CN108413040A - 唇形机械密封装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种唇形机械密封装置,包括安装座、补偿元件和两个环体,两个环体分别为静环体和动环体,静环体和动环体接触的两端面之间形成平端面密封;两个环体之间还具有唇形端面密封和唇形外周面密封中的至少一种,唇形端面密封为端面密封唇与环体的端面抵紧形成的,唇形外周面密封为外周面密封唇与所述环体的外周面抵紧形成的。本发明采用了唇形密封的结构形式,并且在唇口加工泵送槽,将泄漏的介质反向泵送回去,强化了密封效果;另外采用PTFE材料大大降低密封端面间的摩擦热,减小密封端面的磨损,防止温度升高,介质气化造成的端面开启泄漏及撞击破损。
Description
技术领域
本发明涉及机械密封技术领域,特别是涉及一种机械密封装置,主要用于旋转机械中,如各种泵、压缩机和反应釡等。
背景技术
机械密封(mechanical seal)是指由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力(或磁力)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。
机械密封广泛应用于石油、化工、机械以及航空航天领域。主要用于旋转机械,密封的作用是防止被密封介质的泄漏,同时阻止外界的污染物以及杂质进入到设备腔体,从而污染设备腔体内的介质。
目前常用机械密封结构如图A所示,主要包括随轴一起旋转的动(静)环座A1、动(静)环A2、静(动)环A3、静(动)环座A4以及补偿元件A5。
机械密封的机理如下:动环与动环座采用紧配合,一起随轴旋转,而静环以及静环座是静止件,密封运转初期,动环和静环相贴合,中间有一层微米级的液膜,液膜是腔体内的介质往外泄漏形成的一层流体膜,当两密封环(动环和静环)之间的闭合力(包括补偿元件的弹簧力,腔内介质对密封环的压力)与密封环的开启力(包括密封环的接触力,流体膜的介质压力)相等时,液膜达到稳定,密封达到受力平衡,密封也能稳定运行,此时密封流体膜稳定存在,介质不会往外泄漏。这就是密封的主要机理。但是目前机械密封也存在很多问题,一旦机械的动环和静环接触过紧,在旋转过程中,密封环会发生密封面的磨损,将会破坏密封环的结构,从而整体破坏密封,另外由于密封环的相对运动,也会产生过多的摩擦热,导致密封产生过大的热变形,破坏液膜,造成密封的早期失效。目前的机械密封常出现介质泄漏,使用寿命达不到客户的要求。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种唇形机械密封装置,采用了唇形密封的结构形式,并且在密封唇的凸起面加工泵送槽,将泄漏的介质反向泵送回去,强化了密封效果;另外采用PTFE(聚四氟乙烯)材料大大降低密封端面间的摩擦热,减小密封端面的磨损,防止温度升高,介质气化造成的端面开启泄漏及撞击破损。
为解决上述技术问题,本发明采用的一个技术方案是:提供一种唇形机械密封装置,包括安装座、补偿元件和两个环体,两个所述环体分别为静环体和动环体,所述安装座安装于待密封设备的壳体,所述补偿元件的一端连接所述安装座,且另一端连接所述静环体,所述动环体套于待密封设备的转轴,所述静环体和所述动环体接触的两端面之间形成平端面密封;
两个所述环体之间还具有唇形端面密封和唇形外周面密封中的至少一种,所述唇形端面密封为端面密封唇与环体的端面抵紧形成的,所述唇形外周面密封为外周面密封唇与所述环体的外周面抵紧形成的;
定义靠近转轴的一侧为内,所述端面密封唇为从一环体的端面向靠近另一环体的方向内凸的唇形凸起,且所述端面密封唇的凸起面与另一环体的端面抵紧形成所述唇形端面密封,所述端面密封唇位于环体的端面且具有一圈;
所述外周面密封唇为从一环体的外周面向靠近另一环体的方向内凸的唇形凸起,且所述外周面密封唇的凸起面与另一环体的外周面抵紧形成所述唇形外周面密封,所述外周面密封唇沿环体的周向具有一圈。
为解决上述技术问题,本发明采用的进一步技术方案是:所述动环体包括动环和动环座,所述动环安装于所述动环座;
所述静环体包括静环和静环座,所述静环安装于所述静环座,所述补偿元件的一端固定于所述静环座,且另一端固定于所述安装座;
所述静环和所述动环接触的两端面之间形成所述平端面密封。
