CN114278392B - 一种带有碟簧结构的高温高转速条件下的机械密封结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带有碟簧结构的高温高转速条件下的机械密封结构，密封动环通过金属支座夹紧，与转轴一起转动，且环心处压紧柔性石墨盘根以起到静密封作用，密封动环右侧端面压紧石墨垫片与同轴旋转件相接触，起到柔性接触的作用，碟形弹簧为多片单个碟形弹簧串联焊接而成，碟形弹簧左侧与静止支座压紧，右侧压紧滑动支座，为机械密封提供轴向预紧力。

Description

一种带有碟簧结构的高温高转速条件下的机械密封结构
技术领域：
本发明主要用于机械密封领域，具体涉及一种以碟形弹簧预紧、可在高温高转速条件下工作的机械密封结构。
背景技术：
接触式机械密封结构自其发明以来一百多年，由于其优良的密封性、可靠性、适用性，且结构简单，制造和维护成本低，适用性强，因此被广泛应用于石油化工、核能水能、航空航天、食品医药、生物制药、船舶电力等行业，随着科学技术的发展进步，能源、资源紧缺性日益严重，良好的密封能够在节约能源方面起到极大的作用，其应用领域不断扩大，在工业中占据越来越重要的地位，机械密封虽然结构尺寸不大，但是在整个系统中起到至关重要的作用，决定其安全性、可靠性、耐久性等性能。
机械密封是依靠介质压力和弹性元件预紧力作用于一对径向平行的摩擦副上以达到轴向压紧平衡且紧密接触的状态，形成密封结构的主密封；动环和轴之间、静环和设备壳体之间依靠O型橡胶圈形成辅助密封结构。在运行状态时，主、副摩擦面之间存在滑动摩擦，形成介质液膜，从而实现密封两侧介质的作用，在当下迅速发展的高超声速飞行器中，往往采用冲压空气涡轮带动高速电机发电来提供飞行器所需的电能，空气的气动热会造成极大的温升，使涡轮发电装置工作在较高环境温度中，燃料油成为了空中唯一的热沉来源，用其来给涡轮发电装置的关键部件，例如轴承、电机转子、电机定子等，进行冷却成为必要之选，传统机械密封结构中O型橡胶圈辅助密封件无法承受较高的温度，因此需要设计一种新的结构，提高机械密封结构的耐温极限，使其能够在较高的环境温度下可靠、安全、长久地运行。
发明内容：
本发明提供了一种带有碟簧结构的高温高转速条件下的机械密封结构，其依靠碟形弹簧结构提供预紧力，能够在高温度、高转速条件下实现良好的密封效果。
为了解决上述问题，本发明提供了一种技术方案：
一种带有碟簧结构的高温高转速条件下的机械密封结构，包括：静止机匣、气体隔热夹层、静止支座、静止支座紧固螺栓、气体高温环境、静止支座石墨垫片、静止支座止动凹槽、滑动支座、滑动支座、密封静环止动凹槽、同轴旋转件，密封动环石墨垫片、柔性石墨盘根、密封动环、密封静环、卡紧支座石墨垫片、卡紧支座螺栓、套筒、转轴、轴承、卡紧支座、第一O型橡胶圈、第二O型橡胶圈、T形止动环、聚四氟乙烯垫片、碟形弹簧；冷却油流动入口a和冷却油流动出口b。
作为优选，所述静止支座通过螺栓与静止机匣紧固连接，并压紧静止支座石墨垫片起到防止燃油泄漏的作用，所述静止支座的内环圆柱面分布有静止支座止动凹槽，所述滑动支座通过外环圆柱面周向分布的滑动支座止动凸齿，所述静止支座止动凹槽与滑动支座止动凸齿配合，防止滑动支座与静止支座周向定位的作用，避免出现周向转动，同时，滑动支座可沿静止支座止动凹槽移动进行轴向位移补偿。
作为优选，所述气体隔热夹层其中充满气体，因气体具有较小的导热系数，可以大幅降低来自气体高温环境的热量通过热传导对机械密封结构的加热，起到隔热作用。
作为优选，所述碟形弹簧为多片单个碟形弹簧串联焊接而成，所述碟形弹簧左侧与静止支座压紧，右侧压紧滑动支座，为机械密封提供轴向预紧力。
作为优选，所述T形止动环其左右分别各压紧第一O型橡胶圈和第二O 型橡胶圈，所述聚四氟乙烯垫片被第二O型橡胶圈压紧在静止支座上，起到均匀轴向压力的作用，能够提高右侧狭缝的密封效果。
