CN107191596A - 一种非接触式机械密封及防止滑油泄漏的密封组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非接触式机械密封及防止滑油泄漏的密封组件，包括密封石墨静环和动密封环，所述密封石墨静环后端面设有起到预紧力作用的波形弹簧，所述动密封环的工作端面环绕均布增开有流体动压槽，所述密封石墨静环的外侧一半工作端面贴合在动密封环的密封坝上，所述密封石墨静环的外侧一半工作端面贴合在流体动压槽和密封堰的外圆侧。结构紧凑，易于安装，无需日常维护。正常工况下，动环与静环之间无接触磨损，不会因摩擦产生大量热量，因此，使用寿命长，特别适用于高速旋转的密封，如果装置运转良好，可以做到“零磨损、零泄漏”。

Description

一种非接触式机械密封及防止滑油泄漏的密封组件

技术领域

本发明涉及一种密封产品领域，具体涉及一种非接触式机械密封及防止滑油泄漏的密封组件。

背景技术

目前，工业生产中使用的机器设备普遍设有密封装置，大部分采用接触式机械密封。但在一些高速高压场合的动密封件，由于由动、静环组成的接触式摩擦副在设备运转过程中会产生大量热量，造成磨损加剧，密封失效，密封件寿命降低。因此密封面开螺旋槽的非接触式机械密封及防止滑油泄漏的密封组件的发展方向是减少泄漏、减少磨损、提高可靠性和工作稳定性、延长使用寿命。

因此，如何提供一种动密封组件，以避免动环与静环之间的磨损导致的泄漏，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的即在于克服现有技术不足，目的在于提供一种非接触式机械密封及防止滑油泄漏的密封组件，解决动环与静环之间的磨损导致的泄漏问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种非接触式机械密封及防止滑油泄漏的密封组件，包括密封石墨静环和动密封环，所述密封石墨静环后端面设有起到预紧力作用的波形弹簧，所述动密封环的工作端面环绕均布增开有流体动压槽，所述密封石墨静环的外侧一半工作端面贴合在动密封环的密封坝上，所述密封石墨静环的内侧一半工作端面贴合在流体动压槽和密封堰的外圆侧。

进一步的，所述动密封环为金属材料，工作端面为研磨后的平面，表面粗糙度Ra0.1，平面度0.00089。

进一步的，所述密封石墨静环的工作端面为研磨后的平面，表面粗糙度Ra0.1，平面度0.00089。

进一步的，所述动密封环外端设有转轴安装孔。

进一步的，所述流体动压槽深度0.002mm-0.008mm。

进一步的，流体动压槽12的结构形状是根据密封石墨静环7工作端面直径和实际情况而定，密封石墨静环7工作端面外直接为ΦC，密封石墨静环7工作端面内直接为ΦD，具体为：

流体动压槽12的内弧直径ΦB＝ΦD-1/2(ΦC-ΦD)；

流体动压槽12的外弧直径ΦA＝1/2(ΦC-ΦD)+ΦD；

相邻两个流体动压槽12的内弧点A和外弧点C交错设置，流体动压槽12的AB边与AD边之间的夹角为60°-64°，优选为62°；CD边与AD边之间的夹角为66°-70°，优选为68°。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

一种非接触式机械密封及防止滑油泄漏的密封组件，结构紧凑，易于安装，无需日常维护。正常工况下，动环与静环之间无接触磨损，不会因摩擦产生大量热量，因此，使用寿命长，特别适用于高速旋转的密封，如果装置运转良好，可以做到“零磨损、零泄漏”。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明泵送动密封装置的结构示意图；

图2为动密封环的工作端面结构示意图；

图3为动密封环的工作端面与密封石墨静环的工作端面配合的结构示意图；

附图中标记及对应的零部件名称：

1-静环罩，2-O形密封圈，3-波形弹簧，4-垫圈，5-O形密封圈，6-卡圈，7-石墨环，8-动环，9-转轴安装孔，10-密封堰，11-密封坝，12-流体动压槽。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1-3所示，本发明一种非接触式机械密封及防止滑油泄漏的密封组件，应用在泵送的动密封上，用于对矿物油或滑油进行密封，该密封主要由静环组件和动环两大部分组成。产品结构和主要外形尺寸见下1，它由静环罩1、O形密封圈2、波形弹簧3、垫圈4、O形密封圈5、卡圈6、石墨环7和动环8组成。附图2中，在动密封环8的工作端面上ΦA外侧部分为密封坝11，两个流体动压槽12部分为密封堰10。流体动压槽12的结构形状是根据密封石墨静环7工作端面直径和实际情况而定，密封石墨静环7工作端面内直接为ΦC，密封石墨静环7工作端面外直接为ΦD，具体为：

流体动压槽12的内弧直径ΦB＝ΦD-1/2(ΦC-ΦD)；

流体动压槽12的外弧直径ΦA＝1/2(ΦC-ΦD)+ΦD；

相邻两个流体动压槽12的内弧点A和外弧点C交错设置，流体动压槽12的AB边与AD边之间的夹角为60°-64°，优选为62°；CD边与AD边之间的夹角为66°-70°，优选为68°，

