CN111828642B - 机械密封和推力轴承组合承载装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种机械密封和推力轴承组合承载装置，机械密封和推力轴承组合承载装置和推力轴承共同设置于转动轴。机械密封和推力轴承组合承载装置包括推力轴承、壳体、第一动环、第二动环、第一静密封组件和第二静密封组件。壳体包围形成第一空间，用于储存带压流体。第一动环和第二动环表面产生沿第一方向的压力差。第一动环和第二动环与转动轴固定连接。所以第一动环和第二动环对转动轴产生沿第一方向的轴向推力。第一方向与推力轴承输出轴向载荷方向一致。当转动轴需要一定轴向推力维持运转时，机械密封和推力轴承组合承载装置和推力轴承共同提供轴向推力，减小了推力轴承的工作载荷，提高了推力轴承的可靠性。

Description

机械密封和推力轴承组合承载装置

技术领域

本申请涉及机械技术领域，特别是涉及一种机械密封和推力轴承组合承载装置。

背景技术

在国内核电、水泵等领域普遍采用大型推力轴承作为承载部件，其工作性能对于整个机组转动部分起到至关重要的作用。国内已经广泛开展对推力轴承结构、性能、安装等方面的研究。

通过单一改善推力轴承的结构与性能，确实可以提升推力轴承的承载能力，但是轴瓦材料、支撑形式、瓦面形状的设计较为复杂，增加了试验的成本和不确定性。大型推力轴承在高转速、高载荷工况下承受极限转速、极限载荷，依然存在可靠性下降的问题。

发明内容

基于此，有必要针对大型推力轴承在高转速、高载荷工况下承受极限转速、极限载荷，存在可靠性下降的问题，提供一种机械密封和推力轴承组合承载装置，用于与所述推力轴承配合使用，增加所述推力轴承的可靠性。

一种机械密封和推力轴承组合承载装置，用于减少转动轴的轴向载荷，所述机械密封和推力轴承组合承载装置包括推力轴承、壳体、第一动环、第二动环、第一静密封组件和第二静密封组件。

所述推力轴承套设于所述转动轴。所述壳体包围形成第一空间，用于储存带压流体。所述壳体与所述推力轴承间隔设置。所述壳体具有相对设置的第一开口和第二开口。所述第一开口和所述第二开口用于穿过所述转动轴。所述第一开口的面积大于所述第二开口的面积。所述第二开口指向所述第一开口的方向为第一方向，所述第一方向与所述推力轴承产生的抵消轴向载荷力的轴向推力方向一致。

所述第一动环收纳于所述第一空间，用于固定套设于所述转动轴。所述第一动环具有相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面靠近所述第一开口设置。所述第二动环收纳于所述第一空间，用于固定套设于所述转动轴，并位于所述第一动环远离所述第一开口的一侧。所述第二动环具有相对的第三表面和第四表面。所述第四表面与所述第二表面贴合设置。所述第一动环的直径大于所述第二动环的直径。

所述第一开口的边缘向所述第一空间弯折并延伸至所述第一表面构成第一弯折部。所述第二开口的边缘向所述第一空间并延伸至所述第三表面构成第二弯折部。所述转动轴穿过所述第一弯折部和所述第二弯折部。所述第一静密封组件收纳于所述第一空间，并围设于所述第一弯折部设置。所述第一静密封组件的一端抵接于所述壳体内壁。所述第一静密封组件的另一端抵接于所述第一表面。所述第二静密封组件收纳于所述第一空间，并围设于所述第二弯折部设置。所述第二静密封组件的一端抵接于所述壳体内壁，所述第二静密封组件的另一端抵接于所述第三表面。

在一个实施例中，所述第一静密封组件包括第一静环和第一弹性元件。所述第一静环套设于所述第一弯折部，且所述第一静环具有相对的第五表面和第六表面。所述第五表面贴合于所述第一表面。所述第一弹性元件的一端固定于所述壳体内壁，所述第一弹性元件的另一端抵接于所述第六表面，并与所述第一静环连接。

在一个实施例中，所述第二静密封组件包括第二静环和第二弹性元件。所述第二静环套设于所述第二弯折部，且所述第二静环具有相对的第七表面和第八表面。所述第七表面贴合于所述第三表面。所述第二弹性元件的一端固定于所述壳体内壁，所述第二弹性元件的另一端抵接于所述第八表面，并与所述第二静环连接。