作为优选，所述密封静环外圆环面侧均匀布置轴向凸齿，与滑动支座内圆环面的密封静环止动凹槽相配合，起到限制密封静环周向转动的作用，所述密封静环右侧端面与密封动环端面进行动摩擦密封。
作为优选，所述密封动环通过金属支座夹紧，与转轴一起转动，且环心处压紧柔性石墨盘根以起到静密封作用，密封动环右侧端面压紧石墨垫片与同轴旋转件相接触，起到柔性接触的作用。
作为优选，所述卡紧支座通过卡紧支座螺栓与滑动支座进行紧固连接，压紧卡紧支座石墨垫片起到静密封作用，卡紧支座为第一O型橡胶圈和第二O 型橡胶圈提供轴向压紧力，所述冷却油流动入口a流入低温燃油，流经卡紧支座、T形止动环、第一O型橡胶圈、第二O型橡胶圈、密封动环、密封静环和套筒后，从冷却油流动出口b流出。
本发明的有益效果：密封动环通过金属支座夹紧，与转轴一起转动，且环心处压紧柔性石墨盘根以起到静密封作用，密封动环右侧端面压紧石墨垫片与同轴旋转件相接触，起到柔性接触的作用，碟形弹簧为多片单个碟形弹簧串联焊接而成，碟形弹簧左侧与静止支座压紧，右侧压紧滑动支座，为机械密封提供轴向预紧力。
附图说明：
为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。
图1是一种带有碟簧结构的高温高转速条件下的机械密封结构的主剖视图。
图中：1-静止机匣，2-气体隔热夹层，3-静止支座，4-静止支座紧固螺栓，5-气体高温环境，6-静止支座石墨垫片，7-静止支座止动凹槽，8-滑动支座止动凸齿，9-滑动支座，10-密封静环止动凹槽，11-同轴旋转部件，12- 密封动环石墨垫片，13-柔性石墨盘根，14-密封动环，15-密封静环，16-卡紧支座石墨垫片，17-卡紧支座螺栓，18-套筒，19-转轴，20-轴承，21-卡紧支座，22-第一O型橡胶圈，23-第二O型橡胶圈，24-T形止动环，25-聚四氟乙烯垫片，26-碟形弹簧；a-冷却油流动入口，b-冷却油流动出口。
具体实施方式：
为使本发明上述目的、优点、特征更为通俗易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示，一种带有碟簧结构的高温高转速条件下的机械密封结构，包括：静止机匣1、气体隔热夹层2、静止支座3、静止支座紧固螺栓4、气体高温环境5、静止支座石墨垫片6、静止支座止动凹槽7、滑动支座8、滑动支座9、密封静环止动凹槽10、同轴旋转件11，密封动环石墨垫片12、柔性石墨盘根13、密封动环14、密封静环15、卡紧支座石墨垫片16、卡紧支座螺栓17、套筒18、转轴19、轴承20、卡紧支座21、第一O型橡胶圈22、第二O型橡胶圈23、T形止动环24、聚四氟乙烯垫片25、碟形弹簧26；冷却油流动入口a和冷却油流动出口b。
静止支座3通过螺栓与静止机匣1紧固连接，并压紧静止支座石墨垫片6 起到防止燃油泄漏的作用，静止支座3的内环圆柱面分布有静止支座止动凹槽7，滑动支座9通过外环圆柱面周向分布的滑动支座止动凸齿8，静止支座止动凹槽7与滑动支座止动凸齿8配合，防止滑动支座9与静止支座3周向定位的作用，避免出现周向转动，同时，滑动支座9可沿静止支座止动凹槽7 移动进行轴向位移补偿。
气体隔热夹层2其中充满气体，因气体具有较小的导热系数，可以大幅降低来自气体高温环境5的热量通过热传导对机械密封结构的加热，起到隔热作用。
碟形弹簧26为多片单个碟形弹簧26串联焊接而成，碟形弹簧26左侧与静止支座3压紧，右侧压紧滑动支座9，为机械密封提供轴向预紧力。
T形止动环24其左右分别各压紧第一O型橡胶圈22和第二O型橡胶圈 23，聚四氟乙烯垫片25被第二O型橡胶圈23压紧在静止支座3上，起到均匀轴向压力的作用，能够提高右侧狭缝的密封效果。
密封静环15外圆环面侧均匀布置轴向凸齿，与滑动支座9内圆环面的密封静环止动凹槽10相配合，起到限制密封静环15周向转动的作用，密封静环15右侧端面与密封动环14端面进行动摩擦密封。
