CN105443761A - 机械密封装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种机械密封装置，包括静环和动环，静环上设有一石墨环，动环的端面与石墨环的端面滑动接触，动环的端面上设有多个螺旋槽，多个螺旋槽绕着动环的轴线均匀分布，螺旋槽的两端分别为内侧端和外侧端，在动环的转动方向上，螺旋槽的内侧端位于螺旋槽的外侧端的前方，石墨环的端面部分地盖住多个螺旋槽，且石墨环的端面的外缘位于多个螺旋槽外侧端之外。本发明机械密封装置，通过在动环端面上设置螺旋槽，并设置石墨环与该动环相配合，石墨环的端面的外缘位于螺旋槽外侧端之外，能够通过螺旋槽产生的流体动压效应或者石墨环端面与动环端面的贴合进行密封，因而具有较好的密封效果。

Description

机械密封装置
技术领域
本发明涉及一种密封装置，具体而言，涉及一种机械密封装置。
背景技术
传统的机械密封装置比较结构简单，在高速减速/增速齿轮箱中应用时，但由于其动环工作端面易磨损，随着使用时间的增长，动环和静环之间封严效果越来越差，齿轮箱漏油越来越严重，影响减速器性能。为了保证减速器性能，只有通过频繁的更换机械密封装置减少齿轮箱的滑油泄漏。这样，增加了齿轮箱的使用成本，同时也降低了齿轮箱的可靠性和安全性。
在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种密封效果好的机械密封装置。
本发明的额外方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中变得显然，或者可以通过本发明的实践而习得。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案。
根据本发明的一个方面，一种机械密封装置，包括静环和动环，所述静环上设有一石墨环，所述动环的端面与所述石墨环的端面滑动接触，所述动环的端面上设有多个螺旋槽，多个所述螺旋槽绕着动环的轴线均匀分布，所述螺旋槽的两端分别为内侧端和外侧端，在所述动环的转动方向上，所述螺旋槽的内侧端位于所述螺旋槽的外侧端的前方，所述石墨环的端面部分地盖住多个所述螺旋槽，且所述石墨环的端面的外缘位于多个所述螺旋槽外侧端之外。
根据本发明的一实施方式，所述石墨环固定设置于所述静环。
根据本发明的一实施方式，所述石墨环滑动套设于所述静环，在所述石墨环与所述静环之间设有密封圈，在所述静环上还设有向所述石墨环施加弹性力，以使所述石墨环与所述动环紧密结合的弹簧装置。
根据本发明的一实施方式，所述静环的一端面上设有一个环形沟槽，所述石墨环套设于所述环形沟槽的内壁，所述弹簧装置包括设置在所述环形沟槽底部的波形弹簧以及滑动设置在所述波形弹簧与石墨环之间的垫圈，所述波形弹簧与所述垫圈弹性接触，推动垫圈接触所述石墨环并带动所述石墨环运动。
根据本发明的一实施方式，所述石墨环外壁设有台阶面，所述环形沟槽内时设有与所述台阶面配合以防止所述石墨环脱出所述环形沟槽的卡圈。
根据本发明的一实施方式，所述螺旋槽的深度小于5um。
根据本发明的一实施方式，所述螺旋槽为封闭槽。
根据本发明的一实施方式，所述石墨环盖住的螺旋槽的面积不小于螺旋槽总面积的一半。
根据本发明的一实施方式，所述螺旋槽为非封闭槽，所述螺旋槽的内侧端延伸至所述动环的内壁面。
根据本发明的一实施方式，所述螺旋槽的内侧端的宽度小于其外侧端的宽度。
由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：
