CN112879570B - 一种弹簧机械密封补偿环组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械密封技术领域，具体涉及一种弹簧机械密封补偿环组件；采用的技术方案是：一种弹簧机械密封补偿环组件，包括补偿环和补偿弹簧，补偿弹簧一端与补偿环一端连接，补偿弹簧另一端用于与动环连接；补偿环中部设有供旋转机械转轴穿过的过孔，过孔内侧壁圆周均布有多个销孔，各销孔均沿补偿环径向延伸，销孔内插设有弹簧销和复位弹簧，复位弹簧用于驱动所述弹簧销向补偿环轴线移动；弹簧销一端插设在销孔内，弹簧销另一端用于插接旋转机械转轴，以通过弹簧销将旋转机械转轴的旋转力矩传递给补偿环。本发明能够避免旋转机械的转轴带动补偿环径向跳动超出允许值，从而确保弹簧机械密封的密封稳定性和使用寿命。

Description

一种弹簧机械密封补偿环组件

技术领域

本发明涉及机械密封技术领域，具体涉及一种弹簧机械密封补偿环组件。

背景技术

机械密封又叫端面密封，是指由至少一对垂直于旋转轴线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且相对滑动所构成的防止流体泄漏的装置。弹力加载机构与辅助密封是金属波纹管的机械密封为金属波纹管密封，同时还有使用橡胶波纹管作辅助密封的，由于橡胶波纹管弹力有限，一般需要辅以弹簧来满足加载弹力。机械密封广泛用于旋转机械，比如离心泵、离心机、反应釜和压缩机等设备。

机械密封件一般包括动环组件和静环组件，动环组件与旋转机械的转轴固定连接，以通过转轴带动动环组件转动；其中动环组件包括与转轴固定连接的补偿环、动环和设置在动环和补偿环之间的补偿弹簧，通过补偿弹簧将动环紧压在静环的端面从而实现端面密封。

经发明人研究发现，当转轴发生径向跳动时，补偿随转轴一起径向移动，从而使得补偿弹簧产生径向弯曲，使得作用在动环上的作用力不均，从而导致动环发生较小的倾斜或位移错动，影响机械密封的密封性能；并且，转轴与法兰内腔之间的颗粒介质在压力的作用下，沿着动环错位移动产生的缝隙进入动环和静环之间的密封面中，从而加速动环和静环的磨损，大大降低了机械密封的使用寿命。

发明内容

针对上述现有的弹簧补偿机械密封动环在转轴径向跳动时，密封性能降低和介质进入密封面的技术问题；本发明提供了一种弹簧机械密封补偿环组件，能够避免旋转机械的转轴带动补偿环径向跳动超出允许值，从而确保弹簧机械密封的密封稳定性和使用寿命。

本发明通过以下技术方案实现：

一种弹簧机械密封补偿环组件，包括补偿环和补偿弹簧，所述补偿弹簧一端与所述补偿环一端连接，所述补偿弹簧另一端用于与动环连接；所述补偿环中部设有供旋转机械转轴穿过的过孔，所述过孔内侧壁圆周均布有多个销孔，各所述销孔均沿所述补偿环径向延伸，所述销孔内插设有弹簧销和复位弹簧，所述复位弹簧用于驱动所述弹簧销沿所述补偿环径向移动；所述弹簧销一端插设在所述销孔内，所述弹簧销另一端用于插接所述旋转机械转轴，以通过所述弹簧销将旋转机械转轴的旋转力矩传递给所述补偿环。

本发明在使用时，将补偿环与补偿弹簧相连，并穿设在旋转机械转轴上，使弹簧销一端插设在销孔内、另一端插设在旋转机械转轴对应设置的凹坑内，然后通过旋转机械转轴将补偿环设置在中空的密封套内，由补偿弹簧顶推动环，以将动环紧压在静环上，再由固定法兰将密封套固定在设备上，从而进行密封。

由于补偿环与旋转机械转轴通过径向设置的弹簧进行传动，使得补偿环与旋转机械转轴在轴向的位置相对固定；当旋转机械轴发生轴向窜动时，由补偿环对补偿弹簧进行轴向限位，从而通过补偿弹簧推动动环紧压在静环上，确保机械密封的密封性能。而当旋转机械转轴发生径向跳动时，由于补偿环与旋转机械转轴通过弹簧销传动，且弹簧销由复位弹簧驱动弹簧径向移动，由复位弹簧吸收旋转机械转轴作用在补偿环上的径向力，使得补偿环的径向位移在可控范围内。因此，本发明能够避免旋转机械的转轴带动补偿环径向跳动超出允许值，从而确保弹簧机械密封的密封稳定性和使用寿命。

