CN103994227A - 机械轴封 - Google Patents

Abstract

本发明为一种机械轴封，其包括有一设置在机械设备上的轴封座、一套设在转动轴上的轴套、一固定环及一第一密封组件，该第一密封组件位于机械设备中且靠近于作用液体侧，该第一密封组件包括有一带动环及一回转环，该回转环及带动环之间设置有弹簧、驱动销及单向滑动阻隔组件，该单向滑动阻隔组件包括有一第一密封环、一第二密封环及位于该第一密封环两侧的两间隔环，本发明通过结构上的设计使该第一密封组件的带动环与固定环之间形成液压作用区，因此可保持回转环与固定环之间适当的接触，且密封环仅能朝向间隔区相对移动，使作用液体中杂质不会与密封环产生磨擦及磨损，提供良好的密封效果。

Description

机械轴封

技术领域

本发明涉及一种密封装置，尤其涉及一种用于提供机械内部密封腔密封效果的机械轴封。

背景技术

现有技术安装在机械设备的密封腔(例如：泵)内的机械轴封，其通常设置在机械设备的旋转轴穿出密封腔的壳体一侧处，机械轴封可提供限制内部加压作用液体仅可停留在所设计的空间中流动的密封作用，避免液体流动至密封腔的壳体外造成损坏。

现有的机械轴封包括有一固定环、一第一密封组件及一第二密封组件，每一密封组件分别包括有一回转环及一带动环，带动环及回转环之间设置有相互抵顶的弹簧及结合该带动环及回转环的结合销，该第一密封组件设置在密封腔中靠近机械设备内部作用液体的一侧(以下称液体侧)，第二密封组件设置在密封腔中靠近壳体外的一侧(以下称为大气侧)，该两密封组件的回转环分别与该固定环的两端面相互抵靠接触形成两可相对摩擦转动的密封面，该两带动环与旋转轴相互结合且能够同步转动，通过相对接触及转动的两密封面隔离外侧的加压作用液体，提供加压作用液体不会泄漏至外部环境。当该两密封面相互接触摩擦时会使其温度提升，为了冷却机械轴封且有助于防止作用液体通过密封面，通常会在两密封面的内侧处形成一冷却室，并在冷却室内部填充有冷却液，通过冷却液导引至位于作用液体相反侧的密封面侧面处达到降温及润滑的效果。

通常在机械轴封的密封结构中，设有平衡压力的结构以导引加压作用液体的压力至液体端的带动环上，同时可导引位于内侧的冷却液压力至液体端的带动环内侧，如此有助于闭合密封面且提供密封面上保持足够的闭合力，以确保两密封面形成适当的密封状态，并且在密封组件间设置有密封环，通过密封环的阻挡及滑动而平衡作用液体的内向压力及冷却液的外向压力，且使旋转轴上所设的轴套与密封组件之间达成密封作用。

然而，现有技术中的机械轴封在运转一段时间后，作用液体中的杂质难免会沉积在第一密封组件的密封环的滑动空间，当该第一密封组件的回转环产生磨耗后，第一密封组件的带动环则朝向大气侧方向滑移，且当该冷却液的外向压力大于作用液体的内向压力时，第一密封组件中的密封环即维持在原位置而不会随第一密封组件的带动环一同移动，使该密封环相对于第一密封组件的带动环进行了朝向液体侧的移动，因此带动环上所附着的杂质即会随带动环一同移动并移动至密封环处并与其相磨擦，导致密封环产生磨损并降低其密封效果，令冷却液可能会溢出至作用液体中，因此，该问题确实有待加以改进。

发明内容

鉴于现有技术的机械轴封的密封环可相对带动环双向滑动，在朝向液体侧相对滑动时存有可能与杂质磨擦而磨损的疑虑，进而导致其密封效果降低的问题，本发明设计有一种机械轴封，其设有仅能相对带动环朝向大气侧滑动的密封组件，可达到防止作用液体中的杂质进入构件内部的发明目的。

