CN103307284A - 具有自紧密封能力的剖分式机械密封 - Google Patents

Abstract

本技术的目的是提供一种具有自紧密封能力、安装方便的剖分式机械密封，以解决现有剖分式机械密封的密封介质压力低、造价高的问题。它设置于壳体和转轴之间，动环由2片环瓣构成，动环外径侧上、下部位均为锥面，第二箍紧环将动环压紧在第二箍紧环与动环座之间；静环由2片环瓣构成，静环外径侧上、下部位均为锥面，第一箍紧环将静环压紧在第一箍紧环与静环座之间；静环座外周与壳体内壁之间由O形圈密封，在壳体与静环座之间设置有弹簧，以推动静环座轴向移动；壳体内壁与静环座、静环、动环、动环座的外周之间是密封腔；动环两片环瓣在动环剖分面间的接触压力和静环的两片环瓣在静环剖分面间的接触压力随着密封介质压力的增大而增大。

Description

具有自紧密封能力的剖分式机械密封

技术领域

本技术属于密封技术领域，特别涉及一种具有自润滑和冷却能力、具有自紧密封能力的剖分式机械密封，适用于各种压缩机、离心泵、反应釜搅拌器等旋转机械的旋转轴的密封，便于安装与拆卸。

背景技术

机械密封作为一种旋转轴用动密封，因结构简单和性能稳定，被广泛应用于电力、船舶、航空航天、石油化工等领域的装置上。但是动环、静环之间的相对转动产生的端面摩擦磨损，以及O形圈的老化，都会导致机械密封失效。有关资料表明，机器设备维修中有40%～50%的工作量用于轴封的维修，大约有70%的维修费用于处理相关机器的密封故障。然而，机械密封的易损件——动环、静环和O形圈都是闭合环形，且穿套在旋转轴上，拆卸修理或更换时需要卸下轴端的配合件，工程量大、耗时长、费用高。为此，自上个世纪90年代初就有人开始研究结构简单、安装方便的剖分式机械密封。