在可选的实施例中，所述补偿环同轴设置在所述密封套内，所述补偿环与所述密封套转动连接，以通过密封套对补偿环进行径向限位，防止补偿环在旋转机械转轴径向作用力下发生径向位移，进一步的提高弹簧机械密封的密封稳定性和使用寿命。

作为补偿环与密封套转动连接的一个具体实施方式，所述补偿环外侧壁设有第一环形凹槽，所述第一环形凹槽内设置有滚珠，通过所述补偿环与所述密封套的相对转动驱动所述滚珠在所述第一环形凹槽内滚动。相对于在补偿环外套设轴承与密封套转动连接的方式，装配简单、结构简单，且可靠性高。

在可选的实施例中，所述密封套内侧壁设有用于供所述滚珠滚动的第二环形凹槽，所述第二环形凹槽的截面为圆弧形，以防止滚珠沿旋转机械转轴轴向移动。

在可选的实施例中，所述第一环形凹槽沿所述补偿环轴向间隔设置有两组，以确保补偿环与密封套之间的同轴度。

在可选的实施例中，还包括动环，所述动环中部设有供所述旋转机械转轴穿过的密封孔，所述密封孔同轴设置有密封圈，所述密封圈用于密封所述动环与所述旋转机械转轴之间的空隙。同时，能够通过密封圈吸收旋转机械转轴作用在动环上的径向作用力，防止动环发生径向位移。

在可选的实施例中，所述密封圈为中空的橡胶管，以提高密封圈吸收旋转机械转轴作用在动环上的径向作用力的能力，进一步提高弹簧机械密封的密封稳定性。

在可选的实施例中，所述密封圈沿所述动环轴向间隔设置两个，以确保动环和旋转机械转轴之间的密封性。

在可选的实施例中，所述动环正对所述补偿环的一端设有驱动凹缺，所述补偿环正对所述动环的一端设有驱动连杆，所述驱动连杆端部插设在所述驱动凹缺内，且所述驱动连杆在所述驱动凹缺内沿所述端部插设在所述动环，以通过所述驱动连杆将所述补偿环的转动力矩传递给所述动环。以通过驱动连杆使得补偿环与动环同步转动，避免补偿弹簧发生扭转或者补偿弹簧与动环产生相对转动，防止补偿弹簧失效，以确保弹簧机械密封可靠性。

具体而言，所述驱动凹缺为圆孔，以便于加工。

本发明的有益效果：

1、本发明补偿环与旋转机械转轴通过弹簧销传动，且弹簧销由复位弹簧驱动弹簧径向移动，由复位弹簧吸收旋转机械转轴作用在补偿环上的径向力，使得补偿环的径向位移在可控范围内；能够避免旋转机械的转轴带动补偿环径向跳动超出允许值，从而确保弹簧机械密封的密封稳定性和使用寿命。

2、本发明通过驱动连杆使得补偿环与动环同步转动，避免补偿弹簧发生扭转或者补偿弹簧与动环产生相对转动，防止补偿弹簧失效，以确保弹簧机械密封可靠性。

3、本发明通过中空的密封圈吸收旋转机械转轴作用在动环上的径向作用力，以防止动环发生径向位移，进一步提高弹簧机械密封的密封稳定性。

附图说明

此处所说明的附图用来提高对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-密封套，11-第二环形凹槽，2-补偿环，21-过孔，22-销孔，23-弹簧销，24-复位弹簧，25-第一环形凹槽，26-滚珠，27-驱动连杆，3-补偿弹簧，4-动环，41-密封孔，42-密封圈，43-驱动凹缺，5-旋转机械转轴，6-静环，7-固定法兰。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

一种弹簧机械密封补偿环2组件，包括补偿环2和补偿弹簧3，所述补偿弹簧3一端与所述补偿环2一端连接，所述补偿弹簧3另一端用于与动环4连接；所述补偿环2中部设有供旋转机械转轴5穿过的过孔21，所述过孔21内侧壁圆周均布有多个销孔22，各所述销孔22均沿所述补偿环2径向延伸，所述销孔22内插设有弹簧销23和复位弹簧24，所述复位弹簧24用于驱动所述弹簧销23沿所述补偿环2径向移动；所述弹簧销23一端插设在所述销孔22内，所述弹簧销23另一端用于插接所述旋转机械转轴5，以通过所述弹簧销23将旋转机械转轴5的旋转力矩传递给所述补偿环2。

