CN103821944B - 一种迷宫式密封刮油环 - Google Patents

Abstract

一种迷宫式密封刮油环，安装于船用柴油机曲轴轴封装置的罩壳的凹槽中，所述密封刮油环包括有由螺栓连接起来的上刮油环和下刮油环，该上刮油环和下刮油环为半圆环形，其对合连接后中间形成用于穿置所述曲轴的环孔，该密封刮油环沿油流方向的外侧为推力端，内侧为自由端，所述环孔位于该自由端的孔段为光孔，在所述环孔位于推力端的孔段的孔壁上设置有若干环形的节流齿。本发明利用油介质通过节流间隙和涡流空腔产生的节流效应和流束收缩效应，减少了润滑油的泄漏，提高了装置的密封性和可靠性，具有制造维护方便、寿命长等优点，尤其适用于高温、高压、高速的大型船用柴油机的曲轴轴封装置。

Description

一种迷宫式密封刮油环

技术领域

本发明涉及柴油机的刮油环结构，具体涉及一种用于大型船舶柴油机的迷宫式密封刮油环，属于柴油机技术领域。

背景技术

在各种工程机械设备中，存在着多种多样的密封装置，密封的形式五花八门、多种多样，作用和原理亦各不相同，在使用过程中，可根据实际使用场合和工作条件合理地选择密封的形式。

随着国际贸易的日益频繁，船舶以其装载量大、价格低廉的优点成为国际贸易运输的首选。但随着航运事业的发展，船舶密度不断增加，通航环境日益复杂，船舶及其作业活动给海洋环境造成污染的潜在风险越来越大，因而船舶所引起海洋污染的防治在海洋环境保护中的地位日益重要。美国国家科学院的国家研究委员会于2002年出版的调查研究报告称：“海洋环境污染中有35%的污染物来自于船舶”。近年来我国也出台了相关的法律对限制船舶污染提出了更高的要求，2009年9月2日国务院第79次常务会议通过《防治船舶污染海洋环境管理条例》，自2010年3月1日起施行。

船用柴油机作为船舶的核心设备，其轴封漏油现象是不容轻视的。一方面从技术层面来说，轴封漏油不仅造成火灾隐患，而且还会导致柴油机无法运转甚至报废；另一方面从法律层面来说，国际环境组织对海洋污染的监管越来越严格，各个国家对于柴油机漏油都有明确的规定并严格监管，这就提出了研发密封性能良好、安全有效、适应性强的曲轴密封装置的需求。

图1和图2是现有B&W型船用柴油机的曲轴轴封结构，其包括套置于曲轴02的轴颈上的甩油环04、刮油环05和罩壳03，该刮油环05嵌置于罩壳03的凹槽中，该罩壳03固定于船用柴油机的机体01上。当柴油机工作时，润滑油进入油封部位，大部分润滑油被设置在曲轴02轴颈上的甩油环04挡住，并因离心力被甩到曲轴箱内；另一小部分润滑油通过甩油环04与曲轴02的间隙进入到刮油环05，此时刮油环05就开始起作用了。因而刮油环05性能的好坏就在很大程度上决定了柴油机轴封是否漏油。现有的刮油环05的内壁与曲轴02轴颈为全接触，因此工作时会产生巨大的摩擦热，从而提高油封的温度，这一方面会损坏刮油环05造成漏油，另一方面也大大降低了刮油环05的工作寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有刮油环的不足，提供一种迷宫式密封刮油环，其内孔设置迷宫式沟槽，使被密封的油介质在通过曲折的间隙时产生节流效应，从而使泄漏明显减少，达到提高船用柴油机曲轴轴封装置的密封性、延长工作寿命的效果。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案如下：

一种迷宫式密封刮油环，安装于船用柴油机曲轴轴封装置的罩壳的凹槽中，其特征在于，所述密封刮油环包括有由螺栓连接起来的上刮油环和下刮油环，该上刮油环和下刮油环为半圆环形，其对合连接后中间形成用于穿置所述曲轴的环孔，该密封刮油环沿油流方向的外侧为推力端，内侧为自由端，所述环孔位于该自由端的孔段为光孔，在所述环孔位于推力端的孔段的孔壁上设置有若干环形的节流齿。

所述的节流齿的齿高为15mm，齿间距为6mm，齿数为3，该节流齿的齿尖朝油流方向倾斜30°。

所述的迷宫式密封刮油环与曲轴之间的间隙配合为

在所述的下刮油环的下部设有多个贯穿各节流齿之间沟槽底部的泄油孔，该泄油孔的直径为8mm，数量为3个，所述罩壳上设有与该泄油孔相对应的回油孔。

所述的上刮油环的上部设有定位螺钉，所述罩壳上设有相应的对该定位螺钉限位的缺口。

所述的迷宫式密封刮油环的外周为一圆环凸台，该圆环凸台在自由端与推力端之间且与所述罩壳的凹槽相配合。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）明显减少了油介质的泄漏，提高了船用柴油机曲轴轴封装置的密封性和可靠性。

