CN208074163U - 一种旋转轴密封结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于旋转轴密封技术领域，尤其涉及一种旋转轴密封结构。包括旋转轴和机体，所述的旋转轴的外侧设置有轴套，轴套通过顶丝固定在旋转轴上，轴套与旋转轴之间通过O型密封圈实现静密封，所述的机封安装在轴套和机体之间，轴套和机体之间还设置有螺旋防砂密封组件。本实用新型在轴套的外侧设置了由橡胶条和防护条组成的双头螺旋结构，旋转轴旋转时，螺旋状的橡胶条和防护条均与旋转轴发生相对运动，可极大地改善了旋转轴密封机构的密封可靠性和承压能力；另一方面，软性的螺旋状橡胶条可在旋转轴旋转时贴附在旋转轴的表面，可避免了砂粒对作为主密封机构的机封的损害，达到了非常好的防砂效果。
Description
技术领域
本实用新型属于旋转轴密封技术领域，尤其涉及一种旋转轴密封结构。
背景技术
在油田生产过程中，会用到各种机械设备，很多机械设备中设置有旋转轴以及旋转轴密封结构，旋转轴密封结构用以解决旋转轴与机体之间的密封问题。常见的旋转轴密封结构通常有两种，一种是通过油封进行密封，另一种是通过机封进行密封。这两种密封形式虽然能满足一般的密封需求，这两种密封结构存在显著缺陷：1)油封的承压能力较差，不能满足高压环境下的密封需求，同时，油封是由橡胶制成的，在密封含砂量高的介质时，油封极易磨损失效；2)机封的承压能力虽然较强，但传统的机封在密封含砂量高的介质时同样容易损坏。
实用新型内容
本实用新型提供一种旋转轴密封结构，以解决上述背景技术中提出的问题。
本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种旋转轴密封结构，包括旋转轴和机体，旋转轴和机体之间设置有机封，所述的旋转轴的外侧设置有轴套，轴套通过顶丝固定在旋转轴上，轴套与旋转轴之间通过O型密封圈实现静密封，所述的机封安装在轴套和机体之间，轴套和机体之间还设置有螺旋防砂密封组件；
螺旋防砂密封组件，其结构包括四个安装环，四个安装环堆叠后组成一个安装环组，安装环组通过销钉安装固定在机体上，所述的销钉的轴线位于安装环组和机体之间的圆柱形配合面上，安装环组的内侧设置有两条螺旋槽，其中，一条螺旋槽内安装有橡胶条，另一条螺旋槽内安装有防护条，所述的橡胶条和防护条内均设置有钢制骨架，
所述的橡胶条和防护条均分为四段，每个安装环内均设置有一段橡胶条和一段防护条。
作为进一步的技术方案，所述的销钉共有四个，四个销钉均匀分布在以旋转轴为中心的圆周上。
作为进一步的技术方案，所述的销钉的头部所在一侧设置有用于防止销钉串位的压盖，压盖通过螺栓连接在机体上。
作为进一步的技术方案，相邻的两个安装环的接触面上设置有用于将两个安装环吸合在一起的永磁体。
作为进一步的技术方案，相邻的两个安装环上的橡胶条或防护条的接缝并不位于两个安装环之间的结合面上，而是完全位于其中一个安装环上的螺旋槽内。
作为进一步的技术方案，在橡胶条和防护条二者中，橡胶条设置在距离密封介质较远的一侧，防护条设置在距离密封介质较近的一侧。
本实用新型主要具有两方面优点：一方面，本实用新型在轴套的外侧设置了由橡胶条和防护条组成的双头螺旋结构，旋转轴旋转时，螺旋状的橡胶条和防护条均与旋转轴发生相对运动，螺旋线旋转产生的泵送作用可产生与介质压力相反的负压，降低了机封承受的实际压力，从而极大地改善了旋转轴密封机构的密封可靠性和承压能力；另一方面，软性的螺旋状橡胶条可在旋转轴旋转时贴附在旋转轴的表面，并不断刮动黏附在旋转轴上的砂粒，在橡胶条的螺旋输送作用下，砂粒再次被推送至介质中，从而避免了砂粒对作为主密封机构的机封的损害，达到了非常好的防砂效果。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图；
图2是图1中A处的截面图；
图3是橡胶条和防护条在安装环内的安装结构示意图；
图4是将图3中各安装环分离后的结构示意图。
图中：1-机体，2-机封，3-轴套，4-旋转轴，5-顶丝，6-销钉，7-压盖，8-安装环，9-防护条，10-橡胶条，11-永磁体，12-钢制骨架，13-接缝。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步描述：
本实用新型包括旋转轴4和机体1，旋转轴4和机体1之间设置有机封2。以上为现有技术中的常见结构，在此不再赘述。
现有技术中，油封或机封2通常是直接套装在旋转轴4上的，这种情况下，旋转轴4会被油封或机封2磨损，而维修和更换旋转轴4的费用通常较高。在本实用新型中，在旋转轴4和机封2之间设置了轴套3，轴套3通过顶丝5固定在旋转轴4上，轴套3与旋转轴4之间通过O型密封圈实现静密封。在这种结构中，磨损件由旋转轴4变成了轴套3，而与维修或更换旋转轴4相比，更换轴套3的费用要低得多。
作为最重要的创新点，本实用新型在轴套3和机体1之间还设置有螺旋防砂密封组件。螺旋防砂密封组件内设置有由橡胶条10和防护条9组成的双头螺旋结构。
橡胶条10的作用共有三个：1)橡胶条10的内侧贴在旋转轴4的表面，旋转轴4旋转时，橡胶条10不断刮动黏附在旋转轴4上的砂粒，在橡胶条10的螺旋输送作用下，砂粒被推送至介质中，从而避免了砂粒对作为主密封机构的机封2的损害，达到了非常好的防砂效果。2)螺旋状的橡胶条10绕旋转轴4旋转所产生的泵送作用可产生与介质压力相反的负压，降低了机封2承受的实际压力，从而极大地改善了旋转轴密封机构的密封可靠性和承压能力。3)橡胶条10的螺旋状结构可产生迷宫密封的效果，有利于改善旋转轴密封结构的密封性能。
防护条9的作用也有三个：1)在实际生产时，旋转轴密封结构经常受到介质压力的冲击，这种压力冲击不会对在有效密封状态中的O型密封圈造成损坏，但很容易对橡胶条10造成损伤。在本实用新型中，橡胶条10设置在距离密封介质较远的一侧，防护条9设置在距离密封介质较近的一侧，当发生介质压力冲击时，防护条9首先承受压力冲击，防护条9对压力冲击的抵挡可有效保护橡胶条10，很大程度上防止橡胶条10在压力冲击下损坏。2)防护条9绕旋转轴4旋转所产生的泵送作用可产生与介质压力相反的负压，降低了机封2承受的实际压力，从而极大地改善了旋转轴密封机构的密封可靠性和承压能力。
本实用新型的设计初衷共有两个:
一是在旋转件外侧设置螺旋状结构，通过螺旋状结构和旋转轴4之间的相对旋转，产生负压，达到减小机封2的负荷、改善密封性能的目的。对于这一设计初衷，现有技术中已经存在类似的设计，但现有技术中的螺旋状结构是直接在钢制的零件上切削加工而成的，这种结构虽然也可以改善密封效果，但这种结构并不能阻止砂粒进入机封2内。
二是设置螺旋状的橡胶条10，通过螺旋推进作用将进入密封区段内的砂粒排出，达到防砂目的。在设计过程中，如何将橡胶条10稳定地安装在螺旋槽内是一个比较难以解决的问题，经过审慎的思考和创新，本实用新型将螺旋槽的加工基体设置成分体式结构，即分成了四个安装环8，每个安装环8上设置有两段360°螺旋槽(一段螺旋槽用来安装橡胶条10，另一段螺旋槽用来安装防护条)四个安装环8合在一起后，在安装环组的内侧形成了两根完整的4X360°螺旋槽。与四个安装环8对应地，所述的橡胶条10和防护条9也分别分成四段。这种结构形式不但很好地解决了橡胶条10和防护条9的安装问题，而且具有加工简单，装配方便的特点。
安装环组通过销钉6安装固定在机体1上，所述的销钉6的轴线位于安装环组和机体1之间的圆柱形配合面上。这种安装结构最大程度上保证了安装环8在机体1上的定位精度，也保证了各安装环8之间的定位精度，从而保证了各段橡胶条10和防护条9完好衔接。所述的销钉6共有四个，四个销钉6均匀分布在以旋转轴4为中心的圆周上。所述的销钉6的头部所在一侧设置有用于防止销钉6串位的压盖7，压盖7通过螺栓连接在机体1上。