在一个实施例中，所述第一弹性元件为多个，且沿所述第一弯折部环向间隔设置。

在一个实施例中，所述第一弯折部为圆环结构，所述第一静环的外径与所述第一动环的外径相同，所述第一静环的内径与所述第一弯折部的直径相同。

在一个实施例中，所述第二静环为圆环形结构，所述圆环的直径与所述第二动环的直径相同，所述圆环的内径与所述第二弯折部的直径相同。

上述任一项实施例中所述的机械密封和推力轴承组合承载装置，所述壳体开设第三开口，所述第三开口用于向所述第一空间输入所述带压流体。

一种机械密封和推力轴承组合承载装置，用于减少转动轴的轴向载荷，所述推力装置包括推力轴承、壳体、第一动环、第一静密封组件和第二静密封组件。

所述推力轴承套设于所述转动轴。

所述壳体包围形成第一空间，用于储存带压流体。所述壳体与所述推力轴承间隔设置。所述壳体具有相对设置的第一开口和第二开口。所述第一开口和所述第二开口用于穿过所述转动轴。所述第一开口的面积大于所述第二开口的面积。所述第二开口指向所述第一开口的方向为第一方向。所述第一方向与所述推力轴承产生的抵消轴向载荷的轴向推力方向一致。所述第一动环收纳于所述第一空间，用于固定套设于所述转动轴。所述第一动环具有相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面靠近所述第一开口设置。

所述第一开口的边缘向所述第一空间弯折并延伸至所述第一表面构成第一弯折部。所述第二开口的边缘向所述第一空间并延伸至所述第二表面构成第二弯折部。所述转动轴穿过所述第一弯折部和所述第二弯折部。所述第一静密封组件收纳于所述第一空间，并围设于所述第一弯折部设置。所述第一静密封组件的一端抵接于所述壳体内壁。所述第一静密封组件的另一端抵接于所述第一表面。所述第二静密封组件收纳于所述第一空间，并围设于所述第二弯折部设置。所述第二静密封组件的一端抵接于所述壳体内壁。所述第二静密封组件的另一端抵接于所述第三表面。

在一个实施例中，所述第一静密封组件包括第一静环和第一弹性元件。所述第一静环套设于所述第一弯折部，且所述第一静环具有相对的第五表面和第六表面。所述第五表面贴合于所述第一表面。所述第一弹性元件的一端固定于所述壳体内壁，所述第一弹性元件的另一端抵接于所述第六表面，并与所述第一静环连接。

在一个实施例中，所述第二静密封组件包括第二静环和第二弹性元件。所述第二静环套设于所述第二弯折部，且所述第二静环具有相对的第七表面和第八表面。所述第七表面贴合于所述第三表面。所述第二弹性元件的一端固定于所述壳体内壁，所述第二弹性元件的另一端抵接于所述第八表面，并与所述第二静环连接。

在一个实施例中，所述第二静环为圆环形结构，所述圆环的外径与所述第二动环的直径相同，所述圆环的内径与所述第二弯折部的直径相同。

本申请提供的一种机械密封和推力轴承组合承载装置，包括壳体、第一动环、第二动环、第一静密封组件和第二静密封组件。所述壳体包围形成第一空间，用于储存带压流体。所述壳体包括相对设置的第一开口和第二开口。所述第一静密封组件和所述第二静密封组件收纳于所述第一空间。

所述第一静密封组件的一端抵接于所述壳体内壁，所述第一静密封组件的另一端抵接于所述第一表面。在所述高压流体的压强作用下，所述第一静密封组件通过所述第一表面产生对所述第一动环的压力。同理，所述第二静密封组件的一端抵接于所述壳体内壁，所述第二静密封组件的另一端抵接于所述第四表面，所述第二静密封组件通过所述第三表面产生对所述第二动环的压力。上述压力作用能够密封所述第一空间。

当在所述第一空间充入高压流体后，在所述高压流体的压强作用下，所述第三表面和所述第二表面受到的朝向所述第一方向的压力大于所述第一表面受到的压力，由于所述第一动环和所述第二动环相对于所述转动轴固定设置，因此，所述第一动环和所述第二动环对所述转动轴产生沿所述第一方向的轴向推力，即所述机械密封和推力轴承组合承载装置产生对所述转动轴产生沿所述第一方向的轴向推力。

所述第一方向与所述推力轴承输出轴向载荷方向一致。当所述转动轴受到初始轴向推力时，相比于单一所述推力轴承提供轴向推力，所述机械密封和推力轴承组合承载装置和所述推力轴承共同提供轴向推力，减小了所述推力轴承的工作载荷。所述机械密封和推力轴承组合承载装置和所述推力轴承协同作用，避免了所述推力轴承在高载荷工况下因温度过高导致的材料疲劳，进而，提高了所述推力轴承的可靠性。