进一步地说,所述端面密封唇的凸起面设有若干个用于降压的泵送槽;
和/或所述外周面密封唇的凸起面设有若干个用于降压的所述泵送槽。
进一步地说,所述泵送槽为迷宫圆环槽或反向螺旋槽。
进一步地说,所述动环的端面与外周面的连接处或所述静环的端面与外周面的连接处形成一圈凹槽,所述端面密封唇设于所述凹槽内。
进一步地说,所述动环的端面具有端面密封唇,所述端面密封唇的凸起面与所述静环的端面抵紧形成所述唇形端面密封。
进一步地说,所述动环的外周面具有外周面密封唇,所述外周面密封唇的凸起面与所述静环座的外周面抵紧形成所述唇形外周面密封。
进一步地说,所述动环的端面具有端面密封唇,所述端面密封唇的凸起面与所述静环的端面抵紧形成所述唇形端面密封,所述动环的外周面具有外周面密封唇,所述外周面密封唇的凸起面与所述静环座的外周面抵紧形成所述唇形外周面密封。
进一步地说,所述静环和所述静环座为一体式连接或分体式连接;
所述动环和所述动环座为一体式连接或分体式连接。
进一步地说,当所述静环具有端面密封唇或/和外周面密封唇时,所述静环为PTFE环;所述端面密封唇或/和外周面密封唇与所述静环一体式连接;
当所述动环具有端面密封唇或/和外周面密封唇时,所述动环为PTFE环,且所述端面密封唇或/和外周面密封唇与所述动环一体式连接。
本发明的有益效果是:
本发明包括安装座、补偿元件和两个环体,环体接触的两端面之间形成平端面密封;两个环体之间还具有唇形端面密封和唇形外周面密封,故两个环体之间至少具有两道密封,一是大大的提高了密封性能,二是其中之一失效时,另一还能够起到密封作用,提高密封性能;
再者,且唇形密封为密封唇与环体的端面或外周面过盈配合而成,将传统的环体平端面优化为平端面带有密封唇结构的新型密封结构,由于密封唇为较薄的唇形凸起,有一定的弹性,因此密封唇在接触挤压作用下能发生变形,密封唇与环体端面产生接触压力,外界的介质压力也能提供很好的自密封作用,从而起到更好的密封作用;
再者,机械密封装置很多时候用于低温工作环境,而补偿元件在低温条件佳容易失效损坏,丧失补偿性能,而密封唇的工作环境不受低温影响,在补偿元件失效时,依然能够抵紧环体的端面或外周面,保证两环体之间的闭合力和开启力相等,密封达到受力平衡,密封效果佳;
再者,本发明中具有密封唇的环体可以采用低摩擦自润滑材料PTFE,传统的机械密封环常采用陶瓷或者金属以及合金材料,而采用PTFE材料,一是能显著的降低密封环之间的摩擦热,减小密封端面间的磨损,从而提高密封性能,减少泄漏,达到延长密封的使用寿命,密封端面间的摩擦热能大大的减小,密封环的磨损也会急剧的降低,因此能大大的改善机械密封的使用性能,延长密封的使用寿命;二是具有密封唇的环体可以采用低摩擦自润滑材料PTFE,相较于传统的两硬度、强度均较高的两环体之间的摩擦,不会产生火花,因此对与其配合的环体的材质选择比较多,可以为金属、陶瓷等,降低材料成本,提高产品竞争力;
再者,密封唇可以和其中一环体做成一体,从而与另一环体贴合,两环体的端面也贴合,形成多道密封,同时在密封唇口的凸起面处加工有迷宫圆环槽或反向螺旋槽;圆环迷宫槽可以起到逐级降压迷宫密封的作用,泵送槽的泵送方向与介质泄漏方向相反,因此能将初期泄漏的介质反向泵送回腔体,能提高密封的使用能力。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图A是现有技术的结构示意图;
图1是实施例1的结构示意图;
图2是图1的局部放大图(未设泵送槽);
图3是图1的局部放大图(设有泵送槽);
图4是实施例2的结构示意图;
图5是图4的局部放大图;
图6是实施例3的结构示意图;
图7是图6的局部放大图;
图8是实施例4的结构示意图;
附图中各部分标记如下:
安装座1、补偿元件2、平端面密封3、唇形端面密封4、唇形外周面密封5、端面密封唇6、外周面密封唇7、动环8、动环座9、静环10、静环座11、泵送槽12、凹槽13和静环体14。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的具体实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的优点及功效。本发明也可以其它不同的方式予以实施,即,在不背离本发明所揭示的范畴下,能予不同的修饰与改变。