本发明机械密封装置，通过在动环端面上设置螺旋槽，并设置石墨环与该动环相配合，石墨环的端面的外缘位于螺旋槽外侧端之外，能够在动环高速转动时，通过螺旋槽产生的流体动压效应实现密封，当动环低速转动时，通过石墨环端面与动环端面的贴合进行密封，因而具有较好的密封效果。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
图1是根据一示例性实施方式示出的机械密封装置的示意图；
图2是根据一示例性实施方式示出的石墨环与动环相端面相结合的示意图；
图中：1、静环；2、密封圈；3、波形弹簧；4、垫圈；5、密封圈；6、卡圈；7、石墨环；8、动环；9、螺旋槽；91、内侧端；92、外侧端。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
参见图1，图1为根据一示例性实施方式示出的机械密封装置的示意图。本实施例的机械密封装置包括静环1和动环8，在静环1和动环8均为筒型。静环1用于与机械设备的机体连接，在静环1的外壁上可以设置若干个密封圈2用于实现静环1与机体之间的密封。在静环1上还设有一个石墨环7，该石墨环7的端面与动环8的端面滑动接触，以实现动环8和静环1之间的密封。
应当指出的是，石墨环7与静环1的连接方式不限。在一实施方式中，该石墨环7可以固定设置在静环1上，固定方式可为螺栓连接或者胶接、卡接等方式。在一实施方式中，石墨环7可以滑动套设于静环1上，在静环1上还可以设置一弹簧装置，该弹簧装置能够向石墨环7施加弹性力，以使石墨环7与动环8紧密结合，实现动环8与石墨环7之间的密封。弹簧装置的结构不限，只要能够为石墨环7提供弹性力，使石墨环7与动环8紧密结合即可。弹簧装置例如可为圆柱弹簧、扭簧、波形弹簧、橡胶弹簧等。并且，弹簧装置的施力方向不限，弹簧装置可向石墨环7施加顶推力，也可以向石墨环7施加拉力。
在石墨环7和静环1之间还可以设置密封圈5，通过密封圈5实现石墨环7与静环1之间的密封，防止石墨环7与静环1之间发生泄漏。
在静环1的一端面上可以设置一个环形沟槽，而该石墨环7套设于该环形沟槽的内壁上。这样一来，静环1可以对石墨环7的内壁和外壁进行保护。弹簧装置包括设置在该环形沟槽底部的波形弹簧3以及滑动设置在波形弹簧3与石墨环7之间的垫圈4。波形弹簧3与垫圈4弹性接触，以推动垫圈4运动，该垫圈4能够接触石墨环7，从而带动石墨环7运动。
由图1可知，在石墨环7的外壁上还可以设置台阶面，在环形沟槽内还可以设置一卡圈6，该卡圈6与石墨环7的台阶面配合，可以防止石墨环7从环形沟槽内脱出。如果要更换石墨环7，可以先用镊子取下卡圈6，然后就可以将石墨环7从环形沟槽内取出。
由图1并结合图2，图2示出了一示例性实施方式中石墨环7与动环8相结合的示意图。由图2可知，在动环8的端面上设有多个螺旋槽9。这些螺旋槽9绕着动环8的轴线而均匀地布置在该动环8的端面上。螺旋槽9大致为长条形，该螺旋槽9的两端到动环8的轴线的距离是不同的，较近的一端为螺旋槽9的内侧端91，较远的一端为螺旋槽9的外侧端92。
动环8在工作时具有一转动方向，在图2中箭头示出了该动环8的转动方向为顺时针方向，但不以此为限，该动环8的转动方向也可为逆时针方向。在该转动方向上，螺旋槽9的内侧端91位于外侧端92的前方。图2中的网格状的区域为石墨环7的端面与动环8的端面相交的区域。该石墨环7的端面部分地盖住这些螺旋槽9，并且，石墨环7的端面的外缘位于这些螺旋槽9的外侧端92之外。
动环8的外部为高压侧，动环8的内孔处为低压侧，本发明的机械密封装置在工作时，润滑油会在压差的作用下会产生由高压侧向低压侧渗透的趋势。由于螺旋槽9的存在，当动环8转动时，会在螺旋槽9处产生黏性流体动压效应，在此效应下，动环8和石墨环7之间会产生一层流体膜，从而使得动环8与石墨环7分离而处于非接触状态，而且，螺旋槽9还会由于流体动压效应而产生黏性切剪流，该黏性切剪流的方向由低压侧指向高压侧，可以平衡由高压侧指向低压侧的压差流，如此一来，当动环8高速转动时，该动环8的表面上会产生上游泵送密封效果，将高压侧渗漏至低压侧的润滑油重新输送至高压侧，以减少润滑油的泄漏量，达到了较好的密封效果。