本发明的环孔内壁上设有多个节流齿，该节流齿与曲轴表面构成多个节流间隙，齿与齿之间又形成一系列涡流空腔（膨胀室）。当泄漏的润滑油流过节流间隙时，润滑油受到了一次节流作用，润滑油的压力和温度下降，而流速增加。润滑油经过节流间隙之后进入两节流齿之间较大的涡流空腔，润滑油在该空腔内容积突然增加，形成很强的旋涡，在容积比节流间隙大很多的涡流空腔中润滑油的速度几乎等于零，动能由于旋涡而全部转化为热量，去加热润滑油本身，因此，润滑油在涡流空腔内，温度又回到了节流之前，但压力却回升很少，仍然保持着流经节流间隙时的压力。如此，润滑油每经过一次节流间隙和随后的较大涡流空腔，就受到一次节流和扩容作用，由于涡流吸收了能量，润滑油的压力不断下降，比容及流速均增大，随着压力的降低，润滑油的泄漏减小。因此，本发明采用了迷宫式密封结构，利用涡流消耗油介质的动能，降低润滑油的压力，以产生磨阻效应和流束收缩效应，从而达到了减少润滑油向外泄漏的效果，提高了曲轴轴封装置的密封性和工作可靠性。

（2）所述迷宫式密封刮油环与曲轴之间存在有间隙，是非接触密封，因此没有固相摩擦，无需润滑，具有功耗少、维护简便、寿命长的优点，尤其适用于高温、高压、高速和大尺寸的密封工况。

（3）所述迷宫式密封刮油环的自由端一侧没有油沟，其与甩油环以面与面形式进行贴合，从而提高了刮油环的强度，有效地控制了罩壳的变形，增强了罩壳的密封性能。

附图说明

图1为船用柴油机曲轴轴封装置的结构示意图。

图2为图1的A部放大图。

图3为本发明的主视图。

图4为图3的左视剖面图。

图5为图4的B部放大图。

图6为本发明上下密封环连接处的放大图。

图7为罩壳的主视图。

图8为图7的左视剖面图。

图9为图7的C部放大图。

图10为图8的D部放大图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的阐述，但不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明提供了一种迷宫式密封刮油环，能够更好地密封船用柴油机的曲轴，减少润滑油泄漏。所谓迷宫式密封就是指，在转轴周围设置若干个依次排列的环行节流齿，齿与齿之间形成一系列节流间隙与涡流空腔，被密封介质在通过曲折的节流间隙时产生节流效应，从而达到阻漏的目的。

请参阅图1和图2，所述的迷宫式密封刮油环安装于船用柴油机曲轴轴封装置的罩壳03的凹槽32中（见图10），并且套置于所述曲轴02上，该迷宫式密封刮油环内侧的曲轴02上还套置有甩油环04，所述罩壳03固定于船用柴油机的机体01上，从而构成船用柴油机的曲轴轴封装置。

再请结合参阅图3和图4，沿甩油环04向所述迷宫式密封刮油环的方向是润滑油泄漏的油流方向（见图4中箭头所示方向），该迷宫式密封刮油环沿油流方向的外侧为推力端14，内侧为自由端13。图3和图4所示迷宫式密封刮油环包括有上刮油环1、下刮油环2和定位螺钉5。所述上刮油环1和下刮油环2均为半圆环形，其由螺栓3和螺母4在两侧连接起来，见图6，该上刮油环1和下刮油环2对合连接后，中间形成用于穿置所述曲轴02的环孔12。

所述环孔12位于所述自由端13的孔段为光孔，使迷宫式密封刮油环与甩油环04以面进行贴合，这样一方面可以提高刮油环的强度，有效地控制了罩壳03的变形，增强了罩壳03的密封性能，另外一方面在安装过程中，对迷宫式密封刮油环和甩油环04之间的间隙要求很高，因而这部分可以用来测量两者的间隙。

在所述环孔12位于推力端14的孔段的孔壁上设置有若干环形的节流齿15，该节流齿15在所述环孔12孔壁上所占有的长度就是所述迷宫式密封刮油环的密封段。该密封段的长度原则上受到较严格的限制，一般是给定的，见图5，本实施例中，节流齿15的齿数为3排，齿间距W为6mm。

