CN103883733A - 带弹性密封环的单端面机械密封和双端面机械密封 - Google Patents
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Abstract
带弹性密封环的单端面机械密封和双端面机械密封，用来防止工作容器内部具有一定压力的流体沿着贯穿工作容器的旋转轴向工作容器外部泄漏，它包括套装于旋转轴上的轴套、位于轴套外围的密封箱体和置于密封箱体与轴套之间的摩擦副，摩擦副包括浮动环组件和固定环组件，浮动环组件中的浮动摩擦环是借助置于浮动摩擦环外侧的弹性密封环和低压侧的密封环靠件以及顶在浮动摩擦环非摩擦端的弹簧实现密封浮动支撑的，其浮动摩擦环的浮动效果好，在旋转轴的跳动或摆动较大的情况下也可以保持良好密封，而且零部件制造难度小成本降低，同时减小了机械密封从而方便设计和安装也节省材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种带弹性密封环的单端面机械密封，用来防止工作容器内部具有一定压力的流体沿着贯穿工作容器的旋转轴向工作容器外部泄漏，它包括套装于旋转轴上的轴套、位于轴套外围的密封箱体和置于密封箱体与轴套之间的一对摩擦副。
本发明还涉及一种带弹性密封环的双端面机械密封，与上述带弹性密封环的单端面机械密封相比，主要区别是置于密封箱体与轴套之间的上述一对摩擦副改为二对摩擦副。
背景技术
机械密封又称端面密封，已有100多年的使用历史，是旋转轴用动密封，在旋转轴穿过机器壳体的部位设置机械密封可防止工作容器内部具有一定压力的流体沿着贯穿工作容器壳体的旋转轴向机器外部泄漏。图1是现有机械密封结构示意图，它包括套装于旋转轴上的轴套、位于轴套外围的密封箱体和置于密封箱体与轴套之间的一对摩擦副。一对摩擦副包括浮动环组件和固定环组件。浮动环组件中的浮动摩擦环是借助其支撑座和支撑座与轴套之间的O形弹性密封圈以及对支撑座起支撑作用的弹簧等部件实现密封浮动支撑的。固定环组件中的固定摩擦环是借助其与法兰之间的O形弹性密封圈和其上的压板等部件实现密封支撑的。安装机械密封是通过法兰及O形弹性密封圈再加上法兰周边均布的通孔借助螺栓等连接件紧固定位在工作容器上部，这时工作容器侧为高压侧，机械密封上部为大气低压侧，而通过封液出入口进入密封箱体内的封液可以对摩擦副的摩擦端面进行冷却和润滑，工作时固定环组件与密封箱体不动，而浮动环组件和轴套一起随旋转轴运转。
上述现有技术中，浮动环组件所包括的浮动摩擦环、支撑座、弹簧座和轴套等都是柱面配合，加上O形弹性密封圈对与其接触的两侧表面精度以及自身变形量的要求都很严格，这些因素导致了浮动摩擦环的浮动范围受到限制，当旋转轴出现不大的跳动或摆动时，摩擦副的摩擦端面不能保持良好的贴合密封，引起泄漏，而且上述机械密封零部件制造难度大成本高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种带弹性密封环的单端面机械密封和双端面机械密封，其浮动环组件的浮动效果好，在旋转轴的跳动或摆动较大的情况下也可以保持良好密封，而且零部件制造难度小成本降低，同时减小了机械密封尺寸，从而方便设计和安装也节省材料。
为解决上述技术问题，本发明带弹性密封环的单端面机械密封包括套装于旋转轴上的轴套、位于轴套外围的密封箱体和置于密封箱体与轴套之间的一对摩擦副，所述密封箱体包括上部的上盖和中部的柱筒以及下部的法兰，所述一对摩擦副包括一个浮动环组件和一个固定环组件，浮动环组件中的浮动摩擦环是借助置于浮动摩擦环外侧的弹性密封环和低压侧的密封环靠件以及顶在浮动摩擦环非摩擦端的弹簧实现密封浮动支撑的。弹性密封环的低压侧为平面紧靠密封环靠件，高压侧内外圆均设计成楔形，内圆表面与浮动摩擦环的外圆表面密封连接，外圆表面与柱筒内圆表面密封连接，密封环靠件通过外圆安装定位在柱筒内圆表面，内圆与浮动摩擦环外圆之间保留的间隙根据浮动摩擦环设计的浮动幅度以及弹性密封环在该处的抗压能力确定。若干均布的弹簧由法兰上对应浮动摩擦环的位置设计的盲孔定位。固定环组件中的固定摩擦环是借助置于固定摩擦环内侧的弹性密封环和低压侧的密封环靠件实现密封固定支撑的。弹性密封环的低压侧为平面紧靠密封环靠件，高压侧内外圆均设计成楔形，外圆表面与固定摩擦环的内圆表面密封连接，内圆表面与轴套外圆表面密封连接，密封环靠件通过内圆安装定位在轴套外圆表面。工作时固定环组件和轴套一起随旋转轴运转，而浮动环组件与不动的密封箱体连接，弹簧的初始压力保证了浮动摩擦环和固定摩擦环之间的摩擦端面的贴合，来自工作容器高压侧的压力作用在浮动环组件中的弹性密封环和固定环组件中的弹性密封环，使得工作容器高压侧与封液和大气测完全密封隔离，随着压力增高，弹性密封环内外圆的楔形设计使其密封能力自然提高，浮动摩擦环和固定摩擦环之间的摩擦端面贴合力也随之增高以适应高压密封的要求。又由于浮动环组件的密封环靠件内圆与浮动摩擦环外圆之间根据工况设计保留了需要的间隙加之弹性密封环的变形性能，使得浮动摩擦环具有良好的浮动能力以适应旋转轴运转时出现的跳动或摆动。
为解决上述技术问题，本发明带弹性密封环的双端面机械密封包括套装于旋转轴上的轴套、位于轴套外围的密封箱体和置于密封箱体与轴套之间的二对摩擦副，所述密封箱体包括上部的上盖和中部的柱筒以及下部的法兰，所述二对摩擦副分别包括一个浮动环组件和一个固定环组件，浮动环组件中的浮动摩擦环是借助置于浮动摩擦环外侧的弹性密封环和低压侧的密封环靠件以及顶在浮动摩擦环非摩擦端的弹簧实现密封浮动支撑的。弹性密封环的低压侧为平面紧靠密封环靠件，高压侧内外圆均设计成楔形，内圆表面与浮动摩擦环的外圆表面密封连接，外圆表面与柱筒内圆表面密封连接，密封环靠件通过外圆安装定位在柱筒内圆表面，内圆与浮动摩擦环外圆之间保留的间隙根据浮动摩擦环设计的浮动幅度以及弹性密封环在该处的抗压能力确定。若干均布的弹簧由位于二个浮动摩擦环中间并安装定位在柱筒内表面的弹簧支座定位。固定环组件中的固定摩擦环是借助置于固定摩擦环内侧的弹性密封环和低压侧的密封环靠件实现密封固定支撑的。弹性密封环的低压侧为平面紧靠密封环靠件，高压侧内外圆均设计成楔形，外圆表面与固定摩擦环的内圆表面密封连接，内圆表面与轴套外圆表面密封连接，密封环靠件通过内圆安装定位在轴套外圆表面。工作时二个固定环组件和轴套一起随旋转轴运转，而二个浮动环组件与不动的密封箱体连接，弹簧的初始压力保证了二个浮动摩擦环和与其对应的二个固定摩擦环之间的摩擦端面的贴合，通过封液出入口注入密封箱体内的封液高于工作容器内的压力，对于带弹性密封环的双端面机械密封而言，高压侧是封液所在的位置，而工作容器侧和大气侧均为低压侧，封液对摩擦副的摩擦端面进行冷却和润滑的同时还起到加压作用，这个压力作用在浮动环组件中的弹性密封环和固定环组件中的弹性密封环，使得工作容器与封液以及封液与大气测完全密封隔离，随着压力增高，弹性密封环内外圆的楔形设计使其密封能力自然提高，浮动摩擦环和固定摩擦环之间的摩擦端面贴合力也随之增高以适应高压密封的要求。又由于浮动环组件的密封环靠件内圆与浮动摩擦环外圆之间根据工况设计保留了需要的间隙加之弹性密封环的变形性能，使得浮动摩擦环具有良好的浮动能力以适应旋转轴运转时出现的跳动或摆动。
带弹性密封环的双端面机械密封比带弹性密封环的单端面机械密封增加了一道密封作用，起到了双保险功能，密封更安全可靠。
本发明的有益效果是提供的带弹性密封环的单端面机械密封和双端面机械密封浮动摩擦环的浮动效果好，在旋转轴的跳动或摆动较大的情况下也可以保持良好密封，而且零部件制造难度小成本降低，同时减小了机械密封从而方便设计和安装也节省材料。
附图说明
图1是现有技术机械密封结构示意图。
图2是本发明带弹性密封环的单端面机械密封结构示意图。
图3是本发明带弹性密封环的双端面机械密封结构示意图。
图4是图2中左半部分圆圈区域放大示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明对于现有技术所作出的改进，在对本发明带弹性密封环的单端面机械密封和双端面机械密封进行详细说明之前，先对背景技术部分所提到现有技术结合附图加以说明。
