CN105526356B - 机械密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械密封结构，包括用于安装在转轴(1)上的轴套(2)和用于与机械设备上供转轴(1)穿过的开口连接的静环座(3)，静环座(3)套接在轴套(2)上，还包括第一静环(4)、第二静环(5)、第一动环(6)、第二动环(7)、第一动环座(8)、第二动环座(9)和压簧(10)，第一动环座(8)固定连接在轴套(2)外周壁上。提供一种转轴在转动情况下可以确保动环端面与静环端面一直保持贴合状态的机械密封结构。

Description

机械密封结构

技术领域

本发明涉及机械密封技术领域，尤其涉及一种机械密封结构。

背景技术

机械密封是指，至少一个垂直于转轴轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力的作用下以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。比如在离心泵、离心机、反应釜和压缩机等设备中，由于转轴贯穿在前述设备内外，因此，转轴与设备之间就会存在一个圆周间隙；当转轴相对于设备转动时，设备内部的介质会通过该圆周间隙向外泄漏；若设备内部的压力低于大气压，则空气会向设备内流动，从而就必须有一个阻止泄漏的密封装置。当前已经存在大量的机械密封结构，大都是通过设备上连接有静环，转轴上连接有动环，在动环与静环在轴向设置有弹簧以保证动环端面与静环端面贴合，并且动环可以相对于静环转动。但是，现有技术中的动环相对于静环发生轴向跳动时，动环端面与静环端面还是会产生瞬间的轴向间隙，从而设备内的介质就会从该轴向间隙向外泄漏。也就是说，现有的机械密封结构在转轴转动情况下无法保证动环端面与静环端面始终保持贴合的状态。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有的技术缺陷，提供一种转轴在转动情况下可以确保动环端面与静环端面一直保持贴合状态的机械密封结构。

本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的机械密封结构：包括用于安装在转轴上的轴套和用于与机械设备上供转轴穿过的开口连接的静环座，静环座套接在轴套上，还包括第一静环、第二静环、第一动环、第二动环、第一动环座、第二动环座和压簧；所述的第一静环套接在轴套外周壁上，第一静环滑动连接在静环座内，且第一静环设置在轴套上靠近机械设备内部的一端；第二静环套接在轴套外周壁上，第二静环滑动连接在静环座内，且第二静环设置在轴套上靠近机械设备外部的一端；第一动环座固定连接在轴套外周壁上，且第一动环座设置在轴套上靠近机械设备内部的一端；第二动环座沿轴套轴线方向可调式连接在轴套外周壁上，且第二动环座设置在轴套上靠近机械设备外部的一端；第一静环和第二静环位于第一动环座和第二动环座沿轴套轴线的轴向间隙内；第一动环嵌装在第一动环座内，且第一动环位于第一动环座与第一静环沿轴套轴线的轴向间隙内；第二动环嵌装在第二动环座内，且第二动环位于第二动环座与第二静环沿轴套轴线的轴向间隙内；压簧套接在轴套外周壁上，压簧一端与第一静环连接以推动第一静环端面与第一动环端面抵紧，另一端与第二静环连接以推动第二静环端面与第二动环端面抵紧；所述的第一静环和第二静环的外周壁上均设有向外凸起的导向块，静环座上设有供导向块沿轴套轴线方向滑动的滑槽，且滑槽两端设有用于防止导向块从滑槽内脱离的限位装置；所述的第一静环上设有第一环形磁铁，第二静环上设有与第一环形磁铁相互排斥的第二环形磁铁。

