CN112081923A - 一种机械密封组件结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机械密封组件结构，包括动环组件、动环座和静环组件，所述动环座设置N处弹簧孔和两处销孔，动环组件具有两种结构形式，分别为动环组件Ⅰ和动环组件Ⅱ。动环组件Ⅰ包括动环Ⅰ、动环Ⅰ垫片、动环Ⅰ弹簧、动环Ⅰ密封圈、圆柱销Ⅰ和动环座；动环组件Ⅱ包括动环Ⅱ、过渡座、动环Ⅱ垫片、动环Ⅱ弹簧、动环Ⅱ密封圈、过渡座密封圈、螺纹销、圆柱销Ⅱ和动环座；静环组件包括静环、静环密封圈、防转销和静环座；动环组件与静环组件形成配对结构。本发明通过结构简化设计、减振抗冲设计和摩擦面改形设计等措施，尽量减少密封环节，提高了可靠性，并且实现了在振动、冲击等恶劣环境条件下，能够长期稳定工作，提高了产品性能。

Description

一种机械密封组件结构
技术领域
本发明属于水铰链机械密封设计技术领域，具体为一种机械密封组件结构。
背景技术
水铰链主要应用于雷达、转台等旋转设备，在固定部分和转动部分之间传输流体介质，并且要求在使用寿命期限内和振动、冲击等恶劣环境条件下，保证系统稳定、可靠工作。
传统的动密封方式，如填料密封、油封、迷宫密封等均有一定的局限性，在要求并不高的场合应用普遍，但在高可靠性和长寿命使用条件下却无法满足要求。机械密封具有密封可靠、摩擦功率小、使用寿命长等优点，能够实现寿命期限内免维护。因此，机械密封是一种非常有发展前景的密封形式。相比其他密封，机械密封结构复杂，影响因素较多，设计不当会导致过早失效或设备无法工作正常工作。一般结构的机械密封要求不高，使用寿命不长，并且允许摩擦面存在一定的泄露量。
发明内容
本发明的目的在于提出了一种机械密封组件结构。
实现本发明目的的技术方案为：一种机械密封组件结构，包括动环组件、动环座和静环组件，所述动环座设置N处弹簧孔和两处销孔，动环组件具有两种结构形式，分别为动环组件Ⅰ和动环组件Ⅱ，其中：
动环组件Ⅰ包括动环Ⅰ、动环Ⅰ垫片、动环Ⅰ弹簧、动环Ⅰ密封圈、圆柱销Ⅰ，所述动环Ⅰ的前端设置与静环组件配对的摩擦面，后端设置密封圈沟槽，所述动环Ⅰ密封圈设置于密封圈沟槽内，动环Ⅰ的外侧边缘设置两处缺口；所述动环Ⅰ垫片设置于动环Ⅰ的后端与动环Ⅰ保持贴合状态，所述动环Ⅰ垫片在圆周方向设置两处通孔，与动环Ⅰ的两处缺口相对；所述动环Ⅰ设置在动环座上，所述动环Ⅰ弹簧设置于动环座的N处弹簧孔内，且动环Ⅰ弹簧与动环Ⅰ垫片保持接触，所述圆柱销Ⅰ与两处销孔配合，且穿过动环Ⅰ垫片的两处通孔，到达动环Ⅰ的两处缺口，实现与动环Ⅰ的接触，所述摩擦面内侧圆周方向等间距设置N处月牙形沟槽；
动环组件Ⅱ包括动环Ⅱ、过渡座、动环Ⅱ垫片、动环Ⅱ弹簧、动环Ⅱ密封圈、过渡座密封圈、螺纹销、圆柱销Ⅱ，动环Ⅱ的前端设置与静环组件配对的摩擦面，所述动环Ⅱ的外侧边缘设置四处缺口；所述过渡座设置于动环Ⅱ的后端，所述动环Ⅱ垫片设置在过渡座与动环Ⅱ之间，动环Ⅱ垫片在动环Ⅱ的四处缺口的对应位置设置四处通孔，所述过渡座前端设置动环密封圈沟槽，后端设置过渡座密封圈沟槽，所述动环Ⅱ密封圈和过渡座密封圈分别设置在动环密封圈沟槽和过渡座密封圈沟槽内，所述过渡座的外侧边缘设置两处螺孔和两处通孔，两处螺孔安装螺纹销，螺纹销穿过动环Ⅱ垫片的通孔，到达动环Ⅱ的缺口处，实现与动环Ⅱ的接触；所述动环Ⅱ弹簧设置于动环座的N处弹簧孔内，且与过渡座保持接触，圆柱销Ⅱ与动环座的两处销孔配合且穿过过渡座的两处通孔，所述摩擦面内侧圆周方向等间距设置N处月牙形沟槽；
