CN104061328A - 一种具有自润滑性能的机械密封 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有自润滑性能的机械密封，属于机械技术领域。它解决了现有的易磨损、安装空间大的问题。本发明包括动环座和静环座，在动环座上安装有动环，在静环座上安装有静环，静环与静环座之间设置有支架，支架内安装有波形弹簧，支架包括第一折弯部、第二折弯部及凹槽部，第一折弯部套设在静环的外圆上，第二折弯部抵靠在静环上，静环座包括外侧壁、内侧壁和连接外侧壁和内侧壁的底部，外侧壁和内侧壁均与底部垂直，凹槽部紧贴并密封内侧壁和底部，波形弹簧套设在支架上且两端分别抵靠在底部和第二折弯部上，波形弹簧推动静环抵紧到动环上，动环为微孔碳化硅环。本发明具有安装空间小、稳定性好，使用寿命长的优点。

Description

一种具有自润滑性能的机械密封

技术领域

本发明涉及一种机械密封，特别是一种具有自润滑性能的机械密封。

背景技术

中国专利CN201196263Y公开了一种机械密封装置,包括动环组件以及由静环和静环垫组成的静环组件,静环组件和泵体紧配合,橡胶波纹管的一端与轴紧配合,弹簧座与橡胶波纹管该端紧配合,动环一端面与静环一端面紧靠,内衬环一端设有轴向凹槽,动环一端面设有轴向凹腔,动环座一端有径向收口,动环座一端的径向收口和动环座另一端与轴垂直的端面将动环、橡胶波纹管和内衬环轴向压紧,锥形弹簧一端抵紧在弹簧座的一个台阶面上,另一端抵紧在内衬环的轴向凹槽内。

上述的发明采用锥形弹簧压紧，压紧力不均匀，静环与动环之间没有润滑，易磨损，结构不够稳定。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种安装空间小、稳定性好，使用寿命长的具有自润滑性能的机械密封。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种具有自润滑性能的机械密封，包括套设在转轴上的动环座和静环座，在动环座上安装有动环，所述静环座上安装有静环，所述静环与静环座之间设置有支架，所述支架内安装有波形弹簧，其特征在于，所述支架包括第一折弯部、与第一折弯部相垂直的第二折弯部及垂直并连接至第二折弯部的凹槽部，所述第一折弯部套设在静环的外圆上，所述第二折弯部抵靠在静环上，所述静环座包括外侧壁、内侧壁和连接外侧壁和内侧壁的底部，所述外侧壁和内侧壁均与底部垂直，所述凹槽部紧贴并密封内侧壁和底部，所述波形弹簧套设在支架上且两端分别抵靠在底部和第二折弯部上，所述波形弹簧推动静环抵紧到动环上，所述动环为微孔碳化硅环。

本发明在初始状态下，机械对外输出的转轴上设置有机械密封用以封闭机械内部的油液泄露，转轴转动，动环在动环座的带动下转动，与静环产生摩擦，由于动环采用微孔碳化硅环，存在微小细孔，自身带有润滑性能，与静环配合不容易吸住，在静环的另一侧，支架顶紧在静环的端面上，在支架与静环座之间设置波形弹簧，弹簧力矩均匀，稳定性好，动环的转动使静环产生切向力，波形弹簧可将静环抵紧到动环上，且能消除部分动环与静环的震动，保持系统的稳定。

在上述的一种具有自润滑性能的机械密封中，在第一折弯部和第二折弯部的外表面上套设有弹簧座，所述波形弹簧抵紧在弹簧座上。

在上述的一种具有自润滑性能的机械密封中，所述凹槽部内设置有凹槽，所述凹槽内安装有衬圈，衬圈的两端分别抵靠在第二折弯部和凹槽的一侧壁上，侧壁的外表面抵紧至底部，所述弹簧座抵靠在衬圈上。

在上述的一种具有自润滑性能的机械密封中，所述凹槽内设置有定位环，所述定位环与第二折弯部之间形成定位凹槽，衬圈的截面绕转轴的轴线中心对称，其一侧的截面呈平置的“Z”字形，衬圈的一折边安装在定位凹槽内，另一折边抵靠在侧壁上。

在上述的一种具有自润滑性能的机械密封中，所述静环座上还包括安装部，所述安装部一端连接到内侧壁，另一端为自由端，安装部的外径小于内侧壁的外径，所述静环安装在安装部上。