图1所示的现有机械密封结构包括套装于旋转轴4上的轴套1、位于轴套1外围的密封箱体2和置于密封箱体2与轴套1之间的一对摩擦副3。摩擦副3包括浮动环组件31和固定环组件32。浮动环组件31中的浮动摩擦环311是借助其支撑座316和支撑座316与轴套1之间的O形弹性密封圈315以及对支撑座316起支撑作用的弹簧313等部件实现密封浮动支撑的。固定环组件32中的固定摩擦环321是借助其与法兰23之间的O形弹性密封圈324和其上的压板325等部件实现密封支撑的。浮动摩擦环311和固定摩擦环321贴合摩擦密封形成摩擦端面。安装机械密封是通过法兰23及O形弹性密封圈234再加上法兰23周边均布的通孔231借助螺栓等连接件密封紧固定位在下方的工作容器上部，这时工作容器侧5为高压侧，机械密封上部为大气侧6，也就是低压侧，而通过封液出入口222进入密封箱体2内的封液8可以对摩擦副3的摩擦端面进行冷却和润滑，工作时通过紧固件11将轴套1紧固定位在旋转轴4上，并释放限位板24使得轴套1与箱体2之间可自由转动，固定环组件32与密封箱体2不动，而浮动环组件31和轴套1一起随旋转轴4运转。
上述现有技术中，浮动环组件31所包括的浮动摩擦环311、支撑座316、弹簧座317，和轴套1等都是柱面配合，加上O形弹性密封圈315对与其接触的两侧表面精度以及自身变形量的要求都很严格，这些因素导致了浮动摩擦环311的浮动范围受到限制，当旋转轴4出现不大的跳动或摆动时，摩擦副3的摩擦端面不能保持良好的贴合密封，引起泄漏，而且上述机械密封零部件制造难度大成本高。
图2所示的本发明带弹性密封环的单端面机械密封具体实施方式的结构包括套装于旋转轴4上的轴套1、位于轴套1外围的密封箱体2和置于密封箱体2与轴套1之间的一对摩擦副3，所述密封箱体2包括上部的上盖21和中部的柱筒22以及下部的法兰23，所述摩擦副3包括一个浮动环组件31和一个固定环组件32，浮动环组件31中的浮动摩擦环311是借助置于浮动摩擦环311外侧的弹性密封环312和低压侧的密封环靠件314以及顶在浮动摩擦环311非摩擦端的弹簧313实现密封浮动支撑的。弹性密封环312的低压侧，也就是封液8所在的一侧，为于面紧靠密封环靠件314，弹性密封环312的工作容器侧5的高压侧内外圆均设计成楔形，其内圆表面与浮动摩擦环311的外圆表面密封连接，其外圆表面与柱筒22内圆表面密封连接，密封环靠件314通过外圆安装定位在柱筒22内圆表面，内圆与浮动摩擦环311外圆之间保留的间隙根据浮动摩擦环311设计的浮动幅度以及弹性密封环312在该处的抗压能力确定。若干均布的弹簧313由法兰23上对应浮动摩擦环311的位置设计的盲孔定位。固定环组件32中的固定摩擦环321是借助置于固定摩擦环321内侧的弹性密封环322和低压侧的密封环靠件323实现密封固定支撑的。弹性密封环322的低压侧为平面紧靠密封环靠件323，高压侧内外圆均设计成楔形，外圆表面与固定摩擦环321的内圆表面密封连接，内圆表面与轴套1外圆表面密封连接，密封环靠件323通过内圆安装定位在轴套1外圆表面。工作时固定环组件32和轴套1一起随旋转轴4运转，而浮动环组件31与密封箱体2连接，弹簧313的初始压力保证了浮动摩擦环311和固定摩擦环321之间的摩擦端面的贴合，来自工作容器侧5的高压力作用在浮动环组件31中的弹性密封环312和固定环组件中的弹性密封环322，使得工作容器侧5与封液8和大气测6完全密封隔离，随着压力增高，弹性密封环(312；322)内外圆的楔形设计使其密封能力自然提高，浮动摩擦环311和固定摩擦环321之间的摩擦端面贴合力也随之增高以适应高压密封的要求。又由于浮动环组件31的密封环靠件314内圆与浮动摩擦环311外圆之间根据工况设计保留了需要的间隙加之弹性密封环312的变形性能，使得浮动摩擦环311具有良好的浮动能力以适应旋转轴4运转时出现的跳动或摆动。