所述动环组件的摩擦面与静环组件的摩擦面接触，形成一对摩擦副。
优选地，所述静环组件包括静环、静环密封圈、防转销和静环座，静环前端设置摩擦面，后端边缘设置两处缺口，所述静环密封圈安装在静环的后端；所述静环座设置两处销孔，所述防转销安装于静环座的两处销孔内，静环安装于静环座上，防转销通过静环的两处缺口与静环保持接触，防止静环转动。
优选地，所述静环为耐磨陶瓷材料。
优选地，所述静环密封圈为防腐蚀弹性橡胶材料
优选地，静环座为非金属材料。
优选地，所述动环Ⅰ摩擦面或动环Ⅱ摩擦面为窄面，所述静环摩擦面为宽面。
优选地，圆柱销Ⅰ22、圆柱销Ⅱ、防转销安装过程中，涂高强度圆柱形部件固持胶。
优选地，所述动环Ⅰ、动环Ⅱ为硬质合金材料。
优选地，所述动环Ⅰ密封圈、动环Ⅱ密封圈、过渡座密封圈为防腐蚀弹性橡胶材料
优选地，所述动环座、静环座、过渡座和动环Ⅰ垫片为防腐蚀金属材料，动环Ⅱ垫片为非金属材料。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：
1)本发明通过结构简化设计，零件数量少，密封环节少，提高了密封组件的可靠性；
2)本发明避免密封组件的脆性材料零件在振动冲击条件下与金属件直接接触，从而发生机械破坏；
3)本发明密封组件的动环摩擦面改形设计，增加流体槽结构，使得密封组件的动环和静环之间形成润滑良好，极大提高了密封组件的使用寿命，保证水铰链能够长期稳定、可靠工作。
附图说明
图1为动环组件Ⅰ和静环组件配对安装示意图。
图2为动环组件Ⅱ和静环组件配对安装示意图。
图3为动环组件Ⅰ示意图。
图4为动环组件Ⅱ示意图。
图5为静环组件示意图。
图6为动环Ⅰ剖视图。
图7为动环Ⅰ正视图。
图8为动环Ⅱ剖视图。
图9为动环Ⅱ正视图。
图10为静环剖视图。
图11为静环正视图。
图12为动环座正视图。
图13为静环座正视图。
图14为过渡座剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
如图1～5所示，一种机械密封组件结构，包括动环组件1、动环座10和静环组件2，所述动环座10设置N处弹簧孔10-1和两处销孔10-2，，动环组件1具有两种结构形式，分别为动环组件Ⅰ3和动环组件Ⅱ4，其中：
如图3、6、7、12所示，所述动环组件Ⅰ3的结构如下：动环Ⅰ5的前端设置与静环19配对的摩擦面5-1，该摩擦面为窄面，在摩擦面的内侧圆周方向设置N处月牙形沟槽5-2，360度均匀分布，后端设置密封圈沟槽5-3，用于安装动环Ⅰ密封圈8，动环Ⅰ5的外侧边缘设置两处缺口5-4；动环Ⅰ垫片6在圆周方向亦设置两处通孔，与动环Ⅰ的两处缺口5-4保持一致，从动环Ⅰ5的后端安装，安装到位后与动环Ⅰ5保持贴合状态；动环座10设置N处弹簧孔10-1，360度均匀分布，深度相同，用于安装动环Ⅰ弹簧7，同时动环座10设置两处销孔10-2安装圆柱销Ⅰ9，圆柱销Ⅰ9安装过程中，涂高强度圆柱形部件固持胶，保证工作过程中不松动；动环Ⅰ弹簧7先装入动环座10的N处弹簧孔10-1，动环Ⅰ密封圈8、动环Ⅰ垫片6和动环Ⅰ5安装形成整体再装入动环座10内部，安装完成后，动环Ⅰ弹簧7与动环Ⅰ垫片6保持接触，装入动环座10的圆柱销Ⅰ9穿过动环Ⅰ垫片6的两处通孔，到达动环Ⅰ5的两处缺口5-4，实现与动环Ⅰ5的接触。通过圆柱销Ⅰ9的连接，动环组件Ⅰ3形成整体，从而保证在工作过程中进行整体旋转运动，同时动环Ⅰ弹簧7与动环座10、动环Ⅰ5与动环座10、圆柱销Ⅰ9与动环Ⅰ垫片和动环Ⅰ之间均设置间隙，保证不同零件工作过程中不发生干涉；动环Ⅰ弹簧7为弹性元件，工作过程中能够轴向运动。
如图4、8、9、12、14所示，所述动环组件Ⅱ4的结构如下：动环Ⅱ11的前端设置与静环19配对的摩擦面11-1，该摩擦面为窄面，在摩擦面的内侧圆周方向设置N处月牙形沟槽11-2，360度均匀分布，后端安装过渡座12，动环Ⅱ11的外侧边缘设置四处缺口11-3；过渡座12与动环Ⅱ11之间为动环Ⅱ垫片13，动环Ⅱ垫片13在动环Ⅱ11的四处缺口的对应位置设置四处通孔；过渡座12为异形结构，前端设置动环密封圈沟槽12-1，后端设置过渡座密封圈沟槽12-2，分别安装动环Ⅱ密封圈15和过渡座密封圈16，过渡座12的外侧边缘设置两处螺孔和两处通孔，两处螺孔安装螺纹销17，螺纹销17穿过动环Ⅱ垫片13的通孔，到达动环Ⅱ11的缺口处，实现与动环Ⅱ11的接触；动环座10设置的N处弹簧孔10-1用于安装动环Ⅱ弹簧14，两处销孔10-2用于安装圆柱销Ⅱ18，圆柱销Ⅱ18安装过程中，涂高强度圆柱形部件固持胶，保证工作过程中不松动；动环Ⅱ密封圈15、过渡座密封圈16和螺纹销17先和过渡座12安装到位，再与动环Ⅱ垫片13和动环Ⅱ11安装，最后再安装到动环座10内部，安装完成后，动环Ⅱ弹簧14与过渡座12保持接触，圆柱销Ⅱ18穿过过渡座12的两处通孔。通过螺纹销17和圆柱销Ⅱ18的连接，动环组件Ⅱ4形成整体，从而保证在工作过程中进行整体旋转运动，同时动环Ⅱ弹簧14与动环座10、过渡座12与动环座10、动环Ⅱ11与过渡座12、圆柱销Ⅱ18与过渡座12、螺纹销17和动环Ⅱ11之间均设置间隙，保证不同零件工作过程中不发生干涉；动环Ⅱ弹簧14为弹性元件，工作过程中能够轴向运动。
所述动环组件1的摩擦面与静环组件2的摩擦面接触，形成一对摩擦副。
进一步的实施例中，如图5、10、11、13所示，所述静环组件2的结构如下：静环19前端设置摩擦面19-1，该摩擦面为宽面，后端边缘设置两处缺口19-2，静环密封圈20从静环19的后端进行安装；静环座22设置两处销孔22-1用于安装防转销21，防转销21安装过程中，涂高强度圆柱形部件固持胶，保证工作过程中不松动；静环密封圈20与静环19安装后再整体安装到静环座22，安装到位后，防转销21通过静环19的两处缺口19-2与静环19保持接触，防止静环19转动；静环19与静环座22之间保持间隙，一方面静环19在工作过程中能够轴向和径向浮动，同时保证静环19与静环座22不发生干涉。
进一步的实施例中，所述静环19为耐磨陶瓷材料。
进一步的实施例中，所述静环密封圈20为防腐蚀弹性橡胶材料。
进一步的实施例中，静环座22为非金属材料。
进一步的实施例中，所述动环Ⅰ5摩擦面5-1或动环Ⅱ11摩擦面11-1为窄面，所述静环19摩擦面19-1为宽面。
进一步的实施例中，圆柱销Ⅰ22、圆柱销Ⅱ18、防转销21安装过程中，涂高强度圆柱形部件固持胶，，保证工作过程中不松动。
进一步的实施例中，所述动环Ⅰ5、动环Ⅱ11为硬质合金材料。
进一步的实施例中，所述动环Ⅰ密封圈8、动环Ⅱ密封圈15、过渡座密封圈16为防腐蚀弹性橡胶材料
进一步的实施例中，所述动环座10、静环座22、过渡座12和动环Ⅰ垫片6为防腐蚀金属材料，动环Ⅱ垫片13为非金属材料。
如图1、7、11所示，动环组件Ⅰ3与静环组件2形成配对结构，动环组件Ⅰ3、静环组件2均能够轴向、径向浮动；动环组件Ⅰ3与静环组件2配对安装后，动环Ⅰ5的摩擦面5-1与静环19的摩擦面19-1接触，形成一对摩擦副。工作过程中，静环组件2相对静止，动环组件Ⅰ3相对运动，流体通过动环Ⅰ5设置的月牙形沟槽5-2进入摩擦副。
如图2、9、11所示，动环组件Ⅱ4与静环组件2形成配对结构，动环组件Ⅱ4、静环组件2均能够轴向、径向浮动；动环组件Ⅱ4与静环组件2配对安装后，动环Ⅱ11的摩擦面11-1与静环19的摩擦面19-1接触，形成一对摩擦副。工作过程中，静环组件2相对静止，动环组件Ⅱ4相对运动，流体通过动环Ⅱ11设置的月牙形沟槽11-2进入摩擦副。
本发明通过结构简化设计、减振抗冲设计和摩擦面改形设计等措施，尽量减少密封环节，提高了可靠性，并且实现了在振动、冲击等恶劣环境条件下，能够长期稳定工作，提高了产品性能。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非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。

Claims (10)

1.一种机械密封组件结构，其特征在于，包括动环组件(1)、动环座(10)和静环组件(2)，所述动环座(10)设置N处弹簧孔(10-1)和两处销孔(10-2)，动环组件(1)具有两种结构形式，分别为动环组件Ⅰ(3)和动环组件Ⅱ(4)，其中：
动环组件Ⅰ(3)包括动环Ⅰ(5)、动环Ⅰ垫片(6)、动环Ⅰ弹簧(7)、动环Ⅰ密封圈(8)、圆柱销Ⅰ(9)，所述动环Ⅰ(5)的前端设置与静环组件(2)配对的摩擦面(5-1)，后端设置密封圈沟槽(5-3)，所述动环Ⅰ密封圈(8)设置于密封圈沟槽(5-3)内，动环Ⅰ(5)的外侧边缘设置两处缺口(5-4)；所述动环Ⅰ垫片(6)设置于动环Ⅰ(5)的后端与动环Ⅰ(5)保持贴合状态，所述动环Ⅰ垫片(6)在圆周方向设置两处通孔，与动环Ⅰ的两处缺口(5-4)相对；所述动环Ⅰ(5)设置在动环座(10)上，所述动环Ⅰ弹簧(7)设置于动环座(10)的N处弹簧孔(10-1)内，且动环Ⅰ弹簧(7)与动环Ⅰ垫片(6)保持接触，所述圆柱销Ⅰ(9)与两处销孔(10-2)配合，且穿过动环Ⅰ垫片(6)的两处通孔，到达动环Ⅰ(5)的两处缺口(5-4)，实现与动环Ⅰ(5)的接触，所述摩擦面(5-1)内侧圆周方向等间距设置N处月牙形沟槽(5-2)；
