CN111677870A - 一种抗冲击机械密封自动补偿结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗冲击机械密封自动补偿结构，涉及机械密封技术领域，具体包括金属基座，所述金属基座的内部分别设置有陶瓷密封宽环和陶瓷密封窄环，陶瓷密封宽环活动连接在陶瓷密封窄环的上表面，陶瓷密封窄环的内侧设置有密封圈，陶瓷密封宽环的底部设置有弹性元件，陶瓷密封窄环的底部设置有补偿弹簧，陶瓷密封宽环的底部开设有凹槽，凹槽的内部设置有防转销，防转销的表面设置有衬套。通过设置补偿弹簧、密封圈和弹性元件，达到了密封装置在受冲击时自动补偿出现的间隙，使之密封紧密的效果，解决了在振动、冲击工况下的机械密封用陶瓷环的安全性和稳定性的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种机械密封，具体是一种抗冲击机械密封自动补偿结构。
背景技术
机械动密封具有可靠性高、寿命长、动静摩擦力矩变化小、安全性高的优点。机械密封是通过两个平面度极高的高硬度陶瓷环平面贴合实现密封。作为机械密封的关键元件——陶瓷密封环具有高硬度、高脆性的特点。密封环为陶瓷材料，加工困难，无法设计成形状复杂的结构件，一般工业用机械密封中陶瓷环与金属结构件采用过盈配合的镶装结构，解决高硬度和复杂结构相矛盾的问题。这种结构属于硬-硬配合，尽管常规机械密封在浮动密封环底部设计有补偿弹簧降低振动冲击对窄环的影响；但宽环没有任何减隔振措施，振动、冲击载荷可以直接传递到固定连接的宽环上，陶瓷环作为脆性材料，在振动冲击条件下，易出现碎裂现象。
陶瓷环与金属结构件的热膨胀系数不同，如果在设计中不加以考虑，必然会出现由于配合间隙过小，陶瓷环在极限温度情况下受力损坏；配合间隙过大，导致密封失效。
为了解决陶瓷与金属基座热膨胀系数不同的问题，采用两种方法：1)适当增加金属与陶瓷之间的配合间隙；2)采取整体式陶瓷环结构，减少金属与陶瓷的安装环节。这两种方法都将削弱陶瓷环的抗振动冲击能力。
由于密封装置存在正反向转动情况，由于热胀影响，防转销与陶瓷环的配合一定存在间隙，结构设计必须考虑回差的影响，否则陶瓷环受冲击易损坏。
在解决陶瓷环拨动问题的同时，需要考虑拨动结构对陶瓷环刚度的影响。陶瓷环刚度不足是导致机械密封泄漏的重要原因之一。
本发明就是改变陶瓷密封环与金属基座之间的连接方式，在保证两者密封可靠的前提下，隔离外界的振动冲击对陶瓷密封环的影响。
目前国内还未有能够抗振动冲击、且能够自动补偿的陶瓷密封结构设计相关报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗冲击机械密封自动补偿结构，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种抗冲击机械密封自动补偿结构，包括金属基座，所述金属基座的内部分别设置有陶瓷密封宽环和陶瓷密封窄环，陶瓷密封宽环活动连接在陶瓷密封窄环的上表面，陶瓷密封窄环的内侧设置有密封圈，陶瓷密封宽环的底部设置有弹性元件，陶瓷密封窄环的底部设置有补偿弹簧，陶瓷密封宽环的底部开设有凹槽，凹槽的内部设置有防转销，防转销的表面设置有衬套。
作为本发明进一步的方案：所述陶瓷密封宽环和陶瓷密封窄环与金属基座直径配合间隙范围为0.3-0.5mm。
作为本发明进一步的方案：所述陶瓷密封宽环和陶瓷密封窄环与金属基座之间径向采用橡胶密封圈进行密封。
作为本发明进一步的方案：所述陶瓷密封宽环和陶瓷密封窄环与金属基座连接的位置处设置有抗振元件。
作为本发明进一步的方案：所述抗振元件的外径与金属基座的安装槽的内外径之间设置有间隙，所述间隙的长度大于0.3mm。