附图说明

图1为本申请一个实施例中提供的所述机械密封和推力轴承组合承载装置的结构示意图；

图2为本申请一个实施例中提供的所述机械密封和推力轴承组合承载装置的结构受力示意图；

图3为本申请另一个实施例中提供的所述机械密封和推力轴承组合承载装置的结构示意图；

图4为本申请另一个实施例中提供的所述机械密封和推力轴承组合承载装置的结构受力示意图；

图5为本申请另一个实施例中提供的所述机械密封和推力轴承组合承载装置的结构示意图。

附图标号：

机械密封和推力轴承组合承载装置10

推力轴承100

转动轴101

壳体20

第一空间210

第一弯折部220

第二弯折部230

第一开口201

第二开口202

第三开口203

第一动环30

第一表面301

第二表面302

平台302

第二动环40

第三表面401

第四表面402

第一静密封组件510

第一静环511

第一弹性元件512

第五表面501

第六表面502

第七表面503

第八表面504

第二静密封组件520

第二静环521

第二弹性元件522

第一方向a

第二方向b

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参见图1，本申请实施例提供一种机械密封和推力轴承组合承载装置10，用于减少转动轴101的轴向载荷。所述机械密封和推力轴承组合承载装置10包括推力轴承100、壳体20、第一动环30、第二动环40、第一静密封组件510和第二静密封组件520。

所述推力轴承100套设于所述转动轴101。所述壳体20包围形成第一空间210，用于储存带压流体。所述壳体20与所述推力轴承100间隔设置。所述壳体20具有相对设置的第一开口201和第二开口202。所述第一开口201和所述第二开口202用于穿过所述转动轴101。所述第一开口201的面积大于所述第二开口202的面积。所述第二开口202指向所述第一开口201的方向为第一方向，所述第一方向与所述推力轴承100产生的抵消轴向载荷力的轴向推力方向一致。

所述第一动环30收纳于所述第一空间210，用于固定套设于所述转动轴101。所述第一动环30具有相对设置的第一表面301和第二表面302，所述第一表面301靠近所述第一开口201设置。

所述第二动环40收纳于所述第一空间210，用于固定套设于所述转动轴101，并位于所述第一动环30远离所述第一开口201的一侧。所述第二动环40具有相对的第三表面401和第四表面402。所述第四表面402与所述第二表面302贴合设置。所述第一动环30的直径大于所述第二动环40的直径。

所述第一开口201的边缘向所述第一空间210弯折并延伸至所述第一表面301构成第一弯折部220。所述第二开口202的边缘向所述第一空间210并延伸至所述第三表面401构成第二弯折部230。所述转动轴101穿过所述第一弯折部220和所述第二弯折部230，使所述第一动环30和所述第二动环40的部分表面包围于所述第一空间210，部分表面裸露在所述第一空间210外。

所述第一静密封组件510收纳于所述第一空间210，并围设于所述第一弯折部220设置。所述第一静密封组件510的一端抵接于所述壳体20内壁。所述第一静密封组件510的另一端抵接于所述第一表面301，用于密封所述第一弯折部220与所述第一表面301之间的缝隙，减少带压流体的泄漏量。

所述第二静密封组件520收纳于所述第一空间210，并围设于所述第二弯折部230设置。所述第二静密封组件520的一端抵接于所述壳体20内壁，所述第二静密封组件520的另一端抵接于所述第三表面401，用于密封所述第二弯折部230延伸至所述第三表面401之间的缝隙，进一步减少带压气体的泄漏量，以保证所述第一空间210内的带压流体压力的稳定性。

所述转动轴101设置于电机或其他转动机械中。所述转动轴101受到初始轴向推力。所述初始推力的方向为第二方向b。所述第二方向b与所述第一方向a的方向相反。为了避免所述转动轴101受初始轴向推力产生轴向窜动，需要推力轴承来抵消初始轴向推力。所述推力轴承100具有极限载荷，当所述推力轴承100的承载超过极限载荷时，所述推力轴承100会出现温度升高，导致材料疲劳。因此，所述机械密封和推力轴承组合承载装置10和所述推力轴承100协同作用，避免了所述推力轴承100因承受轴向高载荷而引起的温度过高的材料疲劳情况。

所述带压流体为带压气体、带压液体或带压气液混合物。所述带压流体的压力大于所述壳体20外部的压力。

本申请提供的所述机械密封和推力轴承组合承载装置10包括所述推力轴承100、所述壳体20、所述第一动环30、所述第二动环40、所述第一静密封组件510和第二静密封组件520。所述壳体20包围形成第一空间210，用于储存带压流体。所述壳体20具有相对设置的第一开口201和第二开口202。所述第一静密封组件510的一端抵接于所述壳体20内壁。