静环组件包括静环罩1、O形密封圈2、波形弹簧3、垫圈4、O形密封圈5和卡圈6、石墨环7，静环罩1前端开设有装配石墨环7的环槽，环槽底部与石墨环7之间依次设有波形弹簧3和垫圈4，石墨环7内径与环槽通过O形密封圈5密封，石墨环7外径与环槽通过卡圈6被限位安装，所述动密封环8外端设有转轴安装孔9。所述密封石墨静环7后端面设有起到预紧力作用的波形弹簧，所述动密封环8的工作端面环绕均布增开有流体动压槽12，流体动压槽深度0.005mm。所述密封石墨静环7的外侧一半工作端面贴合在动密封环8的密封坝上，所述密封石墨静环7的外侧一半工作端面贴合在流体动压槽和密封堰的外圆侧。

使用时，静环罩1的后端与机匣内孔装配，旋转轴通过转轴安装孔安装在动密封环8上。

图1中Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ为静态密封点(辅助密封)，Ⅲ为动态密封点(主要密封)。静态密封点：用O形密封圈进行密封；动态密封点：在波形弹簧的预紧力作用下，动环、静环组件相对转动的两个表面贴合来实现密封功能,密封面间存在一层油膜。动环为硬度较高的金属材料，工作面为研磨后的平面，表面粗糙度Ra0.1，平面度0.00089。与动环配对工作的对偶件为石墨环，石墨材料具有化学惰性、尺寸稳定性、气液不透性和良好的导热性、耐腐蚀性，耐温、材质轻，有良好的自润滑性、摩擦系数低。石墨环工作面为研磨后的平面，表面粗糙度Ra0.1，平面度0.00089。

为了提高动密封的密封性能，降低密封面的磨损，在动环工作端面增开了微米级浅槽(也叫端面流体动压槽)，动环工作面示意图见图2，石墨环与动环密封工作面工作区域示意图见图3。依靠密封端面间存在的相对运动及其槽的台阶效应和输送效应，产生流体动压力，来平衡闭合力(就是波形弹簧施加的压力)，实现密封端面的非接触。

工作原理：通过端面流体动压槽把由高压侧泄漏至低压侧的被密封滑油重新反输至高压侧，以消除密封介质由高压侧向低压侧的泄漏。当动环旋转时，在螺旋槽黏性流体动压效应的作用下，动、静环端面之间产生一层流体膜，使动、静环端面保持分离即非接触状态，减少密封工作面摩擦产生的热量。端面螺旋槽流体动压效应所产生的黏性切剪流的方向由低压侧指向高压侧，用以平衡由高压侧指向低压侧的压差流。

图示结构泵送动密封装置为内装式密封，动环密封面外圆侧为高压侧，动环密封面内孔侧为低压侧。因此，石墨环工作面一半贴合在动环密封坝上，在动环低速运转时起到平(端)面密封的效果。石墨环工作面靠内侧一半贴合在螺旋槽和密封堰的外圆侧，在动环高速运转时起到上游泵送密封效果，将被密封滑油重新反输至高压侧，以减少滑油的泄漏量。(注：可根据机械密封安装方式和动环旋转方向设计螺旋槽的形状及朝向)

本发明结构紧凑，易于安装，无需日常维护。正常工况下，动环与静环之间无接触磨损，不会因摩擦产生大量热量，因此，使用寿命长，特别适用于高速旋转的密封，如果装置运转良好，可以做到“零磨损、零泄漏”。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种非接触式机械密封及防止滑油泄漏的密封组件，包括密封石墨静环(7)和动密封环(8)，其特征在于：所述密封石墨静环(7)后端面设有起到预紧力作用的波形弹簧(3)，所述动密封环(8)的工作端面环绕均布增开有流体动压槽(12)，所述密封石墨静环(7)的外侧一半工作端面贴合在动密封环(8)的密封坝(11)上，所述密封石墨静环(7)的内侧一半工作端面贴合在流体动压槽(12)和密封堰(10)的外圆侧。

2.根据权利要求1所述的一种非接触式机械密封及防止滑油泄漏的密封组件，其特征在于，所述动密封环(8)为金属材料，工作端面为研磨后的平面，表面粗糙度Ra0.1，平面度0.00089。

3.根据权利要求1所述的一种非接触式机械密封及防止滑油泄漏的密封组件，其特征在于，所述密封石墨静环(7)的工作端面为研磨后的平面，表面粗糙度Ra0.1，平面度0.00089。

4.根据权利要求1所述的一种非接触式机械密封及防止滑油泄漏的密封组件，其特征在于，所述动密封环(8)外端设有转轴安装孔(9)。

5.根据权利要求1所述的一种非接触式机械密封及防止滑油泄漏的密封组件，其特征在于，所述流体动压槽深度0.002mm-0.008mm。

6.根据权利要求1所述的一种非接触式机械密封及防止滑油泄漏的密封组件，其特征在于，所述流体动压槽的四个角点为A、B、C、D；AD和BC为弧边，DC和AB为直边；

密封石墨静环7工作端面外直接为ΦC，密封石墨静环7工作端面内直接为ΦD，具体为：

流体动压槽12的内弧直径ΦB＝ΦD-1/2(ΦC-ΦD)；

流体动压槽12的外弧直径ΦA＝1/2(ΦC-ΦD)+ΦD；

相邻两个流体动压槽12的内弧点A和外弧点C交错设置，流体动压槽12的AB边与AD边之间的夹角为60°-64°，优选为62°；CD边与AD边之间的夹角为66°-70°，优选为68°。