。 4.根据权利要求1所述的一种填料密封结构，其特征在于：所述的金属填料（4）包括嵌合端（10）和顶压端（11），所述的凸唇（6）沿嵌合端（10）向外一体设置，所述的导流孔（8）设置在嵌合端（10）的圆周面上并且靠近顶压端（11）设置，所述的顶压端（11）的端面为平面，所述的顶压端（11）的圆周面剖面呈梯形结构，所述的顶压端（11）的端面顶压在填料函（1）底部，所述的顶压端（11）的圆周面与填料函（1）的圆面密封配合。 5.根据权利要求1所述的一种填料密封结构，其特征在于：所述的导流孔设置有两个，两个导流孔沿金属填料的轴线对称设置在金属填料（4）上。 6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种填料密封结构，其特征在于：凹唇（7）呈U型结构设置，对应的凸唇（6）也设置为U型结构。 7.一种带有权利要求1所述的填料密封结构的柱塞泵，其特征在于：包括泵头（12）、进口单向阀组件（13）、出口单向阀组件（14）、泵头压板（15）和连接器（16），所述的泵头（12）内部设置有流体通道（17），所述的出口单向阀组件（14）和进口单向阀组件（13）同轴线设置在泵头（12）上并且分别与流体通道（17）连通，所述的填料密封结构设置在柱塞泵液力端并且与柱塞（18）配合，所述的填料密封结构设置在填料函（1）内部并通过锁紧件（3）轴向锁紧。 8.根据权利要求7所述的一种带有填料密封结构的柱塞泵，其特征在于：所述填料函（1）与柱塞（18）配合，所述的填料本体（2）组合在填料函（1）内部并且通过锁紧件（3）轴向锁紧在填料函（1）内，所述的金属填料（4）的内径远离柱塞（18）的外径，所述的石墨填料（5）的内径呈锥形孔（9）设置，所述的锥形孔（9）的小端朝向设置凹唇（7）的一端设置并与柱塞（18）密封配合，锥形孔（9）的大端与柱塞（18）外径分离。 9.根据权利要求7所述的一种带有填料密封结构的柱塞泵，其特征在于：所述的金属填料（4）包括嵌合端（10）和顶压端（11），所述的凸唇（6）沿嵌合端（10）向外一体设置，所述的导流孔（8）设置在嵌合端（10）的圆周面上并且靠近顶压端（11）设置，所述的顶压端（11）的端面为平面，所述的顶压端（11）的圆周面剖面呈梯形结构，所述的顶压端（11）的端面顶压在填料函（1）底部，所述的顶压端（11）的圆周面与填料函（1）的圆面密封配合。 10.根据权利要求7或8或9所述的一种带有填料密封结构的柱塞泵，其特征在于：凹唇（7）呈U型结构设置，对应的凸唇（6）也设置为U型结构。
说明书全文	一种填料密封结构及带有该填料密封结构的柱塞泵技术领域 [0001] 本发明涉及柱塞泵技术领域，尤其是涉及一种填料密封结构及带有该填料密封结构的柱塞泵。背景技术 [0002] 传统V型填料结构采用组合形式，由上填料、中间填料、下填料组成，填料统一采用石墨纤维。上填料一端面设计为凸V型，另一端面为平面；下填料设计为凹V型，另一端面为平面；中间填料一端面设计为凹V型、另一端面为凸V型结构。上填料与下填料各为一件，而中间填料为若干件，采用凹凸V型互相嵌合的组合方式工作，整组填料置于填料函内。其中下填料端面侧设有锁紧圈，转动锁紧螺母达到整组填料与柱塞之间密封的效果，可进行周期性锁紧作业。 [0003] 中国专利文献（公告日： 2015年4月29日，公告号：CN104564646A）公开了一种柱塞泵用密封装置及柱塞泵，密封装置包括具有柱塞孔的泵缸体、一端伸入柱塞孔的柱塞部、填料箱和压紧盖，填料箱呈筒状，填料箱的一端伸入密封腔中、另一端置于密封腔外，密封腔是柱塞部与柱塞孔的相向周面之间的环形空腔，填料箱伸入密封腔的一端有环状凸缘，填料箱的外周面与柱塞孔的内周面间隙配合，环状凸缘朝向柱塞泵外部的端面、填料箱的内周面和柱塞部的外周面之间的空间形成填料腔，填料腔内有密封件并被压紧盖压紧；在填料箱与泵缸体的相向表面之间有密封环；密封装置还摆阔防尘密封件和防磨密封件；该密封装置可保证密封，方便密封件的取出，并具有防止空气中灰尘进入密封面的功能；安装有上述密封装置的柱塞泵。 [0004] 中国专利文献（公告日： 2015年6月10日，公告号：CN204386866U）公开了一种柱塞泵的防刺漏填料总成，其包括与柱塞泵的柱塞配合的填料盒以及与该填料盒配套的填料盒压盖；所述填料盒压盖的一端开有螺纹孔，该螺纹孔的底部开有一连通槽，该填料盒压盖上还开有一穿射通孔，该穿射通孔依次贯穿连通槽和螺纹孔并与所述填料盒的内腔连通；柱塞通过所述穿射通孔置于所述填料盒的内腔中，该填料盒套于柱塞的外壁，所述填料盒压盖通过螺纹孔与该填料盒的顶端丝扣连接，环绕所述填料盒顶部内腔的腔壁开有一放置槽。本专利将液体轴向高压刺漏，变为液体的径向低压泄漏，防止了因填料刺漏造成的机油变质现象的发生，降低了设备损坏风险，节约了因机油变质报废带来的成本投入。 [0005] 中国专利文献（公告日：2014年4月23日，公告号：CN203560079U）公开了一种组合式密封填料结构，包括盘根盒和填料压盖。密封填料结构设有2～20个支承环、2～20个内密封橡胶圈和2～20个外密封橡胶圈，支承环的两面分别设有内凹槽和外凹槽。支承环依次安装于盘根盒内，内密封橡胶圈和外密封橡胶圈分别安装于两个支承环之间、支承环与填料压盖之间和支承环与盒底之间，内密封橡胶圈位于内凹槽中，外密封橡胶圈位于外凹槽中。本实用新型通过由带有凹槽的支承环、氟橡胶掺和导热铜粉材料的内密封橡胶圈和外密封橡胶圈构成的组合式密封填料，有效控制支承环的预紧力，优化了柱塞泵的密封效果，减少和避免了输送介质的泄漏，提高了油田污水输送的安全性和可靠性。 [0006] 现有技术的缺点：1、整组填料所需组数多，材料成本高；2、整组填料为单一不可逆材质，磨损后无法再次利用；3、各个填料均为软性材质，填料间刚性差，且V型唇撑开程度小，锁紧次数少，锁紧周期短，使用寿命短；4、填料与填料函间容易产生泄漏，整组填料无自封性；5、填料与柱塞接触面积大，柱塞往复运动时摩擦温升快，难以实现低温液体的输送。发明内容 [0007] 本发明的第一个发明目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，而提供一种能够增加填料刚性，可以重复利用，变形均匀，撑开量大，使用寿命长，且有自封功能的填料密封结构。 [0008] 本发明第二个发明目的是提供一种带有填料密封结构的柱塞泵。 [0009] 本发明实现其第一个发明目的所采用的技术方案是：一种填料密封结构，包括填料本体，所述的填料本体包括金属填料和石墨填料，所述的金属填料和石墨填料嵌合连接，所述的金属填料上设置有凸唇，所述的石墨填料上设置有凹唇，所述的凸唇与凹唇嵌合连接，所述的金属填料上设置有至少一个导流孔。该填料密封结构，通过对填料本体结构进行设计，将纯石墨填料密封设计为一个金属填料和一个石墨填料配合的密封，在金属填料上设置凸唇，在石墨材料上设置有凹唇，凸唇插入到凹唇内部相互嵌合，同时在金属填料上设置有至少一个导流孔。当使用该填料密封结构时，将该填料密封结构设置在柱塞泵的液力端或者其他设备密封处，金属填料与石墨填料装配组合后安装在填料函内，石墨填料与柱塞直接接触，而金属填料则与柱塞不接触，并将锁紧件根据密封要求进行轴向锁紧，该填料密封结构只需使用1-2组即可满足密封泄漏量的要求，金属填料的凸唇一端嵌入石墨填料的凹唇内，一端金属填料顶住填料函，另一端依靠锁紧件顶住石墨填料固定。石墨填料凹唇结构形式在锁紧调节时被金属填料的凸唇撑开，金属的刚性好，可使得石墨填料凹唇均匀撑开，撑开量大，使用寿命更长，同时金属填料与石墨填料轴向空间大，锁紧次数多，锁紧周期长，使用寿命长。当设备系统液体渗透进入金属填料内时，一部分液体将充盈石墨填料凹唇内，另一部分将经导流孔进入石墨填料与填料函直接接触处的凹唇内，依靠液体自身所带压力，将凹唇沿径向往两个方向撑开，将液体可泄露的通道完全自我封死，达到填料自封的目的。该填料密封结构刚性好，可以重复利用，变形均匀，撑开量大，使用寿命长，且有自封功能。 [0010] 作为优选，所述的石墨填料呈锥台结构设置，所述的凹唇沿石墨填料的轴向设置在石墨填料的大端，所述的石墨填料的内部设置有锥形孔，所述的锥形孔的大端对应锥台结构的小端设置。石墨填料设置为上述结构，保证了石墨填料撑开量达到最佳量，同时锥形内孔与柱塞等配合件的接触面积小，可保证柱塞等配合件产生较小的温升，实现输送例如干冰、氟利昂等低温易挥发的液体。 [0011] 作为优选，所述的金属填料的内径大于石墨填料锥形孔的大端的孔径。金属填料的内径大于石墨填料锥形孔的大端的孔径，也就是保证金属填料内径不与柱塞等配合件接触，不会产生磨损，金属填料可以重复使用，节省成本。 [0012] 作为优选，所述的金属填料包括嵌合端和顶压端，所述的凸唇沿嵌合端向外一体设置，所述的导流孔设置在嵌合端的圆周面上并且靠近顶压端设置，所述的顶压端的端面为平面，所述的顶压端的圆周面剖面呈梯形结构，所述的顶压端的端面顶压在填料函底部，所述的顶压端的圆周面与填料函的圆面密封配合。金属填料的上述结构既方便实现对石墨填料的径向撑开和轴向锁紧，又能够保证密封效果。 [0013] 作为优选，所述的导流孔设置有两个，两个导流孔沿金属填料的轴线对称设置在金属填料上。两个导流孔保证石墨填料均匀受力，磨损也均匀。 [0014] 作为优选，凹唇呈U型结构设置，对应的凸唇也设置为U型结构。这样的结构嵌合效果好。 [0015] 本发明实现第二个发明目的所采用的技术方案：一种带有填料密封结构的柱塞泵，包括泵头、进口单向阀组件、出口单向阀组件、泵头压板和连接器，所述的泵头内部设置有流体通道，所述的出口单向阀组件和进口单向阀组件同轴线设置在泵头上并且分别与流体通道连通，所述的填料密封结构设置在柱塞泵液力端并且与柱塞配合，所述的填料密封结构设置在填料函内部并通过锁紧件轴向锁紧。该带有填料密封结构的柱塞泵，金属填料的凸唇嵌入石墨填料的凹唇内，金属填料的一端顶住填料函，另一端依靠锁紧件顶住石墨填料固定。石墨填料的凹唇结构形式在锁紧调节时被金属填料的凸唇撑开，金属的刚性好，可使得石墨填料的凹唇均匀撑开，撑开量大，使用寿命更长，同时金属填料与石墨填料轴向空间大，锁紧次数多，锁紧周期长，使用寿命长，当液体经流体通道通过柱塞表面向填料函内渗透时，此时渗透进入金属填料内的液体，一部分将充盈石墨填料与柱塞直接接触处的凹唇内，另一部分将经导流孔进入石墨填料与填料函直接接触处的凹唇内，当系统压力经流体通道渗透进入石墨填料的凹唇内时，依靠液体自身所带压力，将凹唇沿径向往柱塞外圆面、填料函内壁两个方向撑开，将液体可泄露的通道完全自我封死，达到填料自封的目的。 [0016] 作为优选，所述填料函与柱塞配合，所述的填料本体组合在填料函内部并且通过锁紧件轴向锁紧在填料函内，所述的金属填料的内径远离柱塞的外径，所述的石墨填料的内径呈锥形孔设置，所述的锥形孔的小端朝向设置凹唇的一端设置并与柱塞密封配合，锥形孔的大端与柱塞外径分离。当柱塞往复直线运动作业时，金属填料与柱塞完全不接触，可实现金属填料的反复使用，达到节省成本的目的。石墨填料由于设置有锥形孔，锥形孔与柱塞的接触面仅为斜面的一小部分，接触面积小，可保证柱塞产生较小的温升，实现输送例如干冰、氟利昂等低温易挥发的液体。 [0017] 作为优选，所述的金属填料包括嵌合端和顶压端，所述的凸唇沿嵌合端向外一体设置，所述的导流孔设置在嵌合端的圆周面上并且靠近顶压端设置，所述的顶压端的端面为平面，所述的顶压端的圆周面剖面呈梯形结构，所述的顶压端的端面顶压在填料函底部，所述的顶压端的圆周面与填料函的圆面密封配合。方便金属填料与石墨填料通过镶嵌的形式组合，实现对石墨填料的撑开，金属填料上设计多个导流小孔将液体引入凹唇内，借助系统压力可以撑开凹唇，从而增大自封性的功能，减少手动调节次数。 [0018] 作为优选，凹唇呈U型结构设置，对应的凸唇也设置为U型结构。 [0019] 本发明的有益效果是：1.采用金属填料与石墨填料组合的密封结构型式，填料组数少，材料成本小，填料间刚性大幅提升；2、与柱塞接触的石墨填料完全磨损后，金属填料可以重复使用，以达到节省成本的目的；3、石墨填料一端面采用U型凹唇结构形式，在锁紧调节时被金属填料撑开，变形均匀，撑开量大，使用寿命更长，同时金属填料与石墨填料轴向空间大，锁紧次数多，锁紧周期长，使用寿命长；4、金属填料上设有导流孔，可导流工作介质至U型凹唇内，借助液体自身所带压力均匀的撑开U型唇，达到自封的效果；5、石墨填料与柱塞接触的内孔设计成锥形孔，可减少与柱塞的接触面积，减小石墨填料磨损，大大降低柱塞温升，实现输送例如干冰、氟利昂等低温易挥发的液体，且仍不影响其密封效果。附图说明 [0020] 图1是本发明填料密封结构的一种结构示意图；图2是本发明柱塞泵液力端部分结构示意图；图中：1、填料函，2、填料本体，3、锁紧件，4、金属填料，5、石墨填料，6、凸唇，7、凹唇，8、导流孔，9、锥形孔，10、嵌合端，11、顶压端，12、泵头，13、进口单向阀组件，14、出口单向阀组件，15、泵头压板，16、连接器，17、流体通道，18、柱塞。具体实施方式 [0021] 下面通过具体实施例并结合附图对本发明的技术方案作进一步详细说明。 [0022] 实施例1：在图1所示的实施例中，一种填料密封结构，包括填料本体2和，填料本体2包括金属填料4和石墨填料5，金属填料4和石墨填料5相互嵌合连接，金属填料4上设置有凸唇6，凸唇6也设置U型结构。石墨填料5上设置有凹唇7，凹唇7呈U型结构设置，凸唇6与凹唇7嵌合连接，金属填料4上设置有至少一个导流孔8。本实施例中导流孔8设置两个，两个导流孔保证石墨填料均匀受力，磨损也均匀。 [0023] 石墨填料5呈锥台结构设置，凹唇7沿石墨填料5的轴向设置在石墨填料5的大端，石墨填料5的内部设置有锥形孔9，锥形孔9的大端对应锥台结构的小端设置。