实施例:一种唇形机械密封装置,如图1到图8所示,包括安装座1、补偿元件2和两个环体,两个所述环体分别为静环体14和动环体,所述安装座安装于待密封设备的壳体,所述补偿元件的一端连接所述安装座,且另一端连接所述静环体,所述动环体套于待密封设备的转轴,所述静环体和所述动环体接触的两端面之间形成平端面密封3;
两个所述环体之间还具有唇形端面密封4和唇形外周面密封5中的至少一种,所述唇形端面密封为端面密封唇6与环体的端面抵紧形成的,所述唇形外周面密封为外周面密封唇7与所述环体的外周面抵紧形成的;
定义靠近转轴的一侧为内,所述端面密封唇为从一环体的端面向靠近另一环体的方向内凸的唇形凸起,且所述端面密封唇的凸起面与另一环体的端面抵紧(即过盈配合)形成所述唇形端面密封,所述端面密封唇位于环体的端面且具有一圈;
所述外周面密封唇为从一环体的外周面向靠近另一环体的方向内凸的唇形凸起,且所述外周面密封唇的凸起面与另一环体的外周面抵紧(即过盈配合)形成所述唇形外周面密封,所述外周面密封唇沿环体的周向具有一圈。
所述动环体包括动环8和动环座9,所述动环安装于所述动环座;
所述静环体包括静环10和静环座11,所述静环安装于所述静环座,所述补偿元件的一端固定于所述静环座,且另一端固定于所述安装座;
所述静环和所述动环接触的两端面之间形成所述平端面密封3。
所述泵送槽为迷宫圆环槽或反向螺旋槽。
所述动环的端面与外周面的连接处或所述静环的端面与外周面的连接处形成一圈凹槽13,所述端面密封唇设于所述凹槽内。
实施例1:本实施例中,如图1到图3所示,所述动环的端面具有端面密封唇,所述端面密封唇的凸起面与所述静环的端面抵紧形成所述唇形端面密封。
如图3所示,所述端面密封唇的凸起面设有若干个用于降压的泵送槽12;
和/或所述外周面密封唇的凸起面设有若干个用于降压的所述泵送槽12。
所述动环和所述动环座为一体式连接或分体式连接。
当所述静环具有端面密封唇或/和外周面密封唇时,所述静环为PTFE环;所述端面密封唇或/和外周面密封唇与所述静环一体式连接;
当所述动环具有端面密封唇或/和外周面密封唇时,所述动环为PTFE环,且所述端面密封唇或/和外周面密封唇与所述动环一体式连接。
所述补偿元件为弹簧或金属波纹管。
所述端面密封唇和所述外周面密封唇的材质均为具有韧性的材料,比如PTFE,但不限于此。
实施例2:一种唇形机械密封装置,结构与实施例1类似不同之处在于:如图4到图5所示,所述动环的外周面具有外周面密封唇,所述外周面密封唇的凸起面与所述静环座的外周面抵紧形成所述唇形外周面密封。
实施例3:一种唇形机械密封装置,结构与实施例类似不同之处在于:如图6到图7所示,所述动环的端面具有端面密封唇,所述端面密封唇的凸起面与所述静环的端面抵紧形成所述唇形端面密封,所述动环的外周面具有外周面密封唇,所述外周面密封唇的凸起面与所述静环座的外周面抵紧形成所述唇形外周面密封。
本实施例中,所述动环为分体式,即有两个子动环组成,其中之一具有端面密封唇,另一具有外周面密封唇。
实施例4:一种唇形机械密封装置,结构与实施例3类似不同之处在于:如图8所示,所述静环和所述静环座为一体式连接,便于加工组装,也可以为分体式连接。
上述实施例中,环体接触的两端面之间形成平端面密封;两个环体之间还具有唇形端面密封和唇形外周面密封,故两个环体之间至少具有两道密封,一是大大的提高了密封性能,二是其中之一失效时,另一还能够起到密封作用,提高密封性能;
唇形密封为密封唇与环体的端面或外周面过盈配合而成,将传统的环体平端面优化为平端面带有密封唇结构的新型密封结构,由于密封唇为较薄的唇形凸起,有一定的弹性,因此密封唇在接触挤压作用下能发生变形,密封唇与环体端面产生接触压力,外界的介质压力也能提供很好的自密封作用,从而起到更好的密封作用;
机械密封装置很多时候用于低温工作环境,而补偿元件在低温条件佳容易失效损坏,丧失补偿性能,而密封唇的工作环境不受低温影响,在补偿元件失效时,依然能够抵紧环体的端面或外周面,保证两环体之间的闭合力和开启力相等,密封达到受力平衡,密封效果佳;