在上述的一种具有自润滑性能的机械密封中，所述静环的截面绕转轴的轴线中心对称，所述截面呈平置的“凸”字形，包括本体部和从本体部上凸出的密封部，所述本体部安装在安装部上，所述密封部抵紧到动环上且与动环面密封。

在上述的一种具有自润滑性能的机械密封中，所述本体部的宽度小于安装部的宽度，所述本体部的端部与安装部的端部平齐。

在上述的一种具有自润滑性能的机械密封中，所述动环座包括环槽部和圆筒部，所述环槽部内固连有动环套，所述动环套包裹并密封住动环的另一端面及外周面，在圆筒部的内部设置有连接部，所述连接部的内径小于圆筒部的内径，所述连接部紧配到转轴上，圆筒部的端部设置成喇叭状。

在上述的一种具有自润滑性能的机械密封中，所述圆筒部的外径小于安装部的内径，在圆筒部和安装部之间形成一细长空腔，所述圆筒部的喇叭端设置在安装部与内侧面的连接处。

在上述的一种具有自润滑性能的机械密封中，所述微孔碳化硅环采用粉末冶金工艺加工而成，其内部存在微小空隙。

与现有技术相比，本发明具有以下几个优点:

1、动环采用微孔碳化硅环，自身带有自润滑的性能，润滑系数好，使用寿命长，与静环配合使用不易吸住导致卡死或磨损严重。

2、采用波形弹簧，结构紧凑，轴向距离短，弹簧力矩均匀稳定，安装方便。

3、在支架的凹槽上设置衬圈，将支架顶紧到静环上，并将支架顶紧在底部，结构稳定。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中A处的放大结构示意图。

图3是本发明中静环座的结构示意图。

图4是本发明中支架的结构示意图。

图中，10、动环座；11、动环；12、环槽部；13、动环套；14、连接部；15、圆筒部；20、静环；21、本体部；22、密封部；30、弹簧座；40、静环座；41、外侧壁；42、底部；43、内侧壁；44、安装部；50、波形弹簧；60、衬圈；70、支架；71、第一折弯部；72、第二折弯部；73、定位环；74、凹槽部；75、凹槽；76、定位凹槽；80、细长空腔；81、储油空间；。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1和图2所示，本发明涉及的一种具有自润滑性能的机械密封，包括套设在转轴上的动环座10、安装在动环座10一端的动环11，在动环座10的另一端设有静环座40，静环座40上安装有静环20，静环20与静环座40之间设置有支架70，支架70内安装有弹簧。

如图1和图3所示，静环座40上设有底部42、外侧壁41和内侧壁43，外侧壁41和内侧壁43分别连接到底部42上且与底部42垂直，三者构成一凹槽空间，在内侧壁43的端部设有安装部44，内侧壁43与安装部44之间采用圆弧过渡，安装部44的另一端为自由端，安装部44的外径小于内侧壁43的外径，静环20安装在安装部44上。静环座40设置凹槽空间，安装方便，密封性好，安装空间大，在内侧壁43上设置安装部44，安装部44的外径小于内侧壁43的外径，使安装部44与内侧壁43分开，可以提高安装部44的加工精度，降低整体的加工难度。

如图1和图2所示，静环20的截面绕转轴的轴线中心对称，截面呈倒放的“凸”字形，包括本体部21和从本体部21上凸出的密封部22，本体部21安装在安装部44上，密封部22抵紧到动环11上且与动环11面匹配，本体部21的宽度小于安装部44的宽度，本体部21上与密封部22相交的端面与安装部44的端部平齐。静环20截面设置成倒放的“凸”字形，整体受力均匀，加工简单，密封部22与动环11配合面容易整形，本体部21、安装部44和支架70之间形成了一个储油的空间，油液从静环20与安装部44的缝隙中进入到储油空间81，支架70在波形弹簧50的作用下将油液密封在储油空间81内。

如图1和图4所示，支架70由若干直径不等的圆环组成，支架70的截面绕转轴的轴线中心对称，截面呈“乙”字形，包括第一折弯部71、垂直于第一折弯部71的第二折弯部72、垂直于第二折弯部72的凹槽部74，第一折弯部71套设在本体部21的外圆上，第二折弯部72抵靠在本体部21的端面上，凹槽部74贴紧到内侧壁43上，在凹槽部74内设置有凹槽75，凹槽部74的侧壁抵紧到底部42。

在支架70的第一折弯部71和第二折弯部72的外表面上套设有弹簧座30，弹簧座30由刚性材料制成，弹簧座30的截面绕转轴的轴线中心对称，截面呈水平放置的“Z”字形，弹簧座30的末端与支架70的凹槽部74平行，两端分别抵紧在弹簧座30和底部42上的弹簧为波形弹簧50，波形弹簧50套设在弹簧座30的末端上。设置了刚性的弹簧座30，加强了波形弹簧50与支架70的接触面的刚性，使支架70变形小，受力均匀，设置成“Z”字形，波形弹簧50套设在支架70上时，安装方便，定位准确。

波形弹簧50可分两种：

1、连续绕制波峰交错型波形弹簧50,该系列弹簧的特点是能在较小的安装空间内提供理想的弹力,比一般的螺旋弹簧节省50％的空间；

2、带平圈的波峰交错型波形弹簧50,除了拥有连续绕制波峰交错型波形弹簧50的优点外,由于弹簧的两端有平圈,相当于加了两个垫圈,因此弹簧在使用过程中的弹力更加均匀。

如图1和图2所示，凹槽75内设置有定位环73，定位环73与第二折弯部72之间形成定位凹槽76，衬圈60的截面绕轴线对称，截面呈倒放的“Z”字形，其一端扣入定位凹槽76内且折弯的端面抵靠在第二折弯部72，另一端折弯的端面抵靠在凹槽75与底部42之间的侧壁上，衬圈60的中间部位与转轴平行，衬圈60穿插过弹簧座30的端部且安装到定位凹槽76内。增加了衬圈60，使支架70的凹槽部74与静环座40的侧壁和底部42的接触面更紧密，密封性能更好。

如图1和图2所示，动环座10包括环槽部12和圆筒部15，动环11安装在环槽部12内且一端与静环20相互顶紧，环槽部12与动环11之间固连有动环套13，动环套13包裹并密封住动环11的另一端面及外周面，圆筒部15的内部设置有向内侧凹陷的连接部14，连接部14内径小于圆筒部15内径，连接部14紧配到转轴上，圆筒部15的外径小于安装部44的内径，圆筒部15和安装部44之间形成一细长空腔80，圆筒部15的端部设置成喇叭状，圆筒部15的喇叭端设置在安装部44与内侧面的连接处。

发明中动环11为微孔碳化硅环，微孔碳化硅环采用粉末冶金工艺加工而成，加工好的微孔碳化硅环既含有游离石墨，又含有碳化硅与聚乙烯醇粘结形成的交联孔隙，游离石墨和交联孔隙的存在降低了碳化硅密封环的硬度，改善了碳化硅环的自润滑性，交联孔隙将作为流体介质的储槽使介质起到分流润滑效果，使碳化硅密封环含有自润滑性能的石墨和具有均匀微孔分布的自吸液膜功能。

本发明在初始状态下，动环座10上的连接部14紧配安装到转轴上，圆筒部15上的喇叭口朝向油箱内部，环槽部12设置在油箱外部，动环套13和动环11安装在环槽部12内，动环套13与环槽部12粘结，动环11与动环套13粘结，在动环座10的圆筒部15上套设静环座40的内侧壁43，安装部44与内侧面的连接处安装到圆筒部15的喇叭端附近，在支架70的外表面套上弹簧座30，波形弹簧50抵靠到弹簧座30上，支架70的凹槽部74与内侧面安装牢靠，且凹槽部74的侧壁抵靠到底部42，在凹槽部74内的定位凹槽76上安装好衬圈60，弹簧座30的尾端抵靠到衬圈60上，静环20的本体部21安装到安装部44上，同时支架70的第一折弯部71和第二折弯部72分别贴紧到静环20的外圆和端面上。

转轴转动带动动环座10转动，安装在动环座10上的动环11和动环套13也随动环座10转动，油液可经过圆筒部15的喇叭口与内侧壁43之间的空隙进入细长空腔80，进而进入到静环20与动环11的接触面的空间内，随着动环11的转动，油液可沿静环20与安装部44之间的缝隙进入到储油空间81，并被密封在储油空间81，动环11表面与静环20的密封端进行滑动接触，动环11为微孔碳化硅环可以储存微量油液用于润滑，动环11有微量的不平可引起静环20移动，波形弹簧50在静环20受到压力的变化，产生不同于预紧力的弹力，将静环20抵紧到动环11上，反应迅速，整体结构紧凑。