图3所示的本发明带弹性密封环的双端面机械密封具体实施方式的结构包括套装于旋转轴4上的轴套1、位于轴套1外围的密封箱体2和置于密封箱体2与轴套1之间的二对摩擦副(3；7)，所述密封箱体2包括上部的上盖21和中部的柱筒22以及下部的法兰23，所述二对摩擦副(3；7)分别包括一个浮动环组件(31；71)和一个固定环组件(32；72)，浮动环组件(31；71)中的浮动摩擦环(311；711)是借助置于浮动摩擦环(311；711)外侧的弹性密封环(312；712)和低压侧的密封环靠件(314；714)以及顶在浮动摩擦环(311；711)非摩擦端的弹簧313实现密封浮动支撑的。弹性密封环(312；712)的低压侧为平面紧靠密封环靠件(314；714)，高压侧内外圆均设计成楔形，内圆表面与浮动摩擦环(311；711)的外圆表面密封连接，外圆表面与柱筒22内圆表面密封连接，密封环靠件(314；714)通过外圆安装定位在柱筒22内圆表面，内圆与浮动摩擦环(311：711)外圆之间保留的间隙根据浮动摩擦环(311；711)设计的浮动幅度以及弹性密封环(312；712)在该处的抗压能力确定。若干均布的弹簧313由位于浮动摩擦环(311：711)中间并安装定位在柱筒22内表面的弹簧支座318定位。固定环组件(32；72)中的固定摩擦环(321：721)是借助置于固定摩擦环(321；721)内侧的弹性密封环(322；722)和低压侧的密封环靠件(323；723)实现密封固定支撑的。弹性密封环(322：722)的低压侧为平面紧靠密封环靠件(323；723)，高压侧内外圆均设计成楔形，外圆表面与固定摩擦环(321；721)的内圆表面密封连接，内圆表面与轴套1外圆表面密封连接，密封环靠件(323；723)通过内圆安装定位在轴套1外圆表面。工作时二个固定环组件(32；72)和轴套1一起随旋转轴4运转，而二个浮动环组件(31；71)与固定的密封箱体2连接，弹簧313的初始压力保证了二个浮动摩擦环(311；711)和与其对应的二个固定摩擦环(321；721)之间的摩擦端面的贴合，通过封液出入口222注入密封箱体2内的封液8的压力高于工作容器侧5的压力，对于带弹性密封环的双端面机械密封而言，高压侧是封液8所在的位置，而工作容器侧5和大气侧6均为低压侧，封液8对摩擦副(3；7)的摩擦端面进行冷却和润滑的同时还起到加压作用，这个压力作用在浮动环组件(31；71)中的弹性密封环(312；712)和固定环组件(32；72)中的弹性密封环(322；722)，使得工作容器侧5与封液8以及封液8与大气测6完全密封隔离，随着压力增高，弹性密封环(312；712；322；722)内外圆的楔形设计使其密封能力自然提高，浮动摩擦环(311；711)和固定摩擦环(321；721)之间的摩擦端面贴合力也随之增高以适应高压密封的要求。又由于浮动环组件(31：71)的密封环靠件(314；714)内圆与浮动摩擦环(311；711)外圆之间根据工况设计保留了需要的间隙加之弹性密封环(312；712)的变形性能，使得浮动摩擦环(311；711)具有良好的浮动能力始终与固定摩擦环(321：721)保持贴合密封以适应旋转轴运转时出现的跳动或摆动。
Claims (10)
1.一种带弹性密封环的单端面机械密封，包括套装于旋转轴(4)上的轴套(1)、位于轴套(1)外围的密封箱体(2)和置于密封箱体(2)与轴套(1)之间的一对摩擦副(3)，所述密封箱体(2)包括上部的上盖(21)和中部的柱筒(22)以及下部的法兰(23)，所述摩擦副(3)包括一个浮动环组件(31)和一个固定环组件(32)，其特征在于浮动环组件(31)中的浮动摩擦环(311)是借助置于浮动摩擦环(311)外侧的弹性密封环(312)和低压侧的密封环靠件(314)以及顶在浮动摩擦环(311)非摩擦端的弹簧(313)实现密封浮动支撑的。
2.根据权利要求1所述一种带弹性密封环的单端面机械密封，其特征在于所述弹性密封环(312)的低压侧为平面紧靠密封环靠件(314)，高压侧内外圆均设计成楔形，内圆表面与浮动摩擦环(311)的外圆表面密封连接，外圆表面与柱筒(22)内圆表面密封连接，密封环靠件(314)通过外圆安装定位在柱筒(22)内圆表面，内圆与浮动摩擦环(311)外圆之间保留的间隙根据浮动摩擦环(311)设计的浮动幅度以及弹性密封环(312)在该处的抗压能力确定。
3.根据权利要求1所述一种带弹性密封环的单端面机械密封，其特征在于固定环组件(32)中的固定摩擦环(321)是借助置于固定摩擦环(321)内侧的弹性密封环(322)和低压侧的密封环靠件(323)实现密封固定支撑的。