1991年日本Nagai Yataro等人技术了“带有剖分环的机械密封”，其密封环被一个带预制沟槽的支撑环覆盖住，用“O”环镶嵌在预制的槽中，其特征在于，动环剖分环的外径端面和背端面均与密封O形圈接触，实现静密封。1994年美国人拉多萨夫等技术了一种“剖分式机械密封”，动、静环由许多弓形环段组成，分别置于两个对开式托架装置中。托架剖分面用螺栓连接成一体，刚性支持着动、静环。1997年Bessette等技术的“完全剖分集装式机械密封”，由两个部分组成，每部分依据集装式设计标准设计，装配采用定位螺栓把密封装配固定在转轴上，用套筒和槽来固定静组件于密封腔上，结构非常简单、操作方便、安装时无需测量或推测工作。其特征在于，具有多个压缩弹簧组件，作用在静环背端面，保证动环与静环之间紧密贴合。Reagan技术了“剖分式机械密封环及其使用”；这种环至少分为两瓣，并用特殊夹具对齐。在每个环段剖分面上有一个弧形凹槽，把夹具放入一个环段剖分面上的弧形凹槽内并固定，以便能进行另一环段剖分面的固定。安装时，必须确保每个环段对中，以便在安装操作时，尽可能地减少夹具对密封环的损害，并尽可能地减少不对中造成的泄漏。尽管如此，剖分式机械密封并未获得真正的应用。直到2003年才由德国Burgmann公司生产出产品并应用于水处理、制浆和发电等工业装置中。2007年美国Giard技术了“剖分式机械复合密封装置”，同年Boyson提出了离心流体装置用剖分式密封技术的可靠性问题，指出要使得剖分式密封能被广泛使用，需要寻找更大的密封压力适用范围。然而，提高密封压力所增加的应力不仅导致整个组件产生较大变形，而且也使剖分环瓣产生相对运动，需要对所使用的材料进行非线性变形和应力计算。国内马卫东开展剖分式机械密封研究较早，2000年技术了一种用于大型反应釜和大型泵的分体式机械密封，动环通过推环、传动环固定成一体，动环、推环、传动环均由对称两部分组成、且分别由具有斜面的两个半夹紧环固定；静环、静环座、压紧螺母固定为一体，静环、静环座上的具有斜面的两个半夹紧环夹紧。2003年合肥通用机械研究所对剖分式机械密封进行试验和工程应用研究后，指出目前研制的完全剖分式机械密封只适用于工作参数（压力、温度）低的工况，要提高其工作参数，还需更为深入的研究。2007年8月艾志工业技术集团公司报道了其成功地将CHESTERTON442剖分式机械密封应用于大亚湾核电站工况为出口压力0.5MPa，温度小于50℃的冷却循环水泵的情况。2008年杨启明开展了反应釜用剖分式机械密封设计研究，利用有限元法分析了辅助密封圈的应力应变状况，提出了两种剖分式辅助密封圈的连接结构，一种为扣形结构，接头端部各有一个形状为半圆柱体(或长方体)的具有半横截面尺寸的台阶，两端部的台阶方向相反，台阶上分别有能够对正扣紧的挂扣和凹槽，密封圈左端的半截面台阶上的挂扣一侧有连接导引面，另一侧有一定弧形的凸起截面，密封圈右端的半截面台阶上也有相同形状但方向正好相反的挂扣，凹槽底部和连接导引面后部装有粘结材料，密封圈接头两端面台阶的高度相等，挂扣顶面长度小于凹槽开口长度；另一种为一端为内部具有一个特定形状凹槽的连接密封腔，另一端相应位置上则为一个前端带有相似形状凸台和后部具有连接凹槽的接头，接头两部分外端面由具有环弧性凸起的结构所组成，在安装时将接头压入连接密封腔中，达到密封的目的，并可随着压力变化，自动调整密封效果。2009年佐藤哲也等技术了一种具有试组装功能的剖分式机械密封，该结构的特征在于，在剖分密封环和剖分法兰之间且在周向的全长范围内具有剖分拼合环嵌合孔，供截面为矩形形状的剖分拼合环嵌合，在该部分剖分拼合环嵌合孔内以与剖分密封环和剖分法兰的相位错开的方式设置剖分拼合环。同年，王洪群等根据整体式机械密封结构改进一种完全剖分式机械密封，其特征在于，动环密封圈、静环密封圈和静环座法兰用密封圈为一对密封圈组合，通过该对密封圈的配合实现密封；新增加的剖分面也采用密封圈密封，实现了在不拆卸轴上零部件的情况下完成机械密封件的更换。2010年，任兴芳等技术了一种剖分式机械密封装置，其特征在于，把动环和静环从中间切开，再用动环连接螺栓和静环连接螺栓连接成整体环，动环通过传动弹性体传动并达到静密封的作用，静环用O形圈通过粘结实现密封。同年，李树生公开了一种带芯O形圈整体剖分式机械密封，包括了旋转密封组件和静止密封组件，其特征在于，弹力元件，即弹簧和弹簧座，连接方式为外装式结构，弹簧座上设有定心装置限位块，带芯O形圈为内部承插连接有拉簧或圆形弹簧钢丝的橡胶管。2011年，美国David技术了一种剖分式机械端面密封，包括剖分静环组件、剖分动环组件、剖分压盖组件、剖分压紧组件，其特征在于，动环外径处采用方形带凸缘密封圈，为动环在轴向和径向提供一种弹性约束，保证动环密封端面的平面度，其次静环外径处开设有周向槽，用于安放嵌合环，保证静环剖分环不产生分离。

上述这些研究给大型机器设备端面密封修理或更换带来了极大的便利，解决了剖分式机械密封设计的可行性问题，其研究的重点主要集中在动环、静环及辅助密封圈剖分面的连接结构设计，均未考虑端面摩擦热、被密封介质压力在剖分面上的法向分力对剖分面连接紧密性的影响。实际上，剖分面的存在，不仅打破了整体密封环、辅助密封圈的结构连续性，增加了沿剖分面的轴向长度分布的径向泄漏通道，而且也改变了端面受热受压后的变形规律。之所以剖分式机械密封至今未能得到更广泛的应用，或只能应用于工作参数较低的场合，是因为在解决了剖分面的连接问题之后，缺乏研究介质加载后介质压力对剖分面连接紧密性的影响，以及如何保证密封端面的润滑、冷却的方案设计以减小摩擦温度带给密封端面和剖分面的形变。