所述第一静密封组件510的另一端抵接于所述第一表面301。在所述高压流体的压强作用下，所述第一静密封组件510通过所述第一表面301产生对所述第一动环30的压力。同理，所述第二静密封组件520的一端抵接于所述壳体20内壁，所述第二静密封组件520的另一端抵接于所述第三表面401。所述第二静密封组件520通过所述第三表面401产生对所述第二动环40的压力。上述压力作用能够密封所述第一空间210。

请一并参见图2，当在所述第一空间210充入高压流体后，在所述高压流体的压强作用下，所述第二静密封组件520的挤压所述第三表面401，所述第一静密封组件510的挤压所述第一表面301。所述第三表面401和所述第二表面302受到的朝向所述第一方向的压力(F1+F2)大于所述第一表面301受到的压力F3。由于所述第一动环30和所述第二动环40相对于所述转动轴固定设置，因此，所述第一动环30和所述第二动环40对所述转动轴101产生沿所述第一方向a的轴向推力Fa，即所述机械密封和推力轴承组合承载装置10产生对所述转动轴101产生沿所述第一方向a的轴向推力Fa。

所述第一方向a与所述推力轴承100输出轴向载荷方向一致。当所述转动轴101受到初始轴向推力Fb时，相比于单一所述推力轴承100提供轴向推力Fc，所述机械密封和推力轴承组合承载装置10和所述推力轴承100共同提供轴向推力以抵消轴向推力Fb，即为Fa+Fc＝Fb，减小了所述推力轴承100的工作载荷。所述机械密封和推力轴承组合承载装置10和所述推力轴承100协同作用，避免了所述推力轴承100在高载荷工况下因温度过高导致的材料疲劳，进而，提高了所述推力轴承100的可靠性。

当需要较大的Fa时，可提高所述带压流体的压强，使(F1+F2)与F3之间的差值增大，直至达到设计要求。

所述带压流体为带压气体、带压液体或带压气液混合物。所述带压流体的压力大于所述第一空间210外部的压力。

因所述第一开口201的面积大于所述第二开口202的面积。所述第三表面401的裸露在所述第一空间210外的面积小于所述第一表面301在所述第一空间210外的面积。所述第二静密封组件520环的挤压面积与所述第二表面302的受压面积之和大于所述第一静密封组件510的挤压面积。

又因所述第一空间210中的带压气体的压强处处相同，受力面积越大，受到的力越大。所述第一动环30和所述第二动环40包围于所述第一空间210，且靠近所述第二开口202的表面受到的合力(F1+F2)大于所述第一动环30包围于所述第一空间210，且靠近所述第一开口201的表面压力F3。进而，所述第一动环30和所述第二动环40表面产生沿所述第一方向a的压力差Fa，其中Fa＝F1+F2-F3。所述压力差作用于所述第一动环30和所述第二动环40。因为所述第一动环30和所述第二动环40与所述转动轴101固定连接，所以所述第一动环30和所述第二动环40对所述转动轴101产生沿所述第一方向a的轴向推力Fa，即所述机械密封和推力轴承组合承载装置10产生对所述转动轴101产生沿所述第一方向a的轴向推力Fa。

在一个实施例中，所述壳体20的形状可以为长方体或圆柱体等规则形状，也可以为不规则形状。所述壳体20不随所述转动轴101转动。所述壳体20固定于外部结构中，所述机械密封和推力轴承组合承载装置10运行时，位置固定不变。

在一个实施例中，所述第二动环40与所述第一动环30共同随所述转动轴101转动。所述第一动环30的直径大于所述第二动环40的直径。所述第二动环40与所述第一动环30形成阶梯形结构，减小了所述第一动环30沿所述第一方向a的厚度，减小了所述机械密封和推力轴承组合承载装置10的整体重量。

在一个实施例中，所述第二动环40向所述第二表面302的投影包围于所述第二表面302，节约材料，方便更换。

在一个实施例中，所述第一动环30和所述第二动环40形状可以相同，也可以不同。所述第一动环30和所述第二动环40形状可以为长方体、正方体或圆柱体等规则立体结构，也可以为非规则立体结构。

在一个实施例中，所述第一动环30和所述第二动环40的形状为圆柱体，所述圆柱体的圆形表面垂直于所述第一方向a，高度对称，节约资源。

所述机械密封和推力轴承组合承载装置10可以包含多个动环，且所述动环与所述转动轴101固定连接。所述多个动环可以阶梯轴形排列，以减小整体结构质量。

在一个实施例中，所述第一静密封组件510包括第一静环511和第一弹性元件512。所述第一静环511套设于所述第一弯折部220，且所述第一静环511具有相对的第五表面501和第六表面502。所述第五表面501贴合于所述第一表面301。所述第一弹性元件512的一端固定于所述壳体20内壁，所述第一弹性元件512的另一端抵接于所述第六表面502，并与所述第一静环511连接。