本发明提供一种机械轴封，该机械轴封供安装在一机械设备上，该机械设备具有一固定壳体、一密封腔室及一旋转轴，该密封腔室具有一大气侧及一液体侧，该机械轴封包括有一轴封座、一轴套、一固定环、一第一密封组件、一第二密封组件及一单向滑动阻隔组件；

该轴封座固定在固定壳体上；该轴套套设固定在旋转轴上，该轴套的两端分别形成有一位于液体侧的第一端及一位于大气侧的第二端，在其第一端处形成有一台阶部分；固定环的外侧壁面固定在该轴封座中，该固定环套设于轴套上；

该第一密封组件包括有一第一带动环及一第一回转环；该第一带动环套设在该轴套的第一端以及该台阶部分上，该第一回转环套设在该轴套上且两端分别抵靠该第一带动环及该固定环的一侧面；

该第二密封组件设置在该转动轴的第二端处，该轴套、固定环、该第一密封组件及第二密封组件之间形成有一冷却室；

该单向滑动阻隔组件包括有一第一密封环及一第二密封环且设置在该第一带动环及轴套之间，该第一密封环、第二密封环与轴套之间的相对关系为固定，该第一密封环及第二密封环之间形成有一间隔区，该第一密封环及第二密封环仅能相对该第一带动环朝向间隔区位移。

所述的机械轴封，其中该单向滑动阻隔组件处于内向压力的状态时，内向压力推顶该第一密封环并朝向大气侧推顶该第一带动环，而在第一回转环及固定环的接触面上形成有一第一液压作用区；当在外向压力的状态时，外向压力朝向大气侧推顶该第一带动环，在第一回转环及固定环的接触面上形成有一第二液压作用区。

所述的机械轴封，其中该第一液压作用区的面积为第一回转环及固定环的接触面积的50%~100%，该第二液压作用区的面积为第一回转环及固定环的接触面积的50%~100%。

所述的机械轴封，其中该第一带动环上设有一卡止台阶及一扣环；

该单向滑动阻隔组件包括有一第一间隔环及一第二间隔环，该第一密封环为一橡胶环体且可滑动地套设在位于该轴套的台阶部分上，该第一间隔环及第二间隔环可滑动的套设在该轴套的台阶部分且分别位于该第一密封环的两侧，该第二间隔环抵靠于该卡止台阶，该第一间隔环抵顶于该扣环。

所述的机械轴封，其中该轴套的台阶部分的外环壁面上设有一外环槽，该外环槽的两侧形成有突出台阶部分外壁面的突缘，该两突缘的外径大于台阶部分的外径，该第二密封环套设于该外环槽上。

所述的机械轴封，其中该台阶部分的外环壁面上纵向穿插设置有一平衡孔。

通过上述技术手段的运用，在内向压力状态下，可通过作用液体的内向压力施加于单向滑动阻隔组件而产生有一第一液压作用区，使第一回转环及固定环间产生密封作用；在外向压力状态下，冷却液可流入至该第一带动环及该轴套的台阶部分之间并朝向大气侧方向推顶第一带动环，而形成有一第二液压作用区，借此保持第一回转环及固定环之间的密封作用；本发明的单向滑动阻隔组件的第一密封环可一直与第一带动环一同移动，即便处于外向压力的状态下，也只会朝向间隔区的方向移动，不会朝向液体侧相对移动，如此可防止第一密封环朝向液体侧移动，因此可避免密封环与作用液体中的污垢或颗粒产生磨擦及磨损，并有效避免污垢或颗粒进入到单向滑动阻隔组件处；当处于外向压力的状态下，该第二密封环可阻隔来自冷却液体的压力，由于该第二密封环仅能朝向间隔区方向移动，防止第二密封环与冷却液体中的杂质产生摩擦而磨损，因此可避免冷却液及其杂质等进入第二密封环处；当内向压力与外向压力交互变换时，本发明的机械轴封也能保有相同的密封状态，进而提供其构件具有应有的使用寿命，而能够维持本发明的机械轴封的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的剖面示意图。