4.根据权利要求3所述一种带弹性密封环的单端面机械密封，其特征在于所述弹性密封环(322)的低压侧为平面紧靠密封环靠件(323)，高压侧内外圆均设计成楔形，外圆表面与固定摩擦环(321)的内圆表面密封连接，内圆表面与轴套(1)外圆表面密封连接，密封环靠件(323)通过内圆安装定位在轴套(1)外圆表面。
5.根据权利要求1所述一种带弹性密封环的单端面机械密封，其特征在于若干均布的弹簧(313)由法兰(23)上对应浮动摩擦环(311)的位置设计的盲孔定位。
6.一种带弹性密封环的双端面机械密封，包括套装于旋转轴(4)上的轴套(1)、位于轴套(1)外围的密封箱体(2)和置于密封箱体(2)与轴套(1)之间的二对摩擦副(3；7)，所述密封箱体(2)包括上部的上盖(21)和中部的柱筒(22)以及下部的法兰(23)，所述二对摩擦副(3；7)分别包括一个浮动环组件(31：71)和一个固定环组件(32：72)，其特征在于浮动环组件(31；71)中的浮动摩擦环(311；711)是借助置于浮动摩擦环(311；711)外侧的弹性密封环(312；712)和低压侧的密封环靠件(314；714)以及顶在浮动摩 擦环(311；711)非摩擦端的弹簧(313)实现密封浮动支撑的。
7.根据权利要求6所述一种带弹性密封环的双端面机械密封，其特征在于所述弹性密封环(312；712)的低压侧为平面紧靠密封环靠件(314；714)，高压侧内外圆均设计成楔形，内圆表面与浮动摩擦环(311；711)的外圆表面密封连接，外圆表面与柱筒(22)内圆表面密封连接，密封环靠件(314；714)通过外圆安装定位在柱筒(22)内圆表面，内圆与浮动摩擦环(311；711)外圆之间保留的间隙根据浮动摩擦环(311：711)设计的浮动幅度以及弹性密封环(312；712)在该处的抗压能力确定。
8.根据权利要求6所述一种带弹性密封环的双端面机械密封，其特征在于固定环组件(32；72)中的固定摩擦环(321；721)是借助置于固定摩擦环(321；721)内侧的弹性密封环(322；722)和低压侧的密封环靠件(323；723)实现密封固定支撑的。
9.根据权利要求8所述一种带弹性密封环的双端面机械密封，其特征在于所述弹性密封环(322；722)的低压侧为平面紧靠密封环靠件(323；723)，高压侧内外圆均设计成楔形，外圆表面与固定摩擦环(321；721)的内圆表面密封连接，内圆表面与轴套(1)外圆表面密封连接，密封环靠件(323；723)通过内圆安装定位在轴套(1)外圆表面。
10.根据权利要求6所述一种带弹性密封环的双端面机械密封，其特征在于若干均布的弹簧(313)由位于二个浮动摩擦环(311：711)中间并安装定位在柱筒(22)内表面的弹簧支座(318)定位。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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Address after: 325019 No. 28, Pujiang Road, Lucheng District, Wenzhou, Zhejiang. Patentee after: Zhejiang the Great Wall mixing equipment Limited by Share Ltd Address before: 325019 No. 28, Pujiang Road, Lucheng District, Wenzhou, Zhejiang. Patentee before: Zhejiang Great Wall Reducer Co., Ltd. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
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Granted publication date: 20160330 Termination date: 20200303 |
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