所述第一静环511与所述第一弹性元件512固定连接，并与所述第一动环30的表面接触。所述第一弹性元件512推动所述第一静环511贴合于所述第一表面301。当所述第一动环30转动时，所述第一静环511与所述第一动环30之间形成具有一定刚度的气膜，用于密封所述第一动环30和所述第一弯折部220之间的缝隙，并保护所述第一动环30，避免所述第一动环30磨损。

在一个实施例中，所述第一弹性元件512为弹簧。所述弹簧具有缝隙，所述带压流体进入缝隙，并作用于所述第一静密封组件的第一弹性元件512的表面。所述带压流体向所述第一静环511施加垂直于所述第六表面502的压力，即为F3。所述第一静环511将F3传递给所述第一动环30的表面。

在一个实施例中，所述第二静密封组件520包括第二静环521和第二弹性元件522。所述第二静环521套设于所述第二弯折部230，且所述第二静环521具有相对的第七表面503和第八表面504。所述第七表面503贴合于所述第三表面401。所述第二弹性元件522的一端固定于所述壳体20内壁，所述第二弹性元件522的另一端抵接于所述第八表面504，并与所述第二静环521连接。

所述第二静环521与所述第二弹性元件522固定连接，并与所述第二动环40的表面接触。所述第二弹性元件522推动所述第二静环521贴合于所述第三表面401。当所述第二动环40转动时，所述第二静环521与所述第二动环40之间形成具有一定刚度的气膜，用于密封所述第二动环40和所述第二弯折部230之间的缝隙，并保护所述第二动环40，避免所述第二动环40磨损，同时保证所述转动轴101正常转动。

在一个实施例中，所述第二弹性元件522为弹簧。所述弹簧具有缝隙，所述带压流体进入缝隙，并作用于所述第二静环521靠近所述第二弹性元件522的表面。所述带压流体向所述第二静环521施加垂直于所述第八表面504的压力，即为F1。所述第二静环521将F1传递给所述第二动环40的表面。

在一个实施例中，所述第一弹性元件512为多个，且沿所述第一弯折部220环向间隔设置，受力均匀，增加整体结构的可靠性。

在一个实施例中，所述第一弯折部220为圆环结构，所述第一静环511的外径与所述第一动环30的外径相同，所述第一静环511的内径与所述第一弯折部220的外径相同，以保证密封所述第一动环30与所述第一弯折部220之间的缝隙，提高所述第一空间210的气密性。

在一个实施例中，所述第二静环521为圆环形结构，所述圆环的直径与所述第二动环40的直径相同，所述圆环的内径与所述第二弯折部230的直径相同，以保证密封所述第二动环40与所述第二弯折部230之间的缝隙，进一步提高所述第一空间210的气密性。

上述任一项实施例中所述的机械密封和推力轴承组合承载装置，所述壳体20开设第三开口203，所述第三开口203用于向所述第一空间210输入所述带压流体。所述第三开口203的流体流量可调节，以保证所述第一空间210的压强的稳定性。所述流体压强可调，保证所述机械密封和推力轴承组合承载装置10提供不同大小的轴向推力。

请一并参见图3，本申请提供一种推力装置10，用于减少转动轴101的轴向载荷，所述推力装置10包括推力轴承100、壳体20、第一动环30、第一静密封组件510和第二静密封组件520。

所述推力轴承100套设于所述转动轴101。所述壳体20包围形成第一空间210，用于储存带压流体。所述壳体20与所述推力轴承100间隔设置。所述壳体20具有相对设置的第一开口201和第二开口202。所述第一开口201和所述第二开口202用于穿过所述转动轴101。所述第一开口201的面积大于所述第二开口202的面积。所述第二开口202指向所述第一开口201的方向为第一方向。所述第一方向与所述推力轴承100产生的抵消轴向载荷的轴向推力方向一致。

所述第一动环30收纳于所述第一空间210，用于固定套设于所述转动轴101。所述第一动环30具有相对设置的第一表面301和第二表面302，所述第一表面301靠近所述第一开口201设置。

所述第一开口201的边缘向所述第一空间210弯折并延伸至所述第一表面301构成第一弯折部220。所述第二开口202的边缘向所述第一空间210并延伸至所述第二表面302构成第二弯折部230。所述转动轴101穿过所述第一弯折部220和所述第二弯折部230，使所述第一动环30的部分表面包围于所述第一空间210，部分表面裸露在所述第一空间210外。

