CN107795693B - 一种膜片弹簧补偿式机械密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种膜片弹簧补偿式机械密封装置，它包括动环组件、静环组件、旋转轴组件、壳体组件、压盖组件。它们相互之间的关系是，动环组件空套在旋转轴组件上，静环组件也是空在旋转轴上，动环组件与静环组件是通过面接触形成密封面。壳体组件与压盖组件通过螺栓紧固联接，将整个动环组件、静环组件及旋转轴组件包含在壳体的腔体之内形成轴端密封装置；本发明的机械密封结构简单，结构紧凑，便于生产加工及后期的运输、安装及维护保养,大大节省了使用成本；动环所受的预紧分布更加均匀。动环设计成圆柱台阶结构有益于动环整体的散热，能够更好的提高密封性能。

Description

一种膜片弹簧补偿式机械密封装置

技术领域

本发明提供一种膜片弹簧补偿式机械密封装置，特别涉及流体密封中的旋转轴密封技术，属于机械密封技术领域。

背景技术

机械密封是一种依靠弹性元件对动、静环端面密封副的预紧和介质压力与弹性元件压力的压紧而达到密封的轴向端面密封装置，故又称为端面密封。机械密封广泛地应用于离心泵、离心机、反应釜和压缩机等设备上。随着工业领域的快速发展，实际应用中要求机械密封适应在高压、高速，或者起停、变工况等较频繁的极端工况条件，这样就对机械密封的性能提出了更高的要求。现有的机械密封因应用场合不同，要求的性能不同，机械密封装置的具体结构也大不相同。但都存在如下一些问题：结构过于复杂及装配零件过多，给产品的安装、维修、拆卸带来了极大的不便。现有的机械密封补偿系统大多是用多个螺旋弹簧使得动环与静环追随性并不理想。传统的机械密封动环与静环之间因运转产生的摩擦热不能得到很好的散热，使得端面因受热不均而产生变形，严重时密封端面会产生龟裂，使机械密封性能大大降低。甚致会使机械密封失效。

发明内容

本发明克服上述现有技术的不足，提供一种结构结简单便于安装维护，动、静环追随性好的机械密封装置。具体地说，是一种膜片弹簧补偿式机械密封装置，抗压能力、抗干扰能力强，高参数下具有较小泄漏量，启停过程流体动压效果好、正常运行时流体承载力充足。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明一种膜片弹簧补偿式机械密封装置，包括动环组件、静环组件、旋转轴组件、壳体组件、压盖组件。它们相互之间的关系是，动环组件套在旋转轴组件上，静环组件是空套在旋转轴上，动环组件与静环组件是通过面接触形成密封面。壳体组件与压盖组件通过螺栓紧固联接，将整个动环组件、静环组件及旋转轴组件包含在壳体的腔体之内形成旋转轴端密封装置。

所述的动环组件是由保持架3、膜片弹簧4、密封圈5、压盘6、密封圈7、动环8组成；它们之间的关系是：膜片弹簧4压紧压盘6，密封圈5是装于压盘6的内环凹槽C1内与轴套14配合起到轴向的泄漏密封，密封圈7是安装于压盘6的侧面凹槽C2与动环8的背面配合起到防止动环的径向泄漏，压盘6贴合在动环8背面。膜片弹簧4、压盘6及动环8这三个的外圆上分别开有凹槽B2、B3、B4，保持架3通过拔叉B1将膜片弹簧4、压盘6及动环8穿套在一起。保持架3的内环开有凹槽A1与轴套14上的长方体A2凸台配合，这样当旋转轴11转动时带动轴套14转动，轴套14就带动保持架3转动，保持架3就带动整个动环组件转动；

该保持架3的形状结构如图3所示是一个圆柱体，内圈开有2-6个凹槽A1，外环上均匀分布有2-6个长方体拨叉B1；

该膜片弹簧4的形状结构如图4所示，整个膜片弹簧4是由一块圆形钢板冲压而成，外环上均匀分布2-6个凹槽B2，内环均匀分布20-30个“U”型槽E1，弹簧片E2与膜片弹簧底座成θ角；

该密封圈5及密封圈7都是“O”型橡胶密封圈；

该压盘6的形状结构如图3中所示，整个是个圆柱体，外环上均匀分布2-6个凹槽B3，在内环内开有环形凹槽C1，在侧面开有环形凹槽C2；

该动环8的形状结构如图3中所示，整体是一个圆柱体，柱体外环上均匀分布2-6个凹槽B4，圆柱体中间有个小圆柱凸台，凸台面D1就是动环的旋转密封面；

所述的静环组件如图5所示，由静环9及密封圈10组成；它们之间的关系是，密封圈10装在静环9的环形凹槽C3内；

该静环9的形状结构如图5所示，整体结构是个圆柱体，在背面开有环形凹槽C3，静环9的正面是旋转密封面D2，这个旋转密封面D2与动环8的旋转密封面D1形成旋转密封副；

该密封圈10是“O”型橡胶密封圈；

所述的旋转轴组件如图6所示，是由旋转轴11，密封圈12、紧定螺钉13、轴套14组成；它们之间的关系是，密封圈12装轴套14的环形凹槽C4内，轴套14套于旋转轴11上然后通过紧定螺钉13固定于旋转轴11上；

该旋转轴11形状结构如图6所示，是一根圆柱形阶梯轴；

该密封圈12是“O”型橡胶密封圈；

该轴套14形状结构如图6所示，是一个圆柱形，内开有环形凹槽C4，外开有圆形螺纹通孔C5、长方体A2和台阶止口面A3；

所述的壳体组件如图7所示，是由壳体1和密封圈2组成；它们之间的关系是，密封圈2是装在壳体1的环形凹槽C6内；

该壳体1的结构如图7所示，是一个圆柱形，端面开有环形凹槽C6，开有4-8个螺栓孔M1；

该密封圈2为“O”型橡胶密封圈；

所述的压盖组件结构如图8所示，是由压盖15及紧固螺栓16组成；

该压盖15的形状结构为圆柱体，圆环边上开有6-8个螺栓孔M2。

本发明一种膜片弹簧补偿式机械密封装置,其具体的各零件的安装与传动关系如图9所示，动环组件部分的密封圈5安装在压盘6的环形凹槽C1内这个密封圈5是起到防止油液沿轴套14的轴向泄漏，密封圈7安装在压盘6的环形凹槽C2内，这个密封圈7是起到防止油液沿动环背面径向的泄漏。保持架3通过拔叉B1与膜片弹簧4的凹槽B2、压盘6的凹槽B3及动环8的凹槽B4配合，这样就使整个动环组件的保持架3、膜片弹簧4、压盘6、动环8组合在一起。旋转轴组件部分的密封圈12是安装于轴套14的环形凹槽C4，这个密封圈12防止油液油沿旋转轴11的轴向泄漏，轴套14套在旋转轴11上并通过紧定螺钉13沿圆形螺纹通孔C5把轴套14与旋转轴11固定在一起。整个动环组件套在轴套14上，保持架3的凹槽A1与轴套14的长方体A2配合，台阶止口面A3与保持架3配合起到动环组件的轴向定位。整个传动关系是旋转轴11带动轴套14转动，轴套14通过长方体A2带动保持架3转动，保持架3通过拔叉来带动整个动环组件件转动。静环组件的密封圈10是装于静环9的环形凹槽C3内这个密封圈10是防止油液沿静环9与压盖15的配合面的泄漏，静环9的旋转密封面D2与动环的旋转密封面D1配合形成旋转密封摩擦副。静环9是通过过盈配合安装于压盖15内。壳体组件的密封圈2安装于壳体1的环形凹槽C6，壳体1与压盖15通过螺栓16紧固连接。形成一密封腔体。

本发明的优点及有益效果：①本发明的机械密封结构简单，便于生产加工及后期的运输、安装及维护保养。大大节省了使用成本。②采用保持架结构使得动环组件的整体配合度提高，动、静环之间的追随性好。③膜片弹簧为补偿弹减小了轴向的装置长度，结构更加紧凑，动环所受的预紧分布更加均匀。④动环设计成圆柱台阶结构有益于动环整体的散热，能够更好的提高密封性能。