作为本发明进一步的方案：所述陶瓷密封宽环通过防转销固定连接在金属基座的底部，陶瓷密封宽环与陶瓷密封窄环之间的间距为大于0.2mm。
作为本发明进一步的方案：所述衬套的材质为非金属，衬套的厚度大于0.5mm。
作为本发明再进一步的方案：所述其具体操作步骤如下：
步骤一、陶瓷密封宽环和陶瓷密封窄环相对运动；
步骤二、受到冲击时，陶瓷密封宽环和陶瓷密封窄环受到的力传递给密封圈和弹性元件，对密封圈和弹性元件进行挤压，同时陶瓷密封宽环和陶瓷密封窄环受到其弹力使之连接紧密，保证了受力冲击时，陶瓷密封宽环和陶瓷密封窄环不易受力损坏，达到受冲击也能完好的进行密封的效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过设置补偿弹簧、密封圈和弹性元件，陶瓷密封宽环和陶瓷密封窄环连着相对转动，当受到冲击时，陶瓷密封宽环和陶瓷密封窄环将冲击力分散，分别将冲击力传递到密封圈、弹性元件和补偿弹簧上进行减振，密封圈、弹性元件和补偿弹簧的弹力将陶瓷密封宽环和陶瓷密封窄环弹起，使两者在受冲击力的同时连接紧密且不易损坏，达到了密封装置在受冲击时自动补偿出现的间隙，使之密封紧密的效果，解决了在振动、冲击工况下的机械密封用陶瓷环的安全性和稳定性的问题。
附图说明
图1为一种抗冲击机械密封自动补偿结构中陶瓷密封宽环位置处的结构示意图。
图2为一种抗冲击机械密封自动补偿结构中防转销结构示意图。
图3为一种抗冲击机械密封自动补偿结构中凹槽位置处结构示意图。
如图所示：1、陶瓷密封宽环；2、陶瓷密封窄环；3、密封圈；4、弹性元件；5、补偿弹簧；6、防转销；7、金属基座；8、凹槽；9、衬套。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1～3，本发明实施例中，一种抗冲击机械密封自动补偿结构，包括金属基座7，金属基座7的内部分别设置有陶瓷密封宽环1和陶瓷密封窄环2，侧面的O形密封圈3和底部的弹性元件4将整个陶瓷环包裹起来，具有保护作用，陶瓷密封窄环2采用整体结构形式，避免由于热膨胀系数不同造成陶瓷密封环在极限温度情况下损，通过2个及以上防转销6拨动陶瓷密封窄环2转动，陶瓷环与内环的配合、防转销6与销孔的配合要求与陶瓷密封宽环1相同，陶瓷密封宽环1和陶瓷密封窄环2与金属基座7直径配合间隙范围为0.3-0.5mm，陶瓷密封宽环1和陶瓷密封窄环2与金属基座7之间径向采用橡胶密封圈进行密封，陶瓷密封宽环1和陶瓷密封窄环2与金属基座7连接的位置处设置有抗振元件，抗振元件的外径与金属基座7的安装槽的内外径之间设置有间隙，所述间隙的长度大于0.3mm，陶瓷密封宽环1通过防转销6固定连接在金属基座7的底部，陶瓷密封宽环1与陶瓷密封窄环2之间的间距为大于0.2mm，为了使陶瓷密封宽环1和陶瓷密封窄环2在极限情况下可以浮动，以防止高低问情况下对其造成损坏，陶瓷密封宽环1活动连接在陶瓷密封窄环2的上表面，陶瓷密封窄环2的内侧设置有密封圈3，陶瓷密封宽环1的底部设置有弹性元件4，陶瓷密封窄环2的底部设置有补偿弹簧5，所述陶瓷密封宽环1的底部开设有凹槽8，凹槽8的内部设置有防转销6，防转销6与陶瓷密封宽环1销孔配合间隙需小于0.3mm，这样在装置正反转时，瞬时冲击由于行程较短，无法形成较大的冲击力，从而不会损坏陶瓷密封环1，且在高低温情况下不会出现卡滞现象，防转销6的表面设置有衬套9，衬套9的材质为非金属，衬套9的厚度大于0.5mm，该衬套9具有一定形变能力，在正反转切换时，防转销与陶瓷环之间有一个缓冲层，减小对陶瓷的冲击，提高陶瓷环的抗振性能，具体操作步骤如下：
步骤一、陶瓷密封宽环1和陶瓷密封窄环2相对运动；