所述第一静密封组件510收纳于所述第一空间210，并围设于所述第一弯折部220设置。所述第一静密封组件510的一端抵接于所述壳体20内壁。所述第一静密封组件510的另一端抵接于所述第一表面301，用于密封所述第一弯折部220与所述第一表面301之间的缝隙，减少高压气体的泄漏量。

所述第二静密封组件520收纳于所述第一空间210，并围设于所述第二弯折部230设置。所述第二静密封组件520的一端抵接于所述壳体20内壁。所述第二静密封组件520的另一端抵接于所述第二表面302，用于密封所述第二弯折部230延伸至所述第二表面302之间的缝隙，进一步减少高压气体的泄漏量，以保证所述第一空间210内的带压流体压力的稳定性。

本申请提供另一种机械密封和推力轴承组合承载装置10，包括所述推力轴承100、所述壳体20、所述第一动环30、所述第一静密封组件510和所述第二静密封组件520。所述壳体20包围形成第一空间210，用于储存带压流体。所述壳体20具有相对设置的第一开口201和第二开口202。所述第一静密封组件510的一端抵接于所述壳体20内壁。

所述第一静密封组件510的另一端抵接于所述第一表面301。在所述高压流体的压强作用下，所述第一静密封组件510通过所述第一表面301产生对所述第一动环30的压力。同理，所述第二静密封组件520的一端抵接于所述壳体20内壁，所述第二静密封组件520的另一端抵接于所述第二表面302。所述第二静密封组件520通过所述第二表面302产生对所述第一动环30的压力。上述压力作用能够密封所述第一空间210。

请一并参见图4，当在所述第一空间210充入高压流体后，在所述高压流体的压强作用下，所述第二静密封组件520的挤压所述第二表面302，所述第一静密封组件510的挤压所述第一表面301。所述第二表面302受到的朝向所述第一方向的压力F1大于所述第一表面301受到的压力F2。由于所述第一动环30相对于所述转动轴固定设置，因此，所述第一动环30对所述转动轴101产生沿所述第一方向a的轴向推力Fa，即所述机械密封和推力轴承组合承载装置10产生对所述转动轴101产生沿所述第一方向a的轴向推力Fa。

所述第一方向a与所述推力轴承100输出轴向载荷方向一致。当所述转动轴101受到初始轴向推力Fb时，相比于单一所述推力轴承100提供轴向推力Fc，所述机械密封和推力轴承组合承载装置10和所述推力轴承100共同提供轴向推力以抵消轴向推力Fb，即为Fa+Fc＝Fb，减小了所述推力轴承100的工作载荷。所述机械密封和推力轴承组合承载装置10和所述推力轴承100协同作用，避免了所述推力轴承100在高载荷工况下因温度过高导致的材料疲劳，进而，提高了所述推力轴承100的可靠性。

因所述第一开口201的面积大于所述第二开口202的面积，所述第二表面302的裸露在所述第一空间210外的面积小于所述第一表面301在所述第一空间210外的面积。所述第二静密封组件520的挤压面积大于第一静密封组件510对所述第一动环30的挤压面积。

又因所述第一空间210中的带压气体的压强处处相同，受力面积越大，受到的力越大。所述第一动环30包围于所述第一空间210，且靠近所述第二开口202的表面受到的力F1大于所述第二动环40包围于所述第一空间210，且靠近所述第一开口201的表面受到的力F2。进而，所述第一动环30表面产生沿所述第一方向a的压力差Fa，其中Fa＝F1-F2。所述压力差作用于所述第一动环30。因为所述第一动环30与所述转动轴101固定连接，所以所述第一动环30对所述转动轴101产生沿所述第一方向a的轴向推力Fa，即所述机械密封和推力轴承组合承载装置10产生对所述转动轴101产生沿所述第一方向a的轴向推力Fa。

当需要较大的Fa时，可加大所述带压流体的压强，使F1与F2之间的差值增大，直至达到设计要求。

在一个实施例中，所述第一静密封组件510包括第一静环511和第一弹性元件512。所述第一静环511套设于所述第一弯折部220，且所述第一静环511具有相对的第五表面501和第六表面502。所述第五表面501贴合于所述第一表面301。所述第一弹性元件512的一端固定于所述壳体20内壁，所述第一弹性元件512的另一端抵接于所述第六表面502，并与所述第一静环511连接。

在一个实施例中，所述第一弹性元件512为弹簧。所述弹簧具有缝隙，所述带压流体进入缝隙，并作用于所述第一静环511靠近所述第一弹性元件512的表面。所述带压流体向所述第一静环511施加垂直于所述第六表面502的压力，即为F2。所述第一静环511将F2传递给所述第一动环30的表面。