请参阅图5，在所述节流齿15的齿与齿之间形成了一系列涡流空腔，即膨胀室，有关理论表明，膨胀室的深度对泄漏量有影响，深度越浅对减少泄漏量越有利，但深度在超过5—10mm的范围以后，其相关数几乎成为常数，就是说，深迷宫并不能提高密封性。然而考虑到大型船用柴油机润滑油流量比较大的实际情况和通过试验，本发明反常规地选择了较大的深度，见图5，所述的节流齿15的齿高H为15mm，也就是膨胀室的深度为15mm，达到了适合大型船舶柴油机的泄漏量减少最优化的效果。

参见图5，所述节流齿15的齿尖朝油流方向（见图4中箭头所示方向）倾斜30°，形成斜齿结构，从而比直齿对提高密封效果有更有利的影响，使油介质在膨胀室内的扩散更加彻底，减少透气效应，更有利于泄漏率的降低。

在所述节流齿15的齿顶与曲轴02表面形成了多个油介质泄漏的通道，即节流间隙，该节流间隙的形状及尺寸不仅决定节流效果而且对随后涡流空腔中介质的流动状况有显著影响，从而直接影响密封的性能。本实施例中，所述迷宫式密封刮油环与曲轴02之间的间隙配合为

请参阅图5，在所述的下刮油环2的下部设有多个贯穿各节流齿15之间沟槽底部的泄油孔16，本实施例中，该泄油孔16的直径为8mm，数量为3个。相应地，请参阅图8和图10，所述罩壳03上设有与该泄油孔16相对应的的回油孔33，使刮下来的润滑油流经该回油孔33再回到油底壳中。

请参阅图3和图4，所述的迷宫式密封刮油环的外周为一圆环凸台11，该圆环凸台11在自由端13与推力端14之间，用于与所述罩壳03内圈的凹槽32相配合，见图10。

所述的定位螺钉5设于所述上刮油环1的上部，对应地，请参阅图9，所述罩壳03上设有相应的缺口31对该定位螺钉5进行限位，既能保证迷宫式密封刮油环的安装定位，又能保证迷宫式密封刮油环不随曲轴02转动产生甩油现象。

本发明所述迷宫式密封刮油环安装时，先将该迷宫式密封刮油环套在曲轴02上，扳紧螺栓3和螺母4，转动迷宫式密封刮油环，保证迷宫式密封刮油环可以在曲轴02上自由转动，然后安装罩壳03，使迷宫式密封刮油环的圆环凸台11嵌在罩壳03内圈的凹槽32内，将定位螺钉5安放在罩壳03的缺口31内，扳紧罩壳03的连接面螺栓，再扳紧罩壳03与机体01的连接螺栓。

本发明采用直通型迷宫密封结构，使被密封的油介质在通过曲折的节流间隙时产生节流效应，利用涡流消耗油介质的动能，降低润滑油的压力，从而达到了减少润滑油向外泄漏的效果，提高了大型船用柴油机曲轴轴封装置的密封性和工作可靠性，有效地消除了船用柴油机轴封漏油的质量故障，减少了因轴封漏油而造成的火灾隐患、柴油机无法运转甚至报废等问题，也更有利于产品满足相关的环保法。所述迷宫式密封刮油环具有制造组装容易、成本低、维护方便、寿命长等优点，尤其适用于高温、高压、高速和大尺寸船用柴油机的曲轴轴封装置。

Claims (4)

1.一种迷宫式密封刮油环，安装于船用柴油机曲轴轴封装置的罩壳的凹槽中，其特征在于，所述密封刮油环包括有由螺栓连接起来的上刮油环和下刮油环，该上刮油环和下刮油环为半圆环形，其对合连接后中间形成用于穿置所述曲轴的环孔，该密封刮油环沿油流方向的外侧为推力端，内侧为自由端，所述环孔位于该自由端的孔段为光孔，在所述环孔位于推力端的孔段的孔壁上设置有若干环形的节流齿，该节流齿的齿高为15mm；

所述的节流齿的齿间距为6mm，齿数为3，该节流齿的齿尖朝油流方向倾斜30°；

所述的迷宫式密封刮油环与曲轴之间的间隙配合为

在所述的下刮油环的下部设有多个贯穿各节流齿之间沟槽底部的泄油孔，所述罩壳上设有与该泄油孔相对应的回油孔。

2.根据权利要求1所述的迷宫式密封刮油环，其特征在于，所述的泄油孔的直径为8mm，数量为3个。

3.根据权利要求1所述的迷宫式密封刮油环，其特征在于，所述的上刮油环的上部设有定位螺钉，所述罩壳上设有相应的对该定位螺钉限位的缺口。

4.根据权利要求1所述的迷宫式密封刮油环，其特征在于，所述的迷宫式密封刮油环的外周为一圆环凸台，该圆环凸台在自由端与推力端之间且与所述罩壳的凹槽相配合。