技术内容

本技术的目的是提供一种具有自紧密封能力、安装方便的剖分式机械密封，以解决现有剖分式机械密封的密封介质压力低、造价高的问题。

本技术的技术方案是：

一种具有自紧密封能力的剖分式机械密封，设置于壳体和转轴之间，由弹簧、静环座、O形圈、静环、第一箍紧环、动环、第二箍紧环、动环座，填料、压盖组成，转轴依次穿过静环座、静环、动环、动环座、压盖；

所述动环由2片剖分的环瓣构成，动环外径侧的上、下部位均为锥面，上锥面与第二箍紧环的内锥面贴合，下锥面与动环座的内锥面贴合，可拆卸连接在动环座上的第二箍紧环将动环的2片环瓣合拢，并将动环压紧在第二箍紧环与动环座之间；

所述动环座与轴之间装有填料，由可拆卸连接在动环座上的压盖压紧，实现动环座与轴之间的密封；动环座或/和压盖固定在转轴上；

所述静环由2片剖分的环瓣构成，静环外径侧的上、下部位均为锥面，下锥面与第一箍紧环的内锥面贴合，上锥面与静环座的内锥面贴合，可拆卸连接在静环座上的第一箍紧环将静环的2片环瓣合拢，并将静环压紧在第一箍紧环与静环座之间；

静环座外周与壳体内壁之间由O形圈密封，在壳体与静环座之间设置有弹簧，用以推动静环座轴向移动，使得动环和与之相对的静环端面相接触，并形成一定的接触压力；

壳体内壁与静环座、静环、动环、动环座的外周之间是具有密封介质的密封腔；动环的两片环瓣在动环剖分面间的接触压力和静环的两片环瓣在静环剖分面间的接触压力随着密封介质压力的增大而增大。

本技术的工作原理：

动环剖分面之间没有任何连接元件，动环的2片环瓣在剖分面上的接触压力完全依靠第二箍紧环和动环座之间的反力以及被密封介质作用在动环外径面上的力在剖分面上的法向分力构成。

静环剖分面之间没有任何连接元件，静环的2片环瓣在剖分面上的接触压力完全依靠第一箍紧环和静环座之间的反力以及被密封介质作用在其静环外径面上的力在剖分面上的法向分力构成。

剖分式动环和静环在第一箍紧环和第二箍紧环的作用下，在剖分面、动环和动环座、以及静环和静环座之间形成一定的初始密封比压，当密封腔加入介质后，介质压力在动环和静环外径侧产生的作用力将使剖分面、动环和动环座、以及静环和静环座之间获得一个分力增量，加强了原有的密封能力。

上述的剖分式机械密封，所述动环和静环的剖分面均为平面。最好剖分面是沿着动环和/或静环的径向延伸的平面。

上述的剖分式机械密封，所述动环和静环的接触端面均为平面。

上述的剖分式机械密封，所述动环和静环的接触端面为相应的凸球面和凹球面。带有凸球面和凹球面的密封副，具有良好的自对中能力。当装有动环和静环的转轴发生摆动时，具有自对中能力的由凸球面和凹球面构成的密封副仍然能够很好地贴合，保证了密封效果。

上述的剖分式机械密封，与静环接触的动环端面分为槽区和密封坝，槽区分布在动环端面的外侧部分，密封坝分布在动环端面的内侧部分；槽区开设有流体型槽；流体型槽的出口位于动环端面的外径处，与密封腔相通，流体型槽的进口通过动环内部的孔道也与密封腔相通；

所述流体型槽的两侧槽壁，一侧为工作面，另一侧为非工作面；流体型槽中的介质，在动环旋转时，被流体型槽的工作面加速成高速流体，在离心力作用下，通过流体型槽的出口泵送至密封腔内，并在流体型槽的进口处形成低压区，密封腔内的介质在压差作用下通过动环内部的孔道流进流体型槽中，形成一次次自泵送循环。

型槽中流体的一次次自泵送循环，一方面，实现了机械密封的自润滑；另一方面，流体在密封面之间的不断循环，把密封面之间的摩擦热及时带走，实现了密封的自冲洗冷却；而离心力的作用，增加了流体流向动环密封面外侧的动力，降低了流体流向动环密封面内侧的密封坝的可能性，降低了密封面内侧的泄漏率；特别是，离心力的作用，使得进入型槽中的含有固体颗粒的被密封流体，能够使得固体颗粒与基质分离，其中密度大的固体颗粒获得较大的离心力，随流体被泵出重新送至密封腔中，不会进入密封坝区，避免了动环与静环之间的密封面的磨粒磨损。

上述的剖分式机械密封，沿着动环的径向由内向外，流体型槽的流通截面积的逐渐增大。随着流通截面沿密封面的半径方向不断增大，流体型槽内的流体流速逐渐降低，流体的压力增大并形成一定的分离动环、静环开启力，减小动环和静环之间的接触比压，从而减轻动环与静环之间的磨损。

上述的剖分式机械密封，孔道与动环外圆面的连接处的横截面为楔状开口，转轴转动的方向与楔状开口宽度减小的方向相同。转轴和动环在转动时，楔状开口能够使得更多的被密封介质进入孔道。

上述的剖分式机械密封，流体型槽的工作面和非工作面均为螺旋线，工作面的螺旋角小于非工作面的螺旋角。

上述的剖分式机械密封，所述静环座的外周开设有至少一组用于放置一只O形圈的圈槽，每组圈槽包括垂直于静环座轴线的2道相互平行的O形圈槽以及位于2道O形圈槽之间的分隔带，分隔带上开有一个连通两个O形圈槽的轴向槽；一只折叠成2股的O形圈，2股分别布置在一组圈槽的2道O形圈槽内，O形圈的两个折叠端在所述轴向槽处对接。这种O形圈密封结构，不但密封效果好，更重要的是，因为O形圈不是套装在静环座上，而是类似一个C形环卡接在静环座的外圆面上，所以在更换O形圈时，不需要拆下转轴上零件，即可更换。优选，所述圈槽至少有两组，各组圈槽中的分隔带上的轴向槽在周向方向错开；相邻两组圈槽中的相邻2道O形圈槽相通；放置在相邻两组圈槽中的O形圈相接触。各组圈槽中的分隔带上的轴向槽在周向方向错开，降低了介质通过所述轴向槽泄漏的可能性。

上述的剖分式机械密封，它还包括可拆卸连接在壳体上的、与壳体密封接触的弹簧座，静环座外周与弹簧座内壁之间由O形圈密封，所述弹簧设置在弹簧座与静环座之间；弹簧座内壁与静环座、静环、动环、动环座的外周之间是具有密封介质的密封腔。这种结构无需把零部件从转轴上取下，即能方便地安装、更换静环和动环。具体地说，当动环和静环出现摩擦磨损需要更换时，先拆下弹簧座、弹簧，再把第一箍紧环从静环座拆下，取出磨损后的静环环瓣，换上新的静环环瓣，然后把第一箍紧环与静环座连接，固定好静环。接下来，把第二箍紧环从动环座拆下，取出磨损后的动环环瓣，换上新的动环环瓣，然后把第二箍紧环与动环座连接，固定好动环。之后，安装弹簧、把弹簧座与壳体连接即可。

本技术所述的剖分式机械密封，有益效果表现为以下几点：

①密封性能优越，适用于密封端面两侧流体的压差范围较大，如高压密封流体的密封；

②适应的介质范围宽，既可用作液体密封，又可用作气体密封，甚至是含有一定量微颗粒的流体。

③独特的自润滑、自冷却冲洗功能，保证了机械密封工作的稳定性和耐久性。

④动环旋转时，不同质量粒子产生不同的离心力，使得本技术的自泵送流体具有自动清除固体颗粒功能，能避免密封坝的磨粒磨损。

⑤在静止状态下密封腔内的压力较高的流体直接通过孔道注入动环和静环的密封面之间，消除了密封面之间启动瞬间的干摩擦，并在启动瞬间又能迅速形成流体膜而把两密封面分离开来，故该密封亦适用作为频繁开停的旋转机械类轴封。

⑥具有自紧密封的能力。在剖分式机械密封承受介质压力时，剖分面、动环和动环座、以及静环和静环座之间的接触压力随被密封介质压力的增大而增大，提高了被密封介质流出密封面的阻力。

⑦安装、更换动静环方便。由于动静环采用剖分式结构，安装、更换动静环时，无需把动静环从转轴的端部套入，十分方便，尤其适合于长度较长的转轴的密封。

附图说明

图1为一种具有自紧密封能力的剖分式机械密封示意图。

图2为图1中的局部放大图。

图3为图1中的动环示意图。

图4为图3的左视图。

图5为图3的B-B剖面图。

图6为图1中的静环座等的示意图。

图7为图6的后视图。

图8为图6的A-A剖面图。

图9为另一种具有自紧密封能力的剖分式机械密封示意图（局部）。

图10是图9中的动环示意图。

图中：弹簧座1、压盖2、填料3、动环座4、第二箍紧环5、动环6、第一箍紧环7、静环8、静环座9，弹簧10、第一O形圈11、第二O形圈12、静环紧定螺栓13、动环紧定螺栓14、填料盖压紧螺钉15、紧定螺钉16、弹簧座连接螺栓17、转轴18、壳体19、密封圈20、密封腔21；