所述第一静环511与所述第一弹性元件512固定连接，并与所述第一动环30的表面接触。当所述第一动环30转动时，所述第一静环511与所述第一动环30之间形成具有一定刚度的气膜，用于密封所述第一动环30和所述第一弯折部220之间的缝隙，并保护所述第一动环30，避免磨损。

在一个实施例中，所述第二静密封组件520包括第二静环521和第二弹性元件522。所述第二静环521套设于所述第二弯折部230，且所述第二静环521具有相对的第七表面503和第八表面504。所述第七表面503贴合于所述第二表面302。所述第二弹性元件522的一端固定于所述壳体20内壁，所述第二弹性元件522的另一端抵接于所述第八表面504，并与所述第二静环521连接。

所述第二静环521与所述第二弹性元件522固定连接，并与所述第一动环30的表面接触。当所述第一动环30转动时，所述第二静环521与所述第一动环30之间形成具有一定刚度的气膜，用于密封所述第一动环30和所述第二弯折部230之间的缝隙，并保护所述第一动环30，避免磨损。

在一个实施例中，所述第二弹性元件522为弹簧。所述弹簧具有缝隙，所述带压流体进入缝隙，并作用于所述第二静环521靠近所述第二弹性元件522的表面。所述带压流体向所述第二静环521施加垂直于所述第八表面504的压力，即为F1。所述第二静环521将F1传递给所述第一动环30的表面。

在一个实施例中，所述第二静环521为圆环形结构，所述圆环的外径与所述第一动环30的直径相同，所述圆环的内径与所述第二弯折部230的直径相同，用于密封所述第一动环30与所述第二弯折部230之间的空隙，同时保护所述第一动环30和保证所述转动轴101正常转动。

请一并参见图5，在一个实施例中，所述第二静环521为圆环形结构，所述圆环的外径小于所述第一动环30的直径，所述圆环的内径与所述第二弯折部230的直径相同，用于密封所述第一动环30与所述第二弯折部230之间的空隙，提高密封性能。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种机械密封和推力轴承组合承载装置，用于减少转动轴（101）的轴向载荷，其特征在于，所述机械密封和推力轴承组合承载装置（10）包括：

推力轴承（100），套设于所述转动轴（101）；

壳体（20），包围形成第一空间（210），用于储存带压流体，所述壳体（20）与所述推力轴承（100）间隔设置，所述壳体（20）具有相对设置的第一开口（201）和第二开口（202），所述第一开口（201）和所述第二开口（202）用于穿过所述转动轴（101），所述第一开口（201）的面积大于所述第二开口（202）的面积，所述第二开口（202）指向所述第一开口（201）的方向为第一方向，所述第一方向与所述推力轴承（100）产生的抵消轴向载荷力的轴向推力方向一致；

第一动环（30），收纳于所述第一空间（210），用于固定套设于所述转动轴（101），所述第一动环（30）具有相对设置的第一表面（301）和第二表面（302），所述第一表面（301）靠近所述第一开口（201）设置；

第二动环（40），收纳于所述第一空间（210），用于固定套设于所述转动轴（101），并位于所述第一动环（30）远离所述第一开口（201）的一侧，所述第二动环（40）具有相对的第三表面（401）和第四表面（402），所述第四表面（402）与所述第二表面（302）贴合设置，所述第一动环（30）的直径大于所述第二动环（40）的直径；

所述第一开口（201）的边缘向所述第一空间（210）弯折并延伸至所述第一表面（301）构成第一弯折部（220），所述第二开口（202）的边缘向所述第一空间（210）并延伸至第三表面（401）构成第二弯折部（230），所述转动轴（101）穿过所述第一弯折部（220）和所述第二弯折部（230）；

第一静密封组件（510），收纳于所述第一空间（210），并围设于所述第一弯折部（220）设置，所述第一静密封组件（510）的一端抵接于所述壳体（20）内壁，所述第一静密封组件（510）的另一端抵接于所述第一表面（301）；

第二静密封组件（520），收纳于所述第一空间（210），并围设于所述第二弯折部（230）设置，所述第二静密封组件（520）的一端抵接于所述壳体（20）内壁，所述第二静密封组件（520）的另一端抵接于所述第三表面（401）。

2.如权利要求1所述的机械密封和推力轴承组合承载装置，其特征在于，所述第一静密封组件（510）包括：

第一静环（511），套设于所述第一弯折部（220），且所述第一静环（511）具有相对的第五表面（501）和第六表面（502），所述第五表面（501）贴合于所述第一表面（301）；

第一弹性元件（512），所述第一弹性元件（512）的一端固定于所述壳体（20）内壁，所述第一弹性元件（512）的另一端抵接于所述第六表面（502），并与所述第一静环（511）连接。