附图说明

图1为本发明实施例整体结构示意图。

图2为本发明实施例的分解结构示意图。

图3为动环组件分解结构示意图。

图4为膜片弹簧的详细结构示意图。

图5为静环组件结构示意图。

图6为旋转轴组件结构示意图。

图7为壳体组件结构示意图。

图8为压盖组件结构示意图。

图9为本发明实施例装配示意图。

图1中的序号、代号、符号说明如下：

1为壳体，11为旋转轴，15为压盖，16为紧固螺栓。

图2中的序号、代号、符号说明如下：

1为壳体，2为密封圈，3为保持架，4为膜片弹簧，5为密封圈，6为盖盘，7为密封圈，8为动环，9为静环，10为密封圈，11为旋转轴，12为密封圈，13为紧定螺钉，14轴套，15压盖，16为紧固螺栓。

图3中的序号、代号、符号说明如下：

3为保持架，4为膜片弹簧，5为密封圈，6为盖盘，7为密封圈，8为动环，A1为凹槽，B1为长方体拔叉，B2为凹槽，B3为凹槽，C1为环形凹槽，C2为环形凹槽，B4为凹槽，D1为动环旋转密封面。

图4中的序号、代号、符号说明如下：

4为膜片弹簧，B2为凹槽，E1为“U”型槽，E2为弹簧片，θ为膜片弹簧与底座的夹角。

图5中的序号、代号、符号说明如下：

9为静环，10为密封圈，C3为环形凹槽，D2为静环旋转密封面。

图6中的序号、代号、符号说明如下：

11为旋转轴，12为密封圈，C4为环形凹槽，13紧定螺钉，C5为螺纹通孔，14为轴套，A2为长方体，A3为台阶止口面。

图7中的序号、代号、符号说明如下：

1为壳体，2为密封圈，C6为环形凹槽，M1为螺栓孔。

图8中的序号、代号、符号说明如下：

15为压盖，16为紧固螺栓，M2为螺栓孔。

图9中的序号、代号、符号说明如下：

1为壳体，2为密封圈，3为保持架，4为膜片弹簧，5为密封圈，6为盖盘，7为密封圈，8为动环，9为静环，10为密封圈，11为旋转轴，12为密封圈，13为紧定螺钉，14轴套，15压盖，16为紧固螺栓。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作具体说明。

本发明实施例的结构如图1至图9所示。

本发明一种膜片弹簧补偿式机械密封装置，包括动环组件、静环组件、旋转轴组件、壳体组件、压盖组件。它们相互之间的关系是，动环组件套在旋转轴组件上，静环组件是空套在旋转轴上，动环组件与静环组件是通过面接触形成密封面。壳体组件与压盖组件通过螺栓紧固联接，将整个动环组件、静环组件及旋转轴组件包含在壳体的腔体之内形成旋转轴端密封装置。

所述的动环组件是由保持架3、膜片弹簧4、密封圈5、压盘6、密封圈7、动环8组成；它们之间的关系是：膜片弹簧4压紧压盘6，密封圈5是装于压盘6的内环凹槽C1内与轴套14配合起到轴向的泄漏密封，密封圈7是安装于压盘6的侧面凹槽C2与动环8的背面配合起到防止动环的径向泄漏，压盘6贴合在动环8背面。膜片弹簧4、压盘6及动环8这三个的外圆上分别开有凹槽B2、B3、B4，保持架3通过拔叉B1将膜片弹簧4、压盘6及动环8穿套在一起。保持架3的内环开有凹槽A1与轴套14上的长方体A2凸台配合，这样当旋转轴11转动时带动轴套14转动，轴套14就带动保持架3转动，保持架3就带动整个动环组件转动。

该保持架3的形状结构如图3所示是一个圆柱体，内圈开有3个凹槽A1，外环上均匀分布有3个长方体拨叉B1。

该膜片弹簧4的形状结构如图4所示，整个膜片弹簧4是由一块圆形钢板冲压而成，外环上均匀分布3个凹槽B2，内环均匀分布24个“U”型槽E1，弹簧片E2与膜片弹簧底座成140°度角。