步骤二、受到冲击时，陶瓷密封宽环1和陶瓷密封窄环2受到的力传递给密封圈3和弹性元件4，对密封圈3和弹性元件4进行挤压，同时陶瓷密封宽环1和陶瓷密封窄环2受到其弹力使之连接紧密，保证了受力冲击时，陶瓷密封宽环1和陶瓷密封窄环2不易受力损坏，达到受冲击也能完好的进行密封的效果。
在使用时，陶瓷密封宽环1和陶瓷密封窄环2之间相对转动，陶瓷密封宽环1与金属基座7之间采用防转销6、橡胶密封圈3、底部增加弹性元件的连接，保证陶瓷环能够跟随金属基座同步转动，侧面的O形密封圈和底部的弹性元件4将整个陶瓷密封宽环1和陶瓷密封窄环2包裹起来，具有保护作用，当受到振动冲击时，O形密封圈3和底部弹性元件4均能起到缓冲作用，经过计算，陶瓷密封宽环1与金属基座7在直径配合上要求间隙在0.3-0.5mm，此时，在受到20G的冲击时，由于侧面O形密封圈3的保护和支撑，陶瓷密封宽环1和陶瓷密封窄环2仍然不会与金属基座7接触，从而不会因冲击而损坏，同时这个间隙范围仍能保证两者之间的密封性。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内，且本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (8)
1.一种抗冲击机械密封自动补偿结构，包括金属基座(7)，其特征在于，所述金属基座(7)的内部分别设置有陶瓷密封宽环(1)和陶瓷密封窄环(2)，所述陶瓷密封宽环(1)活动连接在陶瓷密封窄环(2)的上表面，所述陶瓷密封窄环(2)的内侧设置有密封圈(3)，所述陶瓷密封宽环(1)的底部设置有弹性元件(4)，所述陶瓷密封窄环(2)的底部设置有补偿弹簧(5)，所述陶瓷密封宽环(1)的底部开设有凹槽(8)，所述凹槽(8)的内部设置有防转销(6)，所述防转销(6)的表面设置有衬套(9)。
2.根据权利要求1所述的一种抗冲击机械密封自动补偿结构，其特征在于，所述陶瓷密封宽环(1)和陶瓷密封窄环(2)与金属基座(7)直径配合间隙范围为0.3-0.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种抗冲击机械密封自动补偿结构，其特征在于，所述陶瓷密封宽环(1)和陶瓷密封窄环(2)与金属基座(7)之间径向采用橡胶密封圈进行密封。
4.根据权利要求1所述的一种抗冲击机械密封自动补偿结构，其特征在于，所述陶瓷密封宽环(1)和陶瓷密封窄环(2)与金属基座(7)连接的位置处设置有抗振元件。
5.根据权利要求4所述的一种抗冲击机械密封自动补偿结构，其特征在于，所述抗振元件的外径与金属基座(7)的安装槽的内外径之间设置有间隙，所述间隙的长度大于0.3mm。
6.根据权利要求1所述的一种抗冲击机械密封自动补偿结构，其特征在于，所述陶瓷密封宽环(1)通过防转销(6)固定连接在金属基座(7)的底部，陶瓷密封宽环(1)与陶瓷密封窄环(2)之间的间距为大于0.2mm。
7.根据权利要求1所述的一种抗冲击机械密封自动补偿结构，其特征在于，所述衬套(9)的材质为非金属，衬套(9)的厚度大于0.5mm。
8.根据权利要求1所述的一种抗冲击机械密封自动补偿结构，其特征在于，所述其具体操作步骤如下：
步骤一、陶瓷密封宽环(1)和陶瓷密封窄环(2)相对运动；
步骤二、受到冲击时，陶瓷密封宽环(1)和陶瓷密封窄环(2)受到的力传递给密封圈(3)和弹性元件(4)，对密封圈(3)和弹性元件(4)进行挤压，同时陶瓷密封宽环(1)和陶瓷密封窄环(2)受到其弹力使之连接紧密，保证了受力冲击时，陶瓷密封宽环(1)和陶瓷密封窄环(2)不易受力损坏，达到受冲击也能完好的进行密封的效果。
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