3.如权利要求2所述的机械密封和推力轴承组合承载装置，其特征在于，所述第二静密封组件（520）包括：

第二静环（521），套设于所述第二弯折部（230），且所述第二静环（521）具有相对的第七表面（503）和第八表面（504），所述第七表面（503）贴合于所述第三表面（401）；

第二弹性元件（522），所述第二弹性元件（522）的一端固定于所述壳体（20）内壁，所述第二弹性元件（522）的另一端抵接于所述第八表面（504），并与所述第二静环（521）连接。

4.如权利要求2所述的机械密封和推力轴承组合承载装置，其特征在于，所述第一弹性元件（512）为多个，且沿所述第一弯折部（220）环向间隔设置。

5.如权利要求2所述的机械密封和推力轴承组合承载装置，其特征在于，所述第一弯折部（220）为圆环结构，所述第一静环（511）的外径与所述第一动环（30）的外径相同，所述第一静环（511）的内径与所述第一弯折部（220）的直径相同。

6.如权利要求3所述的机械密封和推力轴承组合承载装置，其特征在于，所述第二静环（521）为圆环形结构，所述圆环的直径与所述第二动环（40）的直径相同，所述圆环的内径与所述第二弯折部（230）的直径相同。

7.如权利要求1-6任一项所述的机械密封和推力轴承组合承载装置，其特征在于，所述壳体（20）开设第三开口（203），所述第三开口（203）用于向所述第一空间（210）输入所述带压流体。

8.一种机械密封和推力轴承组合承载装置，用于减少转动轴（101）的轴向载荷，其特征在于，所述机械密封和推力轴承组合承载装置（10）包括：

推力轴承（100），套设于所述转动轴（101）；壳体（20），包围形成第一空间（210），用于储存带压流体，所述壳体（20）与所述推力轴承（100）间隔设置，所述壳体（20）具有相对设置的第一开口（201）和第二开口（202），所述第一开口（201）和所述第二开口（202）用于穿过所述转动轴（101），所述第一开口（201）的面积大于所述第二开口（202）的面积，所述第二开口（202）指向所述第一开口（201）的方向为第一方向，所述第一方向与所述推力轴承（100）产生的抵消轴向载荷的轴向推力方向一致；

第一动环（30），收纳于所述第一空间（210），用于固定套设于所述转动轴（101），所述第一动环（30）具有相对设置的第一表面（301）和第二表面（302），所述第一表面（301）靠近所述第一开口（201）设置；

所述第一开口（201）的边缘向所述第一空间（210）弯折并延伸至所述第一表面（301）构成第一弯折部（220），所述第二开口（202）的边缘向所述第一空间（210）并延伸至所述第二表面（302）构成第二弯折部（230），所述转动轴（101）穿过所述第一弯折部（220）和所述第二弯折部（230）；

第一静密封组件（510），收纳于所述第一空间（210），并围设于所述第一弯折部（220）设置，所述第一静密封组件（510）的一端抵接于所述壳体（20）内壁，所述第一静密封组件（510）的另一端抵接于所述第一表面（301）；

第二静密封组件（520），收纳于所述第一空间（210），并围设于所述第二弯折部（230）设置，所述第二静密封组件（520）的一端抵接于所述壳体（20）内壁，所述第二静密封组件（520）的另一端抵接于所述第二表面（302）。

9.如权利要求8所述的机械密封和推力轴承组合承载装置，其特征在于，所述第一静密封组件（510）包括：

第一静环（511），套设于所述第一弯折部（220），且所述第一静环（511）具有相对的第五表面（501）和第六表面（502），所述第五表面（501）贴合于所述第一表面（301）；

第一弹性元件（512），所述第一弹性元件（512）的一端固定于所述壳体（20）内壁，所述第一弹性元件（512）的另一端抵接于所述第六表面（502），并与所述第一静环（511）连接。

10.如权利要求9所述的机械密封和推力轴承组合承载装置，其特征在于，所述第二静密封组件（520）包括：

第二静环（521），套设于所述第二弯折部（230），且所述第二静环（521）具有相对的第七表面（503）和第八表面（504），所述第七表面（503）贴合于所述第二表面（302）；

第二弹性元件（522），所述第二弹性元件（522）的一端固定于所述壳体（20）内壁，所述第二弹性元件（522）的另一端抵接于所述第八表面（504），并与所述第二静环（521）连接。

11.如权利要求10所述的机械密封和推力轴承组合承载装置，其特征在于，所述第二静环（521）为圆环形结构，所述圆环的外径与所述第一动环（30）的直径相同，所述圆环的内径与所述第二弯折部（230）的直径相同。