与现有技术相比，本发明具有以下几个优点:

1、动环11采用微孔碳化硅环，自身带有自润滑的性能，润滑系数好，使用寿命长，与静环20配合使用不易吸住导致卡死或磨损严重。

2、采用波形弹簧50，结构紧凑，轴向距离短，弹簧力矩均匀稳定，安装方便。

3、在支架70的凹槽75上设置衬圈60，将支架70顶紧到静环20上，并将支架70顶紧在底部42，结构稳定。

4、设置的细长空间，可以减少油液进入。

5、支架70包裹住静环20，密封性能好，凹槽部74贴紧到内侧壁43，整体的密封性容易控制。

6、动环11采用微孔碳化硅环，静环20在高温、高速环境下不易脱落，可靠性高，使用寿命长。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种具有自润滑性能的机械密封，包括套设在转轴上的动环座和静环座，在动环座上安装有动环，所述静环座上安装有静环，所述静环与静环座之间设置有支架，所述支架内安装有波形弹簧，其特征在于，所述支架包括第一折弯部、与第一折弯部相垂直的第二折弯部及垂直并连接至第二折弯部的凹槽部，所述第一折弯部套设在静环的外圆上，所述第二折弯部抵靠在静环上，所述静环座包括外侧壁、内侧壁和连接外侧壁和内侧壁的底部，所述外侧壁和内侧壁均与底部垂直，所述凹槽部紧贴并密封内侧壁和底部，所述波形弹簧套设在支架上且两端分别抵靠在底部和第二折弯部上，所述波形弹簧推动静环抵紧到动环上，所述动环为微孔碳化硅环。

2.根据权利要求1所述的一种自润滑性能的机械密封，其特征在于，在第一折弯部和第二折弯部的外表面上套设有弹簧座，所述波形弹簧抵紧在弹簧座上。

3.根据权利要求1或2所述的一种自润滑性能的机械密封，其特征在于，所述凹槽部内设置有凹槽，所述凹槽内安装有衬圈，衬圈的两端分别抵靠在第二折弯部和凹槽的一侧壁上，侧壁的外表面抵紧至底部，所述弹簧座抵靠在衬圈上。

4.根据权利要求3所述的一种自润滑性能的机械密封，其特征在于，所述凹槽内设置有定位环，所述定位环与第二折弯部之间形成定位凹槽，衬圈的截面绕转轴的轴线中心对称，其一侧的截面呈平置的“Z”字形，衬圈的一折边安装在定位凹槽内，另一折边抵靠在侧壁上。

5.根据权利要求1或2所述的一种自润滑性能的机械密封，其特征在于，所述静环座上还包括安装部，所述安装部一端连接到内侧壁，另一端为自由端，安装部的外径小于内侧壁的外径，所述静环安装在安装部上。

6.根据权利要求1或2所述的一种自润滑性能的机械密封，其特征在于，所述静环的截面绕转轴的轴线中心对称，截面呈平置的“凸”字形，包括本体部和从本体部上凸出的密封部，所述本体部安装在安装部上，所述密封部抵紧到动环上且与动环面密封。

7.根据权利要求6所述的一种自润滑性能的机械密封，其特征在于，所述本体部的宽度小于安装部的宽度，所述本体部的端部与安装部的端部平齐。

8.根据权利要求1或2所述的一种自润滑性能的机械密封，其特征在于，所述动环座包括环槽部和圆筒部，所述环槽部内固连有动环套，所述动环套包裹并密封住动环的另一端面及外周面，在圆筒部的内部设置有连接部，所述连接部的内径小于圆筒部的内径，所述连接部紧配到转轴上，圆筒部的端部设置成喇叭状。

9.根据权利要求8所述的一种自润滑性能的机械密封，其特征在于，所述圆筒部的外径小于安装部的内径，在圆筒部和安装部之间形成一细长空腔，所述圆筒部的喇叭端设置在安装部与内侧面的连接处。

10.根据权利要求1或2所述的一种自润滑性能的机械密封，其特征在于，所述微孔碳化硅环采用粉末冶金工艺加工而成，其内部存在微小空隙。