由于石墨环7的端面部分地盖住这些螺旋槽9，而且石墨环7的端面的外缘位于这些螺旋槽9的外侧端92之外，因而，在石墨环7与动环8的端面处会形成一个环形的完全贴合的区域，当动环8低速转动时，石墨环7与动环8的端面贴合，该区域能够起到端面密封的效果，避免润滑油泄漏。进一步而言，石墨环7盖住的螺旋槽9的面积可以不小于螺旋槽9的总面积的一半，即该石墨环7可以完全盖住螺旋槽9，这样可以使螺旋槽9产生较强的流体动压效应，提高密封效果。
螺旋槽9可为封闭槽或非封闭槽。这里所说的螺旋槽9为封闭槽，指的是该螺旋槽9在动环8的端面上的投影是一个首尾相接的环。当螺旋槽9为非封闭槽时，其内侧端91延伸至动环8的内壁面，该螺旋槽9在动环8的端面上的投影是一个首尾不相接的开放的线条。螺旋槽9的深度可小于5um，并且，这些螺旋槽9在动环8的端面上的投影形状具体可成四边形，内侧端91的宽度可以小于外侧端92的宽度，因此，螺旋槽9呈向外发散状，当动环8转动时，外侧端92处的流体动压效应最强，可以减少润滑油由外侧端92向内侧端91泄漏。
本发明的机械密封装置，由于采用了石墨环7，因而具有较好的尺寸稳定性、气液不透性和良好的导热性，并且耐腐蚀、耐温、质量轻，具有较好的自润滑性，摩擦系数低。
以上具体地示出和描述了本发明的示例性实施方式。应该理解，本发明不限于所公开的实施方式，相反，本发明意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。

Claims (10)

1.一种机械密封装置，包括静环和动环，其特征在于，所述静环上设有一石墨环，所述动环的端面与所述石墨环的端面滑动接触，所述动环的端面上设有多个螺旋槽，多个所述螺旋槽绕着动环的轴线均匀分布，所述螺旋槽的两端分别为内侧端和外侧端，在所述动环的转动方向上，所述螺旋槽的内侧端位于所述螺旋槽的外侧端的前方，所述石墨环的端面部分地盖住多个所述螺旋槽，且所述石墨环的端面的外缘位于多个所述螺旋槽外侧端之外。
2.根据权利要求1所述的机械密封装置，其特征在于，所述石墨环固定设置于所述静环。
3.根据权利要求1所述的机械密封装置，其特征在于，所述石墨环滑动套设于所述静环，在所述石墨环与所述静环之间设有密封圈，在所述静环上还设有向所述石墨环施加弹性力，以使所述石墨环与所述动环紧密结合的弹簧装置。
4.根据权利要求3所述的机械密封装置，其特征在于，所述静环的一端面上设有一个环形沟槽，所述石墨环套设于所述环形沟槽的内壁，所述弹簧装置包括设置在所述环形沟槽底部的波形弹簧以及滑动设置在所述波形弹簧与石墨环之间的垫圈，所述波形弹簧与所述垫圈弹性接触，推动垫圈接触所述石墨环并带动所述石墨环运动。
5.根据权利要求4所述的机械密封装置，其特征在于，所述石墨环外壁设有台阶面，所述环形沟槽内时设有与所述台阶面配合以防止所述石墨环脱出所述环形沟槽的卡圈。
6.根据权利要求1所述的机械密封装置，其特征在于，所述螺旋槽的深度小于5um。
7.根据权利要求1所述的机械密封装置，其特征在于，所述螺旋槽为封闭槽。
8.根据权利要求1所述的机械密封装置，其特征在于，所述石墨环盖住的螺旋槽的面积不小于螺旋槽总面积的一半。
9.根据权利要求1所述的机械密封装置，其特征在于，所述螺旋槽为非封闭槽，所述螺旋槽的内侧端延伸至所述动环的内壁面。
10.根据权利要求1至9任一所述的机械密封装置，其特征在于，所述螺旋槽的内侧端的宽度小于其外侧端的宽度。
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