该密封圈5及密封圈7都是“O”型橡胶密封圈。

该压盘6的形状结构如图3中所示，整个是个圆柱体，外环上均匀分布3个凹槽B3，在内环内开有环形凹槽C1，在侧面开有环形凹槽C2，

该动环8的形状结构如图3中所示，整体是一个圆柱体，柱体外环上均匀分布3个凹槽B4，圆柱体中间有个小圆柱凸台，凸台面D1就是动环的旋转密封面。

所述的静环组件如图5所示，由静环9及密封圈10组成，它们之间的关系是，密封圈10装在静环9的环形凹槽C3内。

该静环9的形状结构如图5所示，整体结构是个圆柱体，在背面开有环形凹槽C3，静环9的正面是旋转密封面D2，这个旋转密封面D2与动环8的旋转密封面D1形成旋转密封副。

该密封圈10是“O”型橡胶密封圈。

所述的旋转轴组件如图6所示，是由旋转轴11，密封圈12、紧定螺钉13、轴套14组成，它们之间的关系是，密封圈12装轴套14的环形凹槽C4内，轴套14套于旋转轴11上然后通过紧定螺钉13固定于旋转轴11上。

该旋转轴11形状结构如图6所示，是一根圆柱形阶梯轴。

该密封圈12是“O”型橡胶密封圈。

该轴套14形状结构如图6所示，是一个圆柱形，内开有环形凹槽C4，外开有圆形螺纹通孔C5、长方体A2和台阶止口面A3。

所述的壳体组件如图7所示，是由壳体1和密封圈2组成，它们之间的关系是，密封圈2是装在壳体1的环形凹槽C6内。

该壳体1的结构如图7所示，是一个圆柱形，端面开有环形凹槽C6，开有4-8个螺栓孔M1。

该密封圈2为“O”型橡胶密封圈。

所述的压盖组件结构如图8所示，是由压盖15及紧固螺栓16。

该压盖15的形状结构为圆柱体，圆环边上开有6-8个螺栓孔M2。

本发明一种膜片弹簧补偿式机械密封装置，其具体的各零件的安装与传动关系如图9所示，动环组件部分的密封圈5安装在压盘6的环形凹槽C1内这个密封圈5是起到防止油液沿轴套14的轴向泄漏，密封圈7安装在压盘6的环形凹槽C2内，这个密封圈7是起到防止油液沿动环背面径向的泄漏。保持架3通过拔叉B1与膜片弹簧4的凹槽B2、压盘6的凹槽B3及动环8的凹槽B4配合，这样就使整个动环组件的保持架3、膜片弹簧4、压盘6、动环8组合在一起。旋转轴组件部分的密封圈12是安装于轴套14的环形凹槽C4，这个密封圈12防止油液油沿旋转轴11的轴向泄漏，轴套14套在旋转轴11上并通过紧定螺钉13沿圆形螺纹通孔C5把轴套14与旋转轴11固定在一起。整个动环组件套在轴套14上，保持架3的凹槽A1与轴套14的长方体A2配合，台阶止口面A3与保持架3配合起到动环组件的轴向定位。整个传动关系是旋转轴11带动轴套14转动，轴套14通过长方体A2带动保持架3转动，保持架3通过拔叉来带动整个动环组件件转动。静环组件的密封圈10是装于静环9的环形凹槽C3内这个密封圈10是防止油液沿静环9与压盖15的配合面的泄漏，静环9的旋转密封面D2与动环的旋转密封面D1配合形成旋转密封摩擦副。静环9是通过过盈配合安装于压盖15内。壳体组件的密封圈2安装于壳体1的环形凹槽C6，壳体1与压盖15通过螺栓16紧固连接。形成一密封腔体。

Claims (1)

1.一种膜片弹簧补偿式机械密封装置，其特征在于：它包括动环组件、静环组件、旋转轴组件、壳体组件、压盖组件；它们相互之间的关系是，动环组件套在旋转轴组件上，静环组件是空套在旋转轴上，动环组件与静环组件是通过面接触形成密封面；壳体组件与压盖组件通过螺栓紧固联接，将整个动环组件、静环组件及旋转轴组件包含在壳体的腔体之内形成旋转轴端密封装置；