图2为本发明的部分剖面示意图。

图3为本发明处于内向压力状态时的剖面示意图。

图4为本发明处于外向压力状态时的剖面示意图。

主要组件符号说明：

10      旋转轴

11      固定壳体

12      密封腔室

13      冷却室

20      轴封座

21      轴套

210     第一端

211     第二端

22      固定环

220     第一密封面

221     第二密封面

23      台阶部分

230     外环槽

231     突缘

232     平衡孔

233     内环槽

234     O型环

30      第一带动环

300     第一环壁

301     卡止台阶

302     第二环壁

303     弹簧槽

304     销槽

305     扣环

31      第一回转环

310     磨擦面

32      驱动销

33      弹簧

40      第二回转环

400     磨擦面

41      第二带动环

410     弹簧槽

42      弹簧

43      驱动销

50      单向滑动阻隔组件

51      第一密封环

52       第一间隔环

53      第二间隔环

54      第二密封环

Ａ、B   液压作用区

C       壁面

D       间隔区。

具体实施方式

本发明为一种机械轴封，请参阅图1所示，该机械轴封可供安装在一机械设备上，该机械设备可为一现有技术的泵，其具有一固定壳体11，该固定壳体11中具有一密封腔室12，密封腔室12内部可供容纳作用液体，密封腔室12在固定壳体11上形成有一开口，该开口的一侧为大气侧，密封腔室12内部为液体侧。在密封腔室12中可转动地设有一旋转轴10，该旋转轴10的一端穿出固定壳体11而位于大气侧处。本发明的机械轴封包括有一轴封座20、一轴套21、一固定环22、两密封组件及一单向滑动阻隔组件50。

该轴封座20以固定件固定在固定壳体11上且位于密封腔室12的开口处。

该轴套21为一中空圆管体且套设固定在旋转轴10上，该轴套21的两端分别形成有一第一端210及一第二端211，该第一端210位于密封腔室12中的液体侧处，该第二端211位于密封腔室12外的大气侧。该轴套21位于第一端210处的外环壁面突出形成有一台阶部分23，在该台阶部分23的外环壁面上设有一外环槽230，该外环槽230的两侧形成有突出台阶部分23外壁面的突缘231，该两突缘231的外径大于台阶部分23的外径。进一步在该台阶部分23的外环壁面上纵向穿插设置有一平衡孔232，该平衡孔232贯穿至该台阶部分23的内环壁面上。该轴套21位于第一端210处的外环壁面上凹设有一内环槽233，在该内环槽233中设置有一O型环234。

该固定环22为一圆环型的环状块体，该固定环22的外侧壁面固定在该轴封座20中，该固定环22套设在旋转轴10及轴套21的中段处，该固定环22的内侧环面与轴套21的外环壁面间具有一间距，该固定环22的两端面分别形成为一第一密封面220及一第二密封面221，该第一密封面220朝向液体侧，该第二密封面221朝向大气侧。

请参阅图1及图2所示，该第一密封组件包括有一第一带动环30及一第一回转环31。

该第一带动环30为一圆环型的环体，其套设在该轴套21的第一端210以及该台阶部分23上，该第一带动环30的朝向液体侧的一端外缘延伸形成有一第一环壁300，该第一环壁300的内侧环面上凹设有一卡止台阶301，该第一带动环30朝向大气侧的一端外缘延伸形成有一第二环壁302，该第一带动环30的一侧环面上分别设置有多个弹簧槽303及至少一销槽304，在该第一带动环30的第一环壁300上设置有一扣环305。在该销槽304及轴套21的台阶部分23的内侧端面上穿插设置驱动销32，该驱动销32使该第一带动环30可与轴套21同步转动。在这些弹簧槽303中设置弹簧33，这些弹簧33的两端分别弹性抵顶于台阶部分23的内侧端面及该弹簧槽303的槽面。

该第一回转环31为一圆环型的环状块体，其可移动地套设在该轴套21上且位于该第一带动环30及该固定环22之间，该第一回转环31的内环壁面与轴套21的外环壁面间具有一间距，该第一回转环31的外侧壁面与该第一带动环30的第二环壁302的内壁面以紧配合的方式相互结合，该第一回转环31的另一端为一磨擦面310并与该固定环22的第一密封面220相互抵顶。

请参阅图1所示，该第二密封组件包括有一第二回转环40及一第二带动环41；

该第二回转环40为一圆环型的环状块体，其可移动地套设在该轴套21的第二端211外壁面上且位于该固定环22的第二密封面221的一侧，该第二回转环40具有一磨擦面400并与该固定环22的第二密封面221相互抵顶。

该第二带动环41为一圆环型的环体，该第二带动环41结合固定在该轴套21的第二端211外壁面上，该第二带动环41朝向固定环22的一侧面上设有弹簧槽410，在该弹簧槽410中设有一弹簧42，该弹簧42的两端分别抵顶该弹簧槽410的槽面及该第二回转环40的一端面，在该第二回转环40及该第二带动环41之间穿插设置有驱动销43。

该单向滑动阻隔组件50包括有一第一密封环51、一第一间隔环52、一第二间隔环53及一第二密封环54，该第一密封环51为一橡胶环体且套设在位于该轴套21的第一端210的台阶部分23上；该第一间隔环52及第二间隔环53为圆环状的环体且分别可滑动的套设在该轴套21的第一端210的台阶部分23上，该第一间隔环52及第二间隔环53分别位于该滑动密封环51的两侧处，其中第一间隔环52抵顶于该扣环305，该第二间隔环53抵靠于卡止台阶301。该第二密封环54为一橡胶环体且套设在该外环槽230上。该第一密封环51与该平衡孔232之间的空间形成为一间隔区D。

该轴套21及固定环22、一第一密封组件及一第二密封组件之间的间距处形成有一冷却室13，在冷却室13内部设有冷却液。该机械设备内部的作用液体可被加压流动至密封腔室12中，当作用液体的液体压力大于冷却液的液体压力时，则产生内向的压力；当冷却液的液体压力大于作用液体的液体压力时，则产生外向的压力。

请参阅图3所示，当本发明的机械轴封处于内向压力的状态时，该内向压力朝向第一密封环51的方向推顶该第一密封环51，并通过第一密封环51移动推顶第二间隔环53，进而推顶该第一带动环30，推顶的压力可在磨擦面310及第一密封面220之间形成有一液压作用区A，该液压作用区A的面积为该磨擦面310及第一密封面220的接触面积的50%~100%，借此使该磨擦面310及第一密封面220在相对转动时保持一定压力相互抵顶磨擦，能够保持磨擦面310及第一密封面220之间的密封作用，进而防止作用液体泄漏进入冷却室13中。该单向滑动阻隔组件50中的第一密封环51由于位于液体侧且位于第一带动环30及轴套21之间，因此可防止作用液体由轴套21第一端210处进入冷却室13中，此外，当第一带动环30朝向大气侧位移时，该第一密封环51也会受内向压力的影响而随第一带动环30朝向大气侧位移，因此该第一密封环51仅能朝向间隔区D的方向移动，当作用液体中具有杂质且沉积在该轴套21的第一端210外壁面上时，由于第一密封环51不会朝向液体侧滑动，因此不会与杂质相互接触，而可维持其防漏的密封效果。

请配合参阅图4所示，当本发明的机械轴封处于外向压力的状态时，冷却液可流入至该第一带动环30及该轴套21的台阶部分23之间，冷却液位于弹簧槽303外侧处朝向大气侧方向推顶该第一带动环30的壁面C，借此在该磨擦面310及第一密封面220之间形成有一液压作用区B，该液压作用区B的面积为该磨擦面310及第一密封面220的接触面积的50%~100%，使该磨擦面310及第一密封面220在相对转动时相互抵顶磨擦，能够保持磨擦面310及第一密封面220之间的密封作用，并防止冷却液泄漏进入密封腔室12中。本发明的单向滑动阻隔组件50的第二密封环54可防止冷却液流出冷却室13外而流入密封腔室12中。此外，当第一带动环30朝向大气侧位移时，由于冷却液的压力不会影响至该第一密封环51，因此该第一密封环51仅能朝向间隔区D的方向移动，当作用液体中具有杂质且沉积在该轴套21的第一端210外壁面上时，由于第一密封环51不会朝向液体侧滑动，因此不会与杂质相互接触，能够避免其与污垢或颗粒产生磨擦及磨损，进而提供其构件可具有应有的使用寿命及防漏性能。

本发明当内向压力与外向压力交互变换时，由于该单向滑动阻隔组件50的第一密封环51及第二密封环54都只能朝向间隔区D的方向位移，因此仍可保有与前述的内向压力及外向压力状态下相同的密封状态。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述公开的技术内容作出一些更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种机械轴封，该机械轴封供安装在一机械设备上，该机械设备具有一固定壳体、一密封腔室及一旋转轴，该密封腔室具有一大气侧及一液体侧，该机械轴封包括有一轴封座、一轴套、一固定环、一第一密封组件、一第二密封组件及一单向滑动阻隔组件；

该轴封座固定在固定壳体上；该轴套套设固定在旋转轴上，该轴套的两端分别形成有一位于液体侧的第一端及一位于大气侧的第二端，在其第一端处形成有一台阶部分；固定环的外侧壁面固定在该轴封座中，该固定环套设于轴套上；

该第一密封组件包括有一第一带动环及一第一回转环；该第一带动环套设在该轴套的第一端以及该台阶部分上，该第一回转环套设在该轴套上且两端分别抵靠该第一带动环及该固定环的一侧面；

该第二密封组件设置在该转动轴的第二端处，该轴套、固定环、该第一密封组件及第二密封组件之间形成有一冷却室；

该单向滑动阻隔组件包括有一第一密封环及一第二密封环且设置在该第一带动环及轴套之间，该第一密封环、第二密封环与轴套之间的相对关系为固定，该第一密封环及第二密封环之间形成有一间隔区，该第一密封环及第二密封环仅能相对该第一带动环朝向间隔区位移。

2.根据权利要求1所述的机械轴封，其中该单向滑动阻隔组件处于内向压力的状态时，内向压力推顶该第一密封环并朝向大气侧推顶该第一带动环，而在第一回转环及固定环的接触面上形成有一第一液压作用区；当在外向压力的状态时，外向压力朝向大气侧推顶该第一带动环，在第一回转环及固定环的接触面上形成有一第二液压作用区。

3.根据权利要求2所述的机械轴封，其中该第一液压作用区的面积为第一回转环及固定环的接触面积的50%~100%，该第二液压作用区的面积为第一回转环及固定环的接触面积的50%~100%。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的机械轴封，其中该第一带动环上设有一卡止台阶及一扣环；

单向滑动阻隔组件包括有一第一间隔环及一第二间隔环，该第一密封环为一橡胶环体且可滑动地套设在位于该轴套的台阶部分上，该第一间隔环及第二间隔环可滑动的套设在该轴套的台阶部分且分别位于该第一密封环的两侧，该第二间隔环抵靠于该卡止台阶，该第一间隔环抵顶于该扣环。

5.根据权利要求4所述的机械轴封，其中该轴套的台阶部分的外环壁面上设有一外环槽，该外环槽的两侧形成有突出于台阶部分外壁面的突缘，该两突缘的外径大于台阶部分的外径，该第二密封环套设于该外环槽上。

6.根据权利要求5所述的机械轴封，其中该台阶部分的外环壁面上纵向穿插设置有一平衡孔。