动环端面60、槽区61、密封坝62、流体型槽63、工作面631、非工作面632、坡槽633、平槽634、流体型槽的出口64、流体型槽的进口65、轴向孔道66、径向孔道67、楔状开口68；静环端面80；

圈槽91、圈槽92、上O形圈槽93、下O形圈槽94、分隔带95、上O形圈槽96、下O形圈槽97、分隔带98、（分隔带95上的）轴向槽71、（分隔带98上的）轴向槽72。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本技术的实施方式。

实施例1

图1为一种具有自紧密封能力的剖分式机械密封，设置于壳体和转轴之间，由弹簧座，弹簧、静环座、第一O形圈、第二O形圈、静环、第一箍紧环、动环、第二箍紧环、动环座、填料、压盖、紧定螺钉等组成。

转轴伸入壳体内，弹簧座通过弹簧座连接螺栓固定在壳体上，并通过密封圈与壳体形成密封连接。静环座外周与弹簧座内壁之间由O形圈密封，多个弹簧设置在弹簧座与静环座上端之间；弹簧座内壁与静环座、静环、动环、动环座的外周之间是具有密封介质的密封腔。

所述动环由2片剖分的半圆形环瓣构成，动环剖分面为沿着径向延伸的平面。动环外径侧的上、下部位分别设计成锥面，上锥面与第二箍紧环的内锥面贴合，下锥面与动环座的内锥面贴合，利用第二箍紧环将动环的2片环瓣合拢，并通过动环紧定螺栓固定在动环座上。

所述动环座与转轴之间装有填料，由压盖压紧，实现动环座与轴之间的密封；旋合于压盖的、底部与转轴接触的紧定螺钉，限制动环与轴之间的相对轴向移动和转动。

所述静环由2片剖分的半圆形环瓣构成，静环剖分面为沿着径向延伸的平面。静环外径侧的上、下部位分别设计成锥面，下锥面与第一箍紧环的内锥面贴合，上锥面与静环座的内锥面贴合，利用第一箍紧环将静环的2片环瓣合拢，并通过静环紧定螺栓固定在静环座上。静环座与弹簧座之间由O形圈密封，静环座和弹簧座之间设置有多个弹簧，用以推动静环紧贴动环，补偿因动环与静环相对运动发生磨损而产生的间隙。

所述动环、静环在轴向方向相对的端面相接触，动环和静环接触端面（平面）的外径侧为被密封介质，动环剖分面和静环剖分面间的接触压力随着被密封介质压力的增大而增大。

所述的构成动环的2片环瓣，其剖分面之间没有任何连接元件，2片环瓣在剖分面上的接触压力完全依靠第二箍紧环和动环座之间的动环紧定螺栓紧固产生的反力以及被密封介质作用在其外径面上的力在剖分面上的法向分力而构成。

所述的构成静环的2片半环，其剖分面之间没有任何连接元件，2片环瓣在剖分面上的接触压力完全依靠第一箍紧环和静环座之间的静环紧定螺栓紧固产生的反力以及被密封介质作用在其外径面上的力在剖分面上的法向分力而构成。

与静环端面80接触的动环端面60分为槽区61和密封坝62，槽区分布在动环端面的外侧部分，密封坝分布在动环端面的内侧部分；槽区开设有流体型槽63；流体型槽的出口64位于动环端面的外径处，流体型槽的根部进口65通过动环内部的轴向孔道66、径向孔道67与密封腔21相通。

径向孔道与动环外圆面的连接处的横截面为楔状开口68，转轴转动的方向与楔状开口宽度减小的方向相同。

流体型槽63的槽底包括坡槽633和平槽634两部分，坡槽处于动环端面的大半径部位，平槽处于动环端面的小半径部位。流体型槽63的两侧槽壁，一侧为工作面631，另一侧为非工作面632。流体型槽的工作面和非工作面均为螺旋线，工作面的螺旋角小于非工作面的螺旋角。沿着动环的径向由内向外，流体型槽的流通截面积的逐渐增大。