本发明中的转轴在转动工作时，第一静环和第二静环在压簧的作用下有相互远离的趋势，也就是说，第一静环和第二静环在压簧作用下可以分别与第一动环和第二动环端面抵紧；此外，在装配完毕后，压簧始终都是被压缩的，所以压簧就始终都会对第一静环和第二静环施加作用力以使得第一静环始终与第一动环抵紧、第二静环始终与第二动环抵紧；即使转轴和轴套相对于机械设备的开口处发生轴向移动，一方面，第一静环和第二静环可以相对于静环座发生相对移动，从而保持第一静环与第二静环之间的轴向间距；另一方面，由于转轴和轴套在发生瞬间轴向移动时会对压簧有一个瞬间的冲击力，该冲击力会压缩压簧，从而使得压簧能够对第一静环和第二静环施加一个更大的反作用力，进而使得第一静环与第一动环、第二静环与第二动环抵地更加紧凑以防止机械设备内的介质外泄，比如说：当转轴向机械设备外部移动时，第一静环会起到挤压压簧的作用并通过压簧的作用力推动第二静环向第二静环靠拢和抵紧，即受挤压的压簧又会将压力作用在第一静环和第二静环上，直到第一静环和第二静环达到一个新的平衡；当转轴向机械设备内部移动时，第二静环会起到挤压压簧的作用并通过压簧的作用力推动第一静环向第一静环靠拢和抵紧，即受挤压的压簧又会将压力作用在第一静环和第二静环上，直到第一静环和第二静环达到一个新的平衡；其中，通过导向块与滑槽的滑动配合可以对第一静环和第二静环的移动起到导向作用，防止第一静环和第二静环在沿轴套的轴线方向移动的过程中又发生绕轴套周向转动，使得第一静环和第二静环在静环座内的运动更加平稳；此外，通过限位装置的设置可以防止第一静环和第二静环在相对于静环座滑动时从静环座内脱离，提高本机械密封的结构稳定性；第一环形磁体与第二环形磁铁的配对可以提高第一静环与第二静环之间的排斥力，加大了第一静环相对于第二静环远离的趋势，使得第一静环与第一动环、第二静环与第二动环接触面抵靠地更加紧凑，而且在第一静环和第二静环移动后，在原有压簧压力作用的基础上，再加上该第一环形磁体和第二环形磁铁的排斥力作用，能够更快地使得第一静环和第二静环达到一个新的平衡状态。因此，本发明提供一种转轴在转动情况下可以确保动环端面与静环端面一直保持贴合状态的机械密封结构。

作为一种优选，所述的第一静环上靠近机械设备内部的端面与静环座上靠近机械设备内部的端面之间设有第一环形膜片，第一环形膜片的外圈嵌装在静环座上，并通过螺钉压紧；第一环形膜片的内圈嵌装在第一静环上，并通过螺钉压紧；第二静环上靠近机械设备外部的端面与静环座上靠近机械设备外部的端面之间设有第二环形膜片，第二环形膜片的外圈嵌装在静环座上，并通过螺钉压紧；第二环形膜片的内圈嵌装在第二静环上，并通过螺钉压紧。通过该优选，在第一静环和第二静环相对于静环座发生轴向移动时，机械设备内的介质无法从第一静环、第二静环与静环座的接触面发生泄露，提高了该机械密封的密封效果。

作为一种优选，所述的第一环形膜片与螺钉之间设有压环，第二环形膜片与螺钉之间设有压环。通过该优选，可以使得第一环形膜片在整个圆周方向都能够被压紧在静环座端面和第一静环端面上，使得第一环形膜片与相接触零部件充分抵紧，避免第一环形膜片在圆周方向与相接触零部件端面存在间隙，提高了第一环形膜片与相接触零部件的密封效果；对于第二环形膜片的效果亦是如此。

作为一种优选，所述的第二动环座沿轴套轴线方向可调式连接在轴套外周壁上是指，第二动环座与轴套上靠近机械设备外部的一端旋合。通过该优选，可以调整第二动环座相对于轴套的轴向位置，从而起到调整第一动环座与第二动环座之间的轴向间距，即间接地对第一静环与第二静环的轴向间距进行调整，进而改变了压簧被挤压变形的程度；也就是说，使得压簧对于第一静环和第二静环的压力更大了，使得第一静环与第一动环、第二静环与第二动环抵靠地更加紧凑，提高该机械密封的密封效果；更直接的效果就是，可以不用将该机械密封整体从机械设备上拆卸下来就可以调整该机械密封的密封性，只需要直接在机械设备外部调整第二动环座相对于轴套的轴向位置即可。

作为一种优选，所述的静环座上用于容置第一静环和第二静环的内孔直径同时小于第一动环座和第二动环座的外径。通过该优选，可以防止转轴和轴套在沿着轴向发生移动时第一动环座和第二动环座从静环座穿过，起到一个限位的作用，使得静环座始终是位于第一动环座和第二动环座之间的轴向间距内，不会发生脱离的现象。

作为一种优选，所述的第一静环和第二静环端部均设有用于容置压簧端部的环形凹槽。通过该优选，可以使得压簧两端部嵌入在环形凹槽内，对压簧两端部起到定位的作用，防止第一静环和第二静环在发生轴向移动时压簧发生径向移动，提高整个机械密封的工作稳定性，也使得整个机械密封结构更加紧凑。

作为一种优选，所述的限位装置是指，滑槽的一端设有第一限位块，另一端设有第二限位块；第一限位块与静环座上的滑槽端部一体成型，第二限位块与静环座上的滑槽端部通过螺钉连接。通过该优选，第一限位块与静环座一体成型可以提高该静环座的整体性，使得第一限位块可以充当一个基准的作用；而第二限位块与静环座的螺钉连接可以方便第一静环和第二静环的安装与拆卸；且第一限位块与第二限位块的配合可以有效地防止第一静环与第二静环在沿轴套轴线方向移动时从静环座上脱离。