能够理解的是，在补偿环2的过孔21内侧壁圆周均布有若个盲孔以形成销孔，弹簧销23一端插在销孔内，而复位弹簧24则在弹簧销23插设在弹簧销23的端部和销孔22的底部之间。在旋转机械转轴5上圆周均布与与弹簧销23数量相同的凹缺，以容纳弹簧销23的外端部。所述补偿环2同轴设置在所述密封套1内，所述补偿环2与所述密封套1转动连接，以通过密封套1对补偿环2进行径向限位，防止补偿环2在旋转机械转轴5径向作用力下发生径向位移，进一步的提高弹簧机械密封的密封稳定性和使用寿命。

作为补偿环2与密封套1转动连接的一个具体实施方式，所述补偿环2设有第一环形凹槽25，所述第一环形凹槽25内设置有滚珠26，通过所述补偿环2与所述密封套1的相对转动驱动所述滚珠26在所述第一环形凹槽25内滚动。相对于在补偿环2外套设轴承与密封套1转动连接的方式，装配简单、结构简单，且可靠性高。

优选的，所述密封套1内侧壁设有用于供所述滚珠26滚动的第二环形凹槽11，所述第二环形凹槽11的截面为圆弧形，以防止滚珠26沿旋转机械转轴5轴向移动。应当理解的是，对于补偿环2与密封套1的装配，可采用滚珠轴承的装配方式装，即将补偿环2靠至密封套1的一侧，然后将多个滚珠26装入密封套1与补偿环2之间的空隙内，最后转动补偿环2使各滚珠26均滚入第一环形凹槽25和第二环形凹槽11内。

在可选的实施例中，所述第一环形凹槽25沿所述补偿环2轴向间隔设置有两组，以确保补偿环2与密封套1之间的同轴度。

在可选的实施例中，还包括动环4，所述动环4中部设有供所述旋转机械转轴5穿过的密封孔41，所述密封孔41同轴设置有密封圈42，所述密封圈42用于密封所述动环4与所述旋转机械转轴5之间的空隙。同时，能够通过密封圈42吸收旋转机械转轴5作用在动环4上的径向作用力，防止动环4发生径向位移。

在可选的实施例中，所述密封圈42为中空的橡胶管，以提高密封圈42吸收旋转机械转轴5作用在动环4上的径向作用力的能力，进一步提高弹簧机械密封的密封稳定性。

在可选的实施例中，所述密封圈42沿所述动环4轴向间隔设置两个，以确保动环4和旋转机械转轴5之间的密封性。

在可选的实施例中，所述动环4正对所述补偿环2的一端设有驱动凹缺43，所述补偿环2正对所述动环4的一端设有驱动连杆27，所述驱动连杆27端部插设在所述驱动凹缺43内，且所述驱动连杆27在所述驱动凹缺43内沿所述端部插设在所述动环4，以通过所述驱动连杆27将所述补偿环2的转动力矩传递给所述动环4。以通过驱动连杆27使得补偿环2与动环4同步转动，避免补偿弹簧3发生扭转或者补偿弹簧3与动环4产生相对转动，防止补偿弹簧3失效，以确保弹簧机械密封可靠性。

其中驱动连杆27通常沿补偿环2圆周均布有至少两根，且位于补偿弹簧3内。

具体而言，所述驱动凹缺43为圆孔，以便于加工。

本实施例在使用时，将补偿环2与补偿弹簧3相连，并穿设在旋转机械转轴5上，使弹簧销23一端插设在销孔22内、另一端插设在旋转机械转轴5对应设置的凹坑内，然后通过旋转机械转轴5将补偿环2设置在中空的密封套1内，由补偿弹簧3顶推动环4，以将动环4紧压在静环6上，再由固定法兰7将密封套1固定在设备上，从而进行密封。

由于补偿环2与旋转机械转轴5通过径向设置的弹簧进行传动，使得补偿环2与旋转机械转轴5在轴向的位置相对固定；当旋转机械轴发生轴向窜动时，由补偿环2对补偿弹簧3进行轴向限位，从而通过补偿弹簧3推动动环4紧压在静环6上，确保机械密封的密封性能。而当旋转机械转轴5发生径向跳动时，由于补偿环2与旋转机械转轴5通过弹簧销23传动，且弹簧销23由复位弹簧24驱动弹簧径向移动，由复位弹簧24吸收旋转机械转轴5作用在补偿环2上的径向力，使得补偿环2的径向位移在可控范围内。因此，本发明能够避免旋转机械的转轴带动补偿环2径向跳动超出允许值，从而确保弹簧机械密封的密封稳定性和使用寿命。