所述的动环组件是由保持架、膜片弹簧、第一密封圈、压盘、第二密封圈、动环组成；它们之间的关系是：膜片弹簧压紧压盘，第一密封圈是装于压盘的内环凹槽C1内与轴套配合起到轴向的泄漏密封，第二密封圈是安装于压盘的侧面凹槽C2与动环的背面配合起到防止动环的径向泄漏，压盘贴合在动环背面；膜片弹簧、压盘及动环这三个的外圆上分别开有凹槽B2、凹槽B3、凹槽B4，保持架通过拔叉B1将膜片弹簧、压盘及动环穿套在一起；保持架的内环开有凹槽A1与轴套上的长方体A2凸台配合，这样当旋转轴转动时带动轴套转动，轴套就带动保持架转动，保持架就带动整个动环组件转动；

该保持架是一个圆柱体，内圈开有2-6个凹槽A1，外环上均匀分布有2-6个长方体拨叉B1；

该膜片弹簧的形状结构是：整个膜片弹簧是由一块圆形钢板冲压而成，外环上均匀分布2-6个凹槽B2，内环均匀分布20-30个“U”型槽E1，弹簧片E2与膜片弹簧底座成θ角；

该第一密封圈及第二密封圈都是“O”型橡胶密封圈；

该压盘的形状结构是：整个是个圆柱体，外环上均匀分布2-6个凹槽B3，在内环内开有环形凹槽C1，在侧面开有环形凹槽C2；

该动环的整体是一个圆柱体，柱体外环上均匀分布2-6个凹槽B4，圆柱体中间有个小圆柱凸台，凸台面D1就是动环的旋转密封面；

所述的静环组件是由静环及第三密封圈组成；第三密封圈装在静环的环形凹槽C3内；

该静环的整体结构是个圆柱体，在背面开有环形凹槽C3，静环的正面是旋转密封面D2，这个旋转密封面D2与动环的旋转密封面D1形成旋转密封副；

该第三密封圈是“O”型橡胶密封圈；

所述的旋转轴组件是由旋转轴、第四密封圈、紧定螺钉、轴套组成；第四密封圈装在轴套的环形凹槽C4内，轴套套于旋转轴上然后通过紧定螺钉固定于旋转轴上；

该旋转轴是一根圆柱形阶梯轴；

该第四密封圈是“O”型橡胶密封圈；

该轴套是一个圆柱形，内开有环形凹槽C4，外开有圆形螺纹通孔C5、长方体A2和台阶止口面A3；

所述的壳体组件是由壳体和第五密封圈组成；第五密封圈是装在壳体的环形凹槽C6内；

该壳体是一个圆柱形，端面开有环形凹槽C6，开有4-8个螺栓孔M1；

该第五密封圈为“O”型橡胶密封圈；

所述的压盖组件是由压盖及紧固螺栓组成；

该压盖为圆柱体，圆环边上开有6-8个螺栓孔M2；

上述的膜片弹簧补偿式机械密封装置的各零件的安装与传动关系如下：动环组件部分的第一密封圈安装在压盘的环形凹槽C1内，第一密封圈是起到防止油液沿轴套的轴向泄漏，第二密封圈安装在压盘的环形凹槽C2内，第二密封圈是起到防止油液沿动环背面径向的泄漏；保持架通过拔叉B1与膜片弹簧的凹槽B2、压盘的凹槽B3及动环的凹槽B4配合，这样就使整个动环组件的保持架、膜片弹簧、压盘、动环组合在一起；旋转轴组件部分的第四密封圈是安装于轴套的环形凹槽C4，第四密封圈防止油液油沿旋转轴的轴向泄漏，轴套套在旋转轴上并通过紧定螺钉沿圆形螺纹通孔C5把轴套与旋转轴固定在一起；整个动环组件套在轴套上，保持架的凹槽A1与轴套的长方体A2配合，台阶止口面A3与保持架配合起到动环组件的轴向定位；整个传动关系是旋转轴带动轴套转动，轴套通过长方体A2带动保持架转动，保持架通过拔叉来带动整个动环组件转动；静环组件的第三密封圈是装于静环的环形凹槽C3内，第三密封圈是防止油液沿静环与压盖的配合面的泄漏，静环的旋转密封面D2与动环的旋转密封面D1配合形成旋转密封摩擦副；静环是通过过盈配合安装于压盖内；壳体组件的第五密封圈安装于壳体的环形凹槽C6，壳体与压盖通过螺栓紧固连接，形成一密封腔体。