流体型槽中的介质，在动环旋转时，被流体型槽的工作面加速成高速流体，在离心力作用下，通过流体型槽的出口而泵送至密封腔内，并在流体型槽的进口处形成低压区，密封腔内的介质在压差作用下通过动环内的径向孔道和轴向孔道流进流体型槽中，在型槽工作面的作用下进入新的循环。

静环座的外周开设有两组圈槽91、92，上面的一组圈槽91包括垂直于静环座轴线的2道相互平行的上O形圈槽93、下O形圈槽94以及位于上O形圈槽93与下O形圈槽94之间的分隔带95。分隔带95上开有一个连通上O形圈槽93与下O形圈槽94的轴向槽71。

下面的一组圈槽92包括垂直于静环座轴线的2道相互平行的上O形圈槽96、下O形圈槽97以及位于上O形圈槽96与下O形圈槽97之间的分隔带98。分隔带98上开有一个连通上O形圈槽96与下O形圈槽97的轴向槽72。

分隔带95上的轴向槽71与分隔带98上的轴向槽72在静环座的周向方向上错开180度。

折叠的第一O形圈的两股分别位于上O形圈槽93和下O形圈槽94内，第一O形圈的两折叠端在轴向槽71对接，也可以说，第一O形圈环绕分隔带95。

折叠的第二O形圈的两股分别位于上O形圈槽96和下O形圈槽97内，第二O形圈的两折叠端在轴向槽72对接，也可以说，第二O形圈环绕分隔带98。

下O形圈槽94和上O形圈槽96相通；位于下O形圈槽94内的第一O形圈和位于上O形圈槽96的第二O形圈在静环座的轴向方向相接触。

实施例2

参照图6、图7及图8，本实施例与实施例1的不同之处是相接触的动环端面60和静环端面80是相应的凸球面和凹球面（如果动环端面60是凸球面，则静环端面80为凹球面；如果动环端面60是凹球面，则静环端面80为凸球面），其余结构及实施方式与实施例1相同。

带有凸球面和凹球面的动环和静环密封副，具有良好的自对中能力。当装有动环的转轴发生摆动时，具有自对中能力的由凸球面和凹球面构成的密封副仍然能够很好地贴合。

本技术的工作原理是：剖分式机械密封的动环端面上开设的流体型槽，在动环旋转过程中，由型槽工作面对型槽内的介质做功，并在离心力的作用下流向密封面的外径侧，随着流体型槽的流通截面沿密封面的半径方向不断增大，流速逐渐降低，流体型槽内流体的压力增大并形成一定的动、静环开启力，减小动、静环之间的接触比压，降低动、静环之间的磨损；型槽内流体流出后，在型槽根部的进口形成低压区，使得密封腔内的介质沿布置在动环内的径向和轴向孔道流入，在流体型槽工作面的作用下进入新的循环。这一次次的流体流动循环过程，一方面，实现了机械密封的自润滑；另一方面，流体在密封面之间的不断循环，把密封面之间的摩擦热及时带走，实现了密封的自冲洗冷却；而离心力的作用，增加了流体流向动环密封面外侧的动力，降低了流体流向动环密封面内侧的泄漏率；特别是，离心力的作用，使得进入流体型槽中的含有固体颗粒的被密封流体，能够产生固体颗粒与基质分离，其中密度大的固体颗粒获得较大的离心力，随流体被泵出重新送至密封腔中，不进入密封坝区，避免了动环与静环之间的密封面的磨粒磨损。

剖分式动环在第二箍紧环和和动环紧定螺栓的作用下，剖分式静环在第一箍紧环和静环紧定螺栓的作用下，在动环剖分面、静环剖分面、动环和动环座、以及静环和静环座之间形成一定的初始密封比压，当密封腔加入介质后，介质压力在动环和静环外径侧产生的作用力将使动环剖分面、静环剖分面、动环和动环座、以及静环和静环座之间获得一个分力增量，加强了原有的密封能力。

针对不同的被密封介质、剖分式机械密封的操作条件和要求，通过设计不同的流体型槽的槽数、槽的螺旋角、动环紧定螺栓和静环紧定螺栓预紧力、以及初始密封比压，来实现剖分式机械密封的自润滑、自冷却冲洗和高压密封能力。