密封动环14通过金属支座夹紧，与转轴19一起转动，且环心处压紧柔性石墨盘根13以起到静密封作用，密封动环14右侧端面压紧石墨垫片12与同轴旋转件11相接触，起到柔性接触的作用。
卡紧支座21通过卡紧支座螺栓21与滑动支座9进行紧固连接，压紧卡紧支座石墨垫片16起到静密封作用，卡紧支座21为第一O型橡胶圈22和第二O型橡胶圈23提供轴向压紧力，冷却油流动入口a流入低温燃油，流经卡紧支座21、T形止动环24、第一O型橡胶圈22、第二O型橡胶圈23、密封动环14、密封静环15和套筒18后，从冷却油流动出口b流出。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种带有碟簧结构的高温高转速条件下的机械密封结构，包括：静止机匣(1)、气体隔热夹层(2)、静止支座(3)、静止支座紧固螺栓(4)、气体高温环境(5)、静止支座石墨垫片(6)、静止支座止动凹槽(7)、滑动支座止动凸齿(8)、滑动支座(9)、密封静环止动凹槽(10)、同轴旋转件(11)，密封动环石墨垫片(12)、柔性石墨盘根(13)、密封动环(14)、密封静环(15)、卡紧支座石墨垫片(16)、卡紧支座螺栓(17)、套筒(18)、转轴(19)、轴承(20)、卡紧支座(21)、第一O型橡胶圈(22)、第二O型橡胶圈(23)、T形止动环(24)、聚四氟乙烯垫片(25)、碟形弹簧(26)；冷却油流动入口(a)和冷却油流动出口(b)；
所述静止支座(3)通过螺栓与静止机匣(1)紧固连接，并压紧静止支座石墨垫片(6)起到防止燃油泄漏的作用，所述静止支座(3)的内环圆柱面分布有静止支座止动凹槽(7)，所述滑动支座(9)通过外环圆柱面周向分布有滑动支座止动凸齿(8)，所述静止支座止动凹槽(7)与滑动支座止动凸齿(8)对应，对滑动支座(9)与静止支座(3)进行定位，避免出现周向转动，同时，滑动支座(9)可沿静止支座止动凹槽(7)移动进行轴向位移补偿；
所述碟形弹簧(26)为多片单个碟形弹簧(26)串联焊接而成，所述碟形弹簧(26)左侧与静止支座(3)压紧，右侧压紧滑动支座(9)，为机械密封提供轴向预紧力；
所述卡紧支座(21)通过卡紧支座螺栓(17)与滑动支座(9)进行紧固连接，压紧卡紧支座石墨垫片(16)起到静密封作用，卡紧支座(21)为第一O型橡胶圈(22)和第二O型橡胶圈(23)提供轴向压紧力，所述冷却油流动入口(a)流入低温燃油，流经卡紧支座(21)、T形止动环(24)、第一O型橡胶圈(22)、第二O型橡胶圈(23)、密封动环(14)、密封静环(15)和套筒(18)后，从冷却油流动出口(b)流出；
所述密封静环(15)外圆环面侧均匀布置轴向凸齿，与滑动支座(9)内圆环面的密封静环止动凹槽(10)相配合，起到限制密封静环(15)周向转动的作用，所述密封静环(15)右侧端面与密封动环(14)端面进行动摩擦密封。
2.根据权利要求1所述的一种带有碟簧结构的高温高转速条件下的机械密封结构，其特征在于，所述气体隔热夹层(2)其中充满气体，因气体具有较小的导热系数，可以大幅降低来自气体高温环境(5)的热量通过热传导对机械密封结构的加热，起到隔热作用。
3.根据权利要求1所述的一种带有碟簧结构的高温高转速条件下的机械密封结构，其特征在于，所述T形止动环(24)其左右分别各压紧第一O型橡胶圈(22)和第二O型橡胶圈(23)，所述聚四氟乙烯垫片(25)被第二O型橡胶圈(23)压紧在静止支座3上，起到均匀轴向压力的作用，能够提高右侧狭缝的密封效果。
4.根据权利要求1所述的一种带有碟簧结构的高温高转速条件下的机械密封结构，其特征在于，所述密封动环(14)通过金属支座夹紧，与转轴(19)一起转动，且环心处压紧柔性石墨盘根(13)以起到静密封作用，密封动环(14)右侧端面压紧石墨垫片(12)与同轴旋转件(11)相接触，起到柔性接触的作用。
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