附图说明

图1为本发明的剖视图。

图2为本发明中第二静环受压力作用时的状态图。

图3为本发明中第一静环的结构示意图。

图4为本发明中静环座的结构示意图。

图中所示：1、转轴，2、轴套，3、静环座，4、第一静环，5、第二静环，6、第一动环，7、第二动环，8、第一动环座，9、第二动环座，10、压簧，11、第一环形膜片，12、第二环形膜片，13、螺钉，14、通孔，15、盲孔，16、环形凹槽，17、导向块，18、滑槽，19、第一环形磁铁，20、第二环形磁铁，21、第一限位块，22、第二限位块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

本发明机械密封结构包括用于安装在转轴1上的轴套2和用于与机械设备上供转轴1穿过的开口连接的静环座3，静环座3套接在轴套2上，还包括第一静环4、第二静环5、第一动环6、第二动环7、第一动环座8、第二动环座9和压簧10；

所述的第一静环4套接在轴套2外周壁上，第一静环4滑动连接在静环座3内，且第一静环4设置在轴套2上靠近机械设备内部的一端；第二静环5套接在轴套2外周壁上，第二静环5滑动连接在静环座3内，且第二静环5设置在轴套2上靠近机械设备外部的一端；

第一动环座8固定连接在轴套2外周壁上，且第一动环座8设置在轴套2上靠近机械设备内部的一端，所述的靠近机械设备内部的一端是指转轴1上会与机械设备内部介质发生接触的端部；第二动环座9沿轴套2轴线方向可调式连接在轴套2外周壁上，且第二动环座9设置在轴套2上靠近机械设备外部的一端，所述的靠近机械设备外部的一端是指转轴1上不会与机械设备内部介质发生接触的端部；第一静环4和第二静环5位于第一动环座8和第二动环座9沿轴套2轴线的轴向间隙内；

第一动环6嵌装在第一动环座8内，且第一动环6位于第一动环座8与第一静环4沿轴套2轴线的轴向间隙内；第二动环7嵌装在第二动环座9内，且第二动环7位于第二动环座9与第二静环5沿轴套2轴线的轴向间隙内；

压簧10套接在轴套2外周壁上，压簧10一端与第一静环4连接以推动第一静环4端面与第一动环6端面抵紧，另一端与第二静环5连接以推动第二静环5端面与第二动环7端面抵紧；

所述的第一静环4和第二静环5的外周壁上均设有向外凸起的导向块17，静环座3上设有供导向块17沿轴套2轴线方向滑动的滑槽18，且滑槽18两端设有用于防止导向块17从滑槽18内脱离的限位装置；

所述的第一静环4上设有第一环形磁铁19，第二静环5上设有与第一环形磁铁19相互排斥的第二环形磁铁20。

所述的第一静环4上靠近机械设备内部的端面与静环座3上靠近机械设备内部的端面之间设有第一环形膜片11，第一环形膜片11的外圈嵌装在静环座3上，并通过螺钉13压紧；第一环形膜片11的内圈嵌装在第一静环4上，并通过螺钉13压紧；第二静环5上靠近机械设备外部的端面与静环座3上靠近机械设备外部的端面之间设有第二环形膜片12，第二环形膜片12的外圈嵌装在静环座3上，并通过螺钉13压紧；第二环形膜片12的内圈嵌装在第二静环5上，并通过螺钉13压紧。所述的外圈是指第一环形膜片11和第二环形膜片12上直径较大的一圈，内圈是指第一环形膜片11和第二环形膜片12上直径较小的一圈。所述的第一环形膜片11和第二环形膜片12均是由弹性材料制成，如橡胶中的丁晴橡胶、顺丁橡胶、聚氨基甲酸酯橡胶等，这些橡胶的弹性变形能力较强，可以给第一静环4相对于静环座、第二静环5相对于静环座3发生轴向移动时提供一定的变形量。

所述的第一环形膜片11与螺钉13之间设有压环，第二环形膜片12与螺钉13之间设有压环。所述的压环是一个圆环形的板状结构，它的形状与第一环形膜片11、第二环形膜片12形状相配。

所述的第二动环座9沿轴套2轴线方向可调式连接在轴套2外周壁上是指，第二动环座9与轴套2上靠近机械设备外部的一端旋合。

所述的静环座3上用于容置第一静环4和第二静环5的内孔直径同时小于第一动环座8和第二动环座9的外径。

所述的第一静环4和第二静环5端部均设有用于容置压簧10端部的环形凹槽16。

所述的限位装置是指，滑槽18的一端设有第一限位块21，另一端设有第二限位块22；第一限位块21与静环座3上的滑槽18端部一体成型，第二限位块22与静环座3上的滑槽18端部通过螺钉连接。