实施例2

本实施例提供一种弹簧机械密封补偿方法，基于实施例1的结构和原理，所述补偿方法包括以下步骤：

S1、将补偿环2靠至密封套1的一侧后，将多个滚珠26装入密封套1与补偿环2之间的空隙内，并转动补偿环2使各滚珠26均滚入第一环形凹槽25和第二环形凹槽11内；

S2、将复位弹簧24装入销孔22后，将弹簧销23一端部插入销孔22内；

S3、将密封圈42装至密封孔41相应的环形槽内；

S4、将补偿弹簧3套在驱动连杆27外，并使补偿弹簧3正对补偿环2的一端抵靠在补偿环2上套在补偿环2的台阶上；

S5、将驱动连杆27远离补偿环2的一端插入动环4的驱动凹缺43内；

S6、将静环6同轴固定在固定法兰7内；

S7、旋转机械转轴5穿设在补偿环2、密封圈42和静环6内，并通过固定法兰7；

S8、将密封套1与固定法兰7固定连接，从而通过补偿弹簧3将动环4紧压在静环6的端面上，以进行端面密封。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种弹簧机械密封补偿环组件，其特征在于，包括补偿环（2）和补偿弹簧（3），所述补偿弹簧（3）一端与所述补偿环（2）一端连接，所述补偿弹簧（3）另一端用于与动环（4）连接；

所述补偿环（2）中部设有供旋转机械转轴（5）穿过的过孔（21），所述过孔（21）内侧壁圆周均布有多个销孔（22），各所述销孔（22）均沿所述补偿环（2）径向延伸，所述销孔（22）内插设有弹簧销（23）和复位弹簧（24），所述复位弹簧（24）用于驱动所述弹簧销（23）沿所述补偿环（2）径向移动；

所述弹簧销（23）一端插设在所述销孔（22）内，所述弹簧销（23）另一端用于插接所述旋转机械转轴（5），以通过所述弹簧销（23）将旋转机械转轴（5）的旋转力矩传递给所述补偿环（2）。

2.根据权利要求1所述的弹簧机械密封补偿环组件，其特征在于，还包括中空的密封套（1），所述补偿环（2）同轴设置在所述密封套（1）内，所述补偿环（2）与所述密封套（1）转动连接。

3.根据权利要求2所述的弹簧机械密封补偿环组件，其特征在于，所述补偿环（2）外侧壁设有第一环形凹槽（25），所述第一环形凹槽（25）内设置有滚珠（26），通过所述补偿环（2）与所述密封套（1）的相对转动驱动所述滚珠（26）在所述第一环形凹槽（25）内滚动。

4.根据权利要求3所述的弹簧机械密封补偿环组件，其特征在于，所述密封套（1）内侧壁设有用于供所述滚珠（26）滚动的第二环形凹槽（11），所述第二环形凹槽（11）的截面为圆弧形。

5.根据权利要求3所述的弹簧机械密封补偿环组件，其特征在于，所述第一环形凹槽（25）沿所述补偿环（2）轴向间隔设置有两组。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的弹簧机械密封补偿环组件，其特征在于，还包括动环（4），所述动环（4）中部设有供所述旋转机械转轴（5）穿过的密封孔（41），所述密封孔（41）同轴设置有密封圈（42），所述密封圈（42）用于密封所述动环（4）与所述旋转机械转轴（5）之间的空隙。

7.根据权利要求6所述的弹簧机械密封补偿环组件，其特征在于，所述密封圈（42）为中空的橡胶管。

8.根据权利要求7所述的弹簧机械密封补偿环组件，其特征在于，所述密封圈（42）沿所述动环（4）轴向间隔设置两个。

9.根据权利要求6所述的弹簧机械密封补偿环组件，其特征在于，所述动环（4）正对所述补偿环（2）的一端设有驱动凹缺（43），所述补偿环（2）正对所述动环（4）的一端设有驱动连杆（27），所述驱动连杆（27）端部插设在所述驱动凹缺（43）内，且所述驱动连杆（27）在所述驱动凹缺（43）内沿所述端部插设在所述动环（4），以通过所述驱动连杆（27）将所述补偿环（2）的转动力矩传递给所述动环（4）。

10.根据权利要求9所述的弹簧机械密封补偿环组件，其特征在于，所述驱动凹缺（43）为圆孔。

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