本发明中具有密封唇的环体可以采用低摩擦自润滑材料PTFE,传统的机械密封环常采用陶瓷或者金属以及合金材料,而采用PTFE材料,一是能显著的降低密封环之间的摩擦热,减小密封端面间的磨损,从而提高密封性能,减少泄漏,达到延长密封的使用寿命,密封端面间的摩擦热能大大的减小,密封环的磨损也会急剧的降低,因此能大大的改善机械密封的使用性能,延长密封的使用寿命;二是具有密封唇的环体可以采用低摩擦自润滑材料PTFE,相较于传统的两硬度、强度均较高的两环体之间的摩擦,不会产生火花,因此对与其配合的环体的材质选择比较多,可以为金属、陶瓷等,降低材料成本,提高产品竞争力;
密封唇可以和其中一环体做成一体,从而与另一环体贴合,两环体的端面也贴合,形成多道密封,同时在密封唇口的凸起面处加工有迷宫圆环槽或反向螺旋槽;圆环迷宫槽可以起到逐级降压迷宫密封的作用,泵送槽的泵送方向与介质泄漏方向相反,因此能将初期泄漏的介质反向泵送回腔体,能提高密封的使用能力。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种唇形机械密封装置,其特征在于:包括安装座(1)、补偿元件(2)和两个环体,两个所述环体分别为静环体(14)和动环体,所述安装座安装于待密封设备的壳体,所述补偿元件的一端连接所述安装座,且另一端连接所述静环体,所述动环体套于待密封设备的转轴,所述静环体和所述动环体接触的两端面之间形成平端面密封(3);
两个所述环体之间还具有唇形端面密封(4)和唇形外周面密封(5)中的至少一种,所述唇形端面密封为端面密封唇(6)与环体的端面抵紧形成的,所述唇形外周面密封为外周面密封唇(7)与所述环体的外周面抵紧形成的;
定义靠近转轴的一侧为内,所述端面密封唇为从一环体的端面向靠近另一环体的方向内凸的唇形凸起,且所述端面密封唇的凸起面与另一环体的端面抵紧形成所述唇形端面密封,所述端面密封唇位于环体的端面且具有一圈;
所述外周面密封唇为从一环体的外周面向靠近另一环体的方向内凸的唇形凸起,且所述外周面密封唇的凸起面与另一环体的外周面抵紧形成所述唇形外周面密封,所述外周面密封唇沿环体的周向具有一圈。
2.根据权利要求1所述的唇形机械密封装置,其特征在于:所述动环体包括动环(8)和动环座(9),所述动环安装于所述动环座;
所述静环体包括静环(10)和静环座(11),所述静环安装于所述静环座,所述补偿元件的一端固定于所述静环座,且另一端固定于所述安装座;
所述静环和所述动环接触的两端面之间形成所述平端面密封(3)。
3.根据权利要求1所述的唇形机械密封装置,其特征在于:所述端面密封唇的凸起面设有若干个用于降压的泵送槽(12);
和/或所述外周面密封唇的凸起面设有若干个用于降压的所述泵送槽(12)。
4.根据权利要求3所述的唇形机械密封装置,其特征在于:所述泵送槽为迷宫圆环槽或反向螺旋槽。
5.根据权利要求2所述的唇形机械密封装置,其特征在于:所述动环的端面与外周面的连接处或所述静环的端面与外周面的连接处形成一圈凹槽(13),所述端面密封唇设于所述凹槽内。
6.根据权利要求2所述的唇形机械密封装置,其特征在于:所述动环的端面具有端面密封唇,所述端面密封唇的凸起面与所述静环的端面抵紧形成所述唇形端面密封。
7.根据权利要求2所述的唇形机械密封装置,其特征在于:所述动环的外周面具有外周面密封唇,所述外周面密封唇的凸起面与所述静环座的外周面抵紧形成所述唇形外周面密封。
8.根据权利要求2所述的唇形机械密封装置,其特征在于:所述动环的端面具有端面密封唇,所述端面密封唇的凸起面与所述静环的端面抵紧形成所述唇形端面密封,所述动环的外周面具有外周面密封唇,所述外周面密封唇的凸起面与所述静环座的外周面抵紧形成所述唇形外周面密封。
9.根据权利要求2所述的唇形机械密封装置,其特征在于:所述静环和所述静环座为一体式连接或分体式连接;
所述动环和所述动环座为一体式连接或分体式连接。
10.根据权利要求2所述的唇形机械密封装置,其特征在于:当所述静环具有端面密封唇或/和外周面密封唇时,所述静环为PTFE环;所述端面密封唇或/和外周面密封唇与所述静环一体式连接;
当所述动环具有端面密封唇或/和外周面密封唇时,所述动环为PTFE环,且所述端面密封唇或/和外周面密封唇与所述动环一体式连接。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20180817 |
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WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |