CN101858435B - 水压自平衡机械密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轴系用机械密封装置，尤其涉及船舶传动轴系用机械密封装置的改进。本发明水压自平衡机械密封装置，包括固接到传动轴衬套上的弹簧座，该弹簧座中设有环形的内腔，该内腔中安装有轴向放置的弹簧，动环座的一端安装有动环，该动环座的另一端可滑动的套入到所述的内腔中，所述弹簧的两端分别抵压在所述的弹簧座和所述的动环座上，所述的动环和安装在船体上的静环相对设置且贴合而构成端面密封副，所述动环座的外表面上至少开有一个孔，且该孔与所述弹簧座中安装弹簧的所述内腔连通。本发明能自动平衡海水作用在动环座上的轴向压力，使动环和静环良好贴合，提高密封效果。

Description

水压自平衡机械密封装置

技术领域

本发明涉及轴系用机械密封装置，尤其涉及船舶传动轴系用机械密封装置的改进。

背景技术

机械密封是一种用来解决传动轴与机体之间密封的装置，它依靠弹性元件对动、静环端面密封副的预紧而达到密封的轴向端面密封装置，故又称端面密封。

构成机械密封的基本元件有：由动环和静环组成的呈平面的端面密封副、弹性元件、辅助密封件、传动件、防转件和紧固件。这些基本元件的作用和要求如下：

1.由动环和静环组成的端面密封副，其作用是使密封面紧密贴合，防止介质泄漏；

2.弹性补偿元件，一般指弹簧、波纹管、隔膜等，它主要起预紧、补偿和缓冲作用，要求始终保持足够的弹性来克服辅助密封和传动件的摩擦和动环等的惯性，保证端面密封的良好密合和动环的追随性；

3.辅助密封一般采用O型、V型、U型、楔型或异形圈，它主要起动环和静环的密封作用，同时也起到浮动和缓冲作用；

4.传动件一般由传动销、传动环、传动座、传动键传动突耳或牙嵌式联结器等构成，主要起到将轴的转矩传给动环的作用；

5.紧固件一般包括紧定螺钉、弹簧座、压盖、组装套、轴套等，它起到动静环的紧固、定位作用；

6.防转件可以起到防止静环转动和脱出的作用。

目前的机械密封装置中，弹簧座与传动轴衬套固定连接在一起，动环座可滑动的套装在弹簧座中，动环套装在动环座中，动环和与其相对设置且相互贴合的静环构成端面密封副，静环固接到船体上，弹簧座中设有安装弹簧的内腔，内腔中安装有沿轴向放置的弹簧，动环座在弹簧的轴向推力下，使套装在动环座中的动环紧贴在静环的端面，从而起到密封作用，由于弹簧座、动环座、动环、静环均为密封的部件，因而它们与海水接触的外表面都受到海水的压力，其中弹簧座由于和传动轴衬套固接在一起，所以弹簧座沿轴向不发生位移，因而对套接在其中的动环座没有力的作用，而动环的两端分别与动环座和静环密封接触，只有动环的外周壁与海水接触，但所受海水的合压力为零，对于动环座来说，动环座与海水接触的外表面包括动环座的外周壁(动环座套装在弹簧座中的部分不计)和套接动环的端面上动环外周壁以外的环形部分，其中动环座外周壁所受海水的合压力为零，只有动环外周壁以外的环形部分所受海水的合压力的方向与弹簧座中弹簧作用在动环座上的推力的方向相反，使得套装在动环座中的动环沿轴向作用在静环端面上的压力受到削弱，尤其在海洋工程船舶的水下推进器中，有时需要在水下65米深处作业，巨大的深水压力将使动环沿轴向作用在静环端面上的压力受到严重削弱，甚至导致机械密封泄漏，引发重大事故，即使从增加弹簧的劲度系数和弹簧数量等方面来增加动环和静环的接触压力，但由于深水压力过大，这些措施往往收效甚微，目前尚无良好的解决方法。

发明内容

为了解决现有技术的上述不足，本发明是要提供一种水压自平衡机械密封装置，它能自动平衡海水作用在动环座上的轴向压力，使动环和静环良好贴合，提高密封效果。

针对上述技术问题，本发明解决技术问题的方案是：水压自平衡机械密封装置，包括固接到传动轴衬套上的弹簧座，该弹簧座中设有环形的内腔，该内腔中安装有轴向放置的弹簧，动环座的一端安装有动环，该动环座的另一端可滑动的套入到所述的内腔中，所述弹簧的两端分别抵压在所述的弹簧座和所述的动环座上，所述的动环和安装在船体上的静环相对设置且贴合而构成端面密封副，所述动环座的外表面上至少开有一个孔，且该孔与所述弹簧座中安装弹簧的所述内腔连通。

采用上述方案后，由于动环座的外表面开有孔，并与弹簧座中安装弹簧的内腔连通，使得弹簧座的内腔与海水连通并充满海水，海水对内腔中的各个方向都产生压力，又由于内腔的内径小于动环的外径，海水作用在内腔各个面上的合力的方向与弹簧座内腔中弹簧推力的方向相同，并大于且相反于海水作用在动环座外表面上的合力，不仅海水压力削弱弹簧推力的现象得以消除，还增加了动环座作用在动环上的推力，使动环和静环更加密实的贴合，提高密封效果。另一方面在不需要过分增大动、静环构成的端面密封副接触压力的情况下，可以适当减小弹簧的劲度系数和尺寸以及弹簧座的尺寸，从而降低制造成本。

附图说明：

下面结合附图和具体实施方式对本发明水压自平衡机械密封装置作进一步的详细说明。

图1是本发明水压自平衡机械密封装置应用于海洋工程船舶电动推进器传动轴密封的结构原理示意图。

具体实施方式

图1中，传动轴衬套1固定连接且包裹在传动轴10的外表面，弹簧座2固定连接到传动轴衬套1上，弹簧座2中设有环形的内腔4，动环座6的一端可滑动的套接在弹簧座2的内腔4中，动环座6的另一端套装有动环8，动环8的外周壁上沿周向均布有6个轴向的定位槽，动环座6的外周壁对应位置上均布有6个定位螺孔，定位螺钉旋入定位螺孔后进入动环8外周壁上的定位槽中(图中定位槽、定位螺孔、定位螺钉均未画出)，使动环8和动环座6不发生相对转动，从而将传动轴10的转矩传给动环8。静环9的密封端面为平面，并固定连接到船体上，动环8的密封端面为平面，并和与动环8相对设置的静环9呈平面的密封端面贴合，动环8和静环9构成端面密封副，动环8的外周壁和动环座6的内周壁之间安装有一只辅助密封件7，该辅助密封件7为橡胶“O”型圈，用于阻止海水从动环8和动环座6之间的隙缝中漏入，动环座6和弹簧座2之间呈环形的内腔4中沿周向均匀安装有12根性能一致且轴向放置的弹簧3，弹簧3的两端分别抵压在弹簧座2和动环座6上，使得动环8的密封端面在弹簧3的弹力作用下沿轴向紧贴在静环9的密封端面上，动环8采用高分子材料制成。动环座6与海水接触的外表面上加工有四个沿周向均布的孔5，该孔5与弹簧座2中安装弹簧3的内腔4连通。电动推进器工作在深海中时，海水通过孔5进入弹簧座2的内腔4中，由于动环8的外径大于弹簧座2中内腔4的内径，因而内腔4中的海水作用在动环座6上且指向静环9的轴向推力大于海水作用在动环座6外表面上且方向沿轴向由动环8指向弹簧座2的合压力，所以作用于动环8上的且指向静环9的合力得到增加，更有利于动环8和静环9紧密贴合，提高密封效果。

上述实施方式仅是本发明较好的实施方式之一，其中动环座外表面上孔的数量不仅仅局限于四个，还可以是两个或六个或八个，且均布在动环座的外表面。这些变更均落入本发明水压自平衡机械密封装置的保护之中。

Claims (4)

1.一种水压自平衡机械密封装置，包括固接到传动轴衬套(1)上的弹簧座(2)，该弹簧座(2)中设有环形的内腔(4)，该内腔(4)中安装有轴向放置的弹簧(3)，动环座(6)的一端安装有动环(8)，该动环座(6)的另一端可滑动的套入到所述的内腔(4)中，所述弹簧(3)的两端分别抵压在所述的弹簧座(2)和所述的动环座(6)上，所述的动环(8)和安装在船体上的静环(9)相对设置且贴合而构成端面密封副，其特征是：所述动环座(6)的外表面上至少开有一个孔(5)，且该孔(5)与所述弹簧座(2)中安装弹簧(3)的内腔(4)连通。

2.根据权利要求1所述的水压自平衡机械密封装置，其特征是：所述的孔(5)沿所述动环座(6)的外表面均布分布。

3.根据权利要求1所述的水压自平衡机械密封装置，其特征是：所述动环座(6)的外表面沿周向均布有四个孔(5)。

4.根据权利要求1所述的水压自平衡机械密封装置，其特征是：所述动环座(6)的外表面沿周向均布有六个孔(5)。

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