其中，本机械密封还设有多处密封圈，如第一动环座8与轴套2接触面、第二动环座9与轴套2接触面、第一动环6与第一动环座8接触面、第二动环7与第二动环座9接触面等等。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的保护范围。凡在本发明权利要求之内，所作的任何修改、等同替换及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种机械密封结构，它包括用于安装在转轴(1)上的轴套(2)和用于与机械设备上供转轴(1)穿过的开口连接的静环座(3)，静环座(3)套接在轴套(2)上，其特征在于：还包括第一静环(4)、第二静环(5)、第一动环(6)、第二动环(7)、第一动环座(8)、第二动环座(9)和压簧(10)；

所述的第一静环(4)套接在轴套(2)外周壁上，第一静环(4)滑动连接在静环座(3)内，且第一静环(4)设置在轴套(2)上靠近机械设备内部的一端；第二静环(5)套接在轴套(2)外周壁上，第二静环(5)滑动连接在静环座(3)内，且第二静环(5)设置在轴套(2)上靠近机械设备外部的一端；

第一动环座(8)固定连接在轴套(2)外周壁上，且第一动环座(8)设置在轴套(2)上靠近机械设备内部的一端；第二动环座(9)沿轴套(2)轴线方向可调式连接在轴套(2)外周壁上，且第二动环座(9)设置在轴套(2)上靠近机械设备外部的一端；第一静环(4)和第二静环(5)位于第一动环座(8)和第二动环座(9)沿轴套(2)轴线的轴向间隙内；

第一动环(6)嵌装在第一动环座(8)内，且第一动环(6)位于第一动环座(8)与第一静环(4)沿轴套(2)轴线的轴向间隙内；第二动环(7)嵌装在第二动环座(9)内，且第二动环(7)位于第二动环座(9)与第二静环(5)沿轴套(2)轴线的轴向间隙内；

压簧(10)套接在轴套(2)外周壁上，压簧(10)一端与第一静环(4)连接以推动第一静环(4)端面与第一动环(6)端面抵紧，另一端与第二静环(5)连接以推动第二静环(5)端面与第二动环(7)端面抵紧；

所述的第一静环(4)和第二静环(5)的外周壁上均设有向外凸起的导向块(17)，静环座(3)上设有供导向块(17)沿轴套(2)轴线方向滑动的滑槽(18)，且滑槽(18)两端设有用于防止导向块(17)从滑槽(18)内脱离的限位装置；

所述的第一静环(4)上设有第一环形磁铁(19)，第二静环(5)上设有与第一环形磁铁(19)相互排斥的第二环形磁铁(20)；

所述的第一静环(4)上靠近机械设备内部的端面与静环座(3)上靠近机械设备内部的端面之间设有第一环形膜片(11)，第一环形膜片(11)的外圈嵌装在静环座(3)上，并通过螺钉(13)压紧；第一环形膜片(11)的内圈嵌装在第一静环(4)上，并通过螺钉(13)压紧；

第二静环(5)上靠近机械设备外部的端面与静环座(3)上靠近机械设备外部的端面之间设有第二环形膜片(12)，第二环形膜片(12)的外圈嵌装在静环座(3)上，并通过螺钉(13)压紧；第二环形膜片(12)的内圈嵌装在第二静环(5)上，并通过螺钉(13)压紧；

所述的第一环形膜片(11)和第二环形膜片(12)均是由弹性材料制成，可以给第一静环(4)相对于静环座(3)、第二静环(5)相对于静环座(3)发生轴向移动时提供一定的变形量，所述的第一环形膜片(11)与螺钉(13)之间设有压环，第二环形膜片(12)与螺钉(13)之间设有压环。

2.根据权利要求1所述的机械密封结构，其特征在于：所述的第二动环座(9)沿轴套(2)轴线方向可调式连接在轴套(2)外周壁上是指，第二动环座(9)与轴套(2)上靠近机械设备外部的一端旋合。

3.根据权利要求1所述的机械密封结构，其特征在于：所述的静环座(3)上用于容置第一静环(4)和第二静环(5)的内孔直径同时小于第一动环座(8)和第二动环座(9)的外径。

4.根据权利要求1所述的机械密封结构，其特征在于：所述的第一静环(4)和第二静环(5)端部均设有用于容置压簧(10)端部的环形凹槽(16)。

5.根据权利要求1所述的机械密封结构，其特征在于：所述的限位装置是指，滑槽(18)的一端设有第一限位块(21)，另一端设有第二限位块(22)；第一限位块(21)与静环座(3)上的滑槽(18)端部一体成型，第二限位块(22)与静环座(3)上的滑槽(18)端部通过螺钉连接。