金属填料4的内径大于石墨填料锥形孔9的大端的孔径。 [0024] 金属填料4包括嵌合端10和顶压端11，凸唇6沿嵌合端10向外一体设置，导流孔8设置在嵌合端10的圆周面上并且靠近顶压端11设置，顶压端11的端面为平面，顶压端11的圆周面剖面呈梯形结构，顶压端11的端面顶压在填料函1底部，顶压端11的圆周面与填料函1的圆面密封配合。 [0025] 一种带有填料密封结构的柱塞泵（见图2），包括泵头12、进口单向阀组件13、出口单向阀组件14、泵头压板15和连接器16，泵头12内部设置有流体通道17，出口单向阀组件14和进口单向阀组件13同轴线设置在泵头12上并且分别与流体通道17连通，填料密封结构设置在柱塞泵液力端并且与柱塞18配合，填料密封结构设置在填料函1内部并通过锁紧件3轴向锁紧。填料本体2包括金属填料4和石墨填料5，金属填料4和石墨填料5嵌合后设置在填料函1内部并且通过锁紧件3轴向锁紧在填料函1内，金属填料4上设置有凸唇6，凸唇6也设置U型结构。石墨填料5上设置有凹唇7，凹唇7呈U型结构设置，凸唇6与凹唇7嵌合连接，金属填料4上设置有至少一个导流孔8。填料函1与柱塞18配合，填料本体2组合在填料函1内部并且通过锁紧件3轴向锁紧在填料函1内，金属填料4的内径远离柱塞18的外径，石墨填料5的内径呈锥形孔9设置，锥形孔9的小端朝向设置凹唇7的一端设置并与柱塞18密封配合，锥形孔的孔径沿锁紧方向由大到小递减，锥形孔9的大端与柱塞18外径分离。 [0026] 金属填料4包括嵌合端10和顶压端11，凸唇6沿嵌合端10向外一体设置，导流孔8设置在嵌合端10的圆周面上并且靠近顶压端11设置，顶压端11的端面为平面，顶压端11的圆周面剖面呈梯形结构，顶压端11的端面顶压在填料函1底部，顶压端11的圆周面与填料函1的圆面密封配合。 [0027] 该填料密封结构和带有该密封结构的柱塞泵，金属填料4与石墨填料5装配组合后安装在填料函1内，石墨填料5与柱塞18直接接触，则金属填料4与柱塞18不接触。该填料密封结构只需使用1-2组，即可达到柱塞泵国家标准GB/T 7782所要求的柱塞填料密封泄露量的要求，实现节省成本的目的，金属填料4刚性好，有助于石墨填料5均匀被撑开。 [0028] 金属填料4通过外凸的U型结构的凸唇6嵌入石墨填料5的一圈U型凹唇7内，金属填料4的一端顶住填料函1，另一端依靠锁紧件3顶住石墨填料5固定。石墨填料5的U型凹唇结构形式在锁紧调节时被金属填料4的凸唇6撑开，金属的刚性好，可使得石墨填料5的U型凹唇7均匀撑开，撑开量大，使用寿命更长，同时金属填料4与石墨填料5轴向空间大，锁紧次数多，锁紧周期长，使用寿命长。 [0029] 使用时，液体经流体通道17通过柱塞18表面向填料函1内渗透，此时渗透进入金属填料4内的液体，一部分将充盈石墨填料5与柱塞18直接接触处的U型凹唇7内，另一部分将经导流孔8进入石墨填料5与填料函1直接接触处的U型凹唇7内，当系统压力经流体通道17渗透进入石墨填料5的U型凹唇7内时，依靠液体自身所带压力，将U型凹唇7沿径向往“柱塞18外圆面”、“填料函1内壁”两个方向撑开，将液体可泄露的通道完全自我封死，达到填料自封的目的。 [0030] 当柱塞18往复直线运动作业时，金属填料4与柱塞18完全不接触，可实现金属填料4的反复使用，达到节省成本的目的；石墨填料5与柱塞18的接触面仅为斜面的一小部分，接触面积小，可保证柱塞18产生较小的温升，实现输送例如干冰、氟利昂等低温易挥发的液体。