Claims (9)

1.一种具有自紧密封能力的剖分式机械密封，设置于壳体和转轴之间，由弹簧、静环座、O形圈、静环、箍紧环I、动环、箍紧环II、动环座，填料、压盖组成，转轴依次穿过静环座、静环、动环、动环座、压盖；其特征在于：

所述动环由2片剖分的环瓣构成，动环外径侧的上、下部位均为锥面，上锥面与箍紧环II的内锥面贴合，下锥面与动环座的内锥面贴合，可拆卸连接在动环座上的箍紧环II将动环的2片环瓣合拢，并将动环压紧在箍紧环II与动环座之间；

所述动环座与轴之间装有填料，由可拆卸连接在动环座上的压盖压紧，实现动环座与轴之间的密封；动环座或/和压盖固定在转轴上；

所述静环由2片剖分的环瓣构成，静环外径侧的上、下部位均为锥面，下锥面与箍紧环I的内锥面贴合，上锥面与静环座的内锥面贴合，可拆卸连接在静环座上的箍紧环I将静环的2片环瓣合拢，并将静环压紧在箍紧环I与静环座之间；

静环座外周与壳体内壁之间由O形圈密封，在壳体与静环座之间设置有弹簧，用以推动静环座轴向移动，使得动环和与之相对的静环端面相接触，并形成一定的接触压力；

壳体内壁与静环座、静环、动环、动环座的外周之间是具有密封介质的密封腔；动环的两片环瓣在动环剖分面间的接触压力和静环的两片环瓣在静环剖分面间的接触压力随着密封介质压力的增大而增大。

2.如权利要求1所述的具有自紧密封能力的剖分式机械密封，其特征在于：它还包括可拆卸连接在壳体上的、与壳体密封接触的弹簧座，静环座外周与弹簧座内壁之间由O形圈密封，所述弹簧设置在弹簧座与静环座之间；弹簧座内壁与静环座、静环、动环、动环座的外周之间是具有密封介质的密封腔。

3.如权利要求1所述的具有自紧密封能力的剖分式机械密封，其特征在于：所述动环和静环的接触端面均为平面。

4.如权利要求1所述的具有自紧密封能力的剖分式机械密封，其特征在于：所述动环和静环的接触端面为相应的凸球面和凹球面。

5.如权利要求1所述的具有自紧密封能力的剖分式机械密封，其特征在于：与静环接触的动环端面分为槽区和密封坝，槽区分布在动环端面的外侧部分，密封坝分布在动环端面的内侧部分；槽区开设有流体型槽；流体型槽的出口位于动环端面的外径处，与密封腔相通，流体型槽的进口通过动环内部的孔道也与密封腔相通；

所述流体型槽的两侧槽壁，一侧为工作面，另一侧为非工作面；流体型槽中的介质，在动环旋转时，被流体型槽的工作面加速成高速流体，在离心力作用下，通过流体型槽的出口而泵送至密封腔内，并在流体型槽的进口处形成低压区，密封腔内的介质在压差作用下通过动环内部的孔道流进流体型槽中，形成一次次自泵送循环。

6.如权利要求5所述的具有自紧密封能力的剖分式机械密封，其特征在于：沿着动环的径向由内向外，流体型槽的流通截面积的逐渐增大。

7.如权利要求5所述的具有自紧密封能力的剖分式机械密封，其特征在于：孔道与动环外圆面的连接处的横截面为楔状开口，转轴转动的方向与楔状开口宽度减小的方向相同。

8.如权利要求1所述的具有自紧密封能力的剖分式机械密封，其特征在于：所述静环座的外周开设有至少一组用于放置一只O形圈的圈槽，每组圈槽包括垂直于静环座轴线的2道相互平行的O形圈槽以及位于2道O形圈槽之间的分隔带，分隔带上开有一个连通两个O形圈槽的轴向槽，一只折叠成2股的O形圈，2股分别布置在一组圈槽的2道O形圈槽内，O形圈的两个折叠端在所述轴向槽处对接。

9.如权利要求8所述的具有自紧密封能力的剖分式机械密封，其特征在于：所述圈槽至少有两组，各组圈槽中的分隔带上的轴向槽在周向方向错开；相邻两组圈槽中的相邻2道O形圈槽相通；放置在相邻两组圈槽中的O形圈相接触。

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