动环组件Ⅱ(4)包括动环Ⅱ(11)、过渡座(12)、动环Ⅱ垫片(13)、动环Ⅱ弹簧(14)、动环Ⅱ密封圈(15)、过渡座密封圈(16)、螺纹销(17)、圆柱销Ⅱ(18)，动环Ⅱ(11)的前端设置与静环组件(2)配对的摩擦面(11-1)，所述动环Ⅱ(11)的外侧边缘设置四处缺口(11-3)；所述过渡座(12)设置于动环Ⅱ(11)的后端，所述动环Ⅱ垫片(13)设置在过渡座(12)与动环Ⅱ(11)之间，动环Ⅱ垫片(13)在动环Ⅱ(11)的四处缺口的对应位置设置四处通孔，所述过渡座(12)前端设置动环密封圈沟槽，后端设置过渡座密封圈沟槽，所述动环Ⅱ密封圈(15)和过渡座密封圈(16)分别设置在动环密封圈沟槽和过渡座密封圈沟槽内，所述过渡座(12)的外侧边缘设置两处螺孔和两处通孔，两处螺孔安装螺纹销(17)，螺纹销(17)穿过动环Ⅱ垫片的通孔，到达动环Ⅱ(11)的缺口处，实现与动环Ⅱ(11)的接触；所述动环Ⅱ弹簧(14)设置于动环座(10)的N处弹簧孔(10-1)内，且与过渡座(12)保持接触，圆柱销Ⅱ(18)与动环座(10)的两处销孔(10-2)配合且穿过过渡座(12)的两处通孔，所述摩擦面(11-1)内侧圆周方向等间距设置N处月牙形沟槽(11-2)；
所述动环组件(1)的摩擦面与静环组件(2)的摩擦面接触，形成一对摩擦副。
2.根据权利要求1所述的机械密封组件结构，其特征在于，所述静环组件(2)包括静环(19)、静环密封圈(20)、防转销(21)和静环座(22)，静环(19)前端设置摩擦面(19-1)，后端边缘设置两处缺口(19-2)，所述静环密封圈(20)安装在静环(19) 的后端；所述静环座(22)设置两处销孔，所述防转销(21)安装于静环座(22)的两处销孔内，静环(19)安装于静环座(22)上，防转销(21)通过静环(19)的两处缺口与静环(19)保持接触，防止静环(19)转动。
3.根据权利要求2所述的机械密封组件结构，其特征在于，所述静环(19)为耐磨陶瓷材料。
4.根据权利要求2所述的机械密封组件结构，其特征在于，所述静环密封圈(20)为防腐蚀弹性橡胶材料。
5.根据权利要求2所述的机械密封组件结构，其特征在于，静环座(22)为非金属材料。
6.根据权利要求2所述的机械密封组件结构，其特征在于，所述动环Ⅰ(5)摩擦面(5-1)或动环Ⅱ(11)摩擦面(11-1)为窄面，所述静环(19)摩擦面(19-1)为宽面。
7.根据权利要求2所述的机械密封组件结构，其特征在于，圆柱销Ⅰ22、圆柱销Ⅱ(18)、防转销(21)安装过程中，涂高强度圆柱形部件固持胶。
8.根据权利要求1所述的机械密封组件结构，其特征在于，所述动环Ⅰ(5)、动环Ⅱ(11)为硬质合金材料。
9.根据权利要求1所述的机械密封组件结构，其特征在于，所述动环Ⅰ密封圈(8)、动环Ⅱ密封圈(15)、过渡座密封圈(16)为防腐蚀弹性橡胶材料。
10.根据权利要求1所述的机械密封组件结构，其特征在于，所述动环座(10)、静环座(22)、过渡座(12)和动环Ⅰ垫片(6)为防腐蚀金属材料，动环Ⅱ垫片(13)为非金属材料。
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