在安装环8上，用于安装橡胶条10和防护条9的螺旋槽的横截面为倒梯形(梯形的上底朝向旋转轴4)，这样的结构既可以保证橡胶条10和防护条9的安装的牢固性，又可以使橡胶条10和防护条9在螺旋槽内的定位更加准确。
相邻的两个安装环8的接触面上设置有用于将两个安装环8吸合在一起的永磁体11，使得安装环组变成一个整体，更便于装配。
相邻的两个安装环8上的橡胶条10或防护条9的接缝13并不位于两个安装环8之间的结合面上，而是完全位于其中一个安装环8上的螺旋槽内，这样的设计使得两段橡胶条10或防护条9在接缝13处的衔接更加牢固。
橡胶条10和防护条9内均设置有钢制骨架12，钢制骨架12不但可以提高橡胶条10和防护条9的强度，而且可以防止橡胶条10和防护条9在高压作用下沿螺旋槽的切线方向小范围串动(橡胶条10和防护条9一旦发生串动，接缝13处便会形成足够砂粒通过的空隙，从而降低本实用新型的防砂性能)。
所述的防护条9上除去钢制骨架12以外的部分均由聚四氟乙烯和铜粉混合而成的复合材料制成，二者质量比为2:1。
本实用新型在轴套3的外侧设置了由橡胶条10和防护条9组成的双头螺旋结构，旋转轴4旋转时，螺旋状的橡胶条10和防护条9均与旋转轴4发生相对运动，螺旋线旋转产生的泵送作用可产生与介质压力相反的负压，降低了机封2承受的实际压力，从而极大地改善了旋转轴密封机构的密封可靠性和承压能力。
软性的螺旋状橡胶条10可在旋转轴4旋转时贴附在旋转轴4的表面，并不断刮动黏附在旋转轴4上的砂粒，在橡胶条10的螺旋输送作用下，砂粒再次被推送至介质中，从而避免了砂粒对作为主密封机构的机封2的损害，达到了非常好的防砂效果。
Claims (6)
1.一种旋转轴密封结构，包括旋转轴(4)和机体(1)，旋转轴(4)和机体(1)之间设置有机封(2)，其特征在于：所述的旋转轴(4)的外侧设置有轴套(3)，轴套(3)通过顶丝(5)固定在旋转轴(4)上，轴套(3)与旋转轴(4)之间通过O型密封圈实现静密封，所述的机封(2)安装在轴套(3)和机体(1)之间，轴套(3)和机体(1)之间还设置有螺旋防砂密封组件；
螺旋防砂密封组件，其结构包括四个安装环(8)，四个安装环(8)堆叠后组成一个安装环组，安装环组通过销钉(6)安装固定在机体(1)上，所述的销钉(6)的轴线位于安装环组和机体(1)之间的圆柱形配合面上，安装环组的内侧设置有两条螺旋槽，其中，一条螺旋槽内安装有橡胶条(10)，另一条螺旋槽内安装有防护条(9)，所述的橡胶条(10)和防护条(9)内均设置有钢制骨架(12)；
所述的橡胶条(10)和防护条(9)均分为四段，每个安装环(8)内均设置有一段橡胶条(10)和一段防护条(9)。
2.根据权利要求1所述的一种旋转轴密封结构，其特征在于：所述的销钉(6)共有四个，四个销钉(6)均匀分布在以旋转轴(4)为中心的圆周上。
3.根据权利要求1所述的一种旋转轴密封结构，其特征在于：所述的销钉(6)的头部所在一侧设置有用于防止销钉(6)串位的压盖(7)，压盖(7)通过螺栓连接在机体(1)上。
4.根据权利要求1所述的一种旋转轴密封结构，其特征在于：相邻的两个安装环(8)的接触面上设置有用于将两个安装环(8)吸合在一起的永磁体(11)。
5.根据权利要求1所述的一种旋转轴密封结构，其特征在于：相邻的两个安装环(8)上的橡胶条(10)或防护条(9)的接缝(13)并不位于两个安装环(8)之间的结合面上，而是完全位于其中一个安装环(8)上的螺旋槽内。
6.根据权利要求1所述的一种旋转轴密封结构，其特征在于：在橡胶条(10)和防护条(9)二者中，橡胶条(10)设置在距离密封介质较远的一侧，防护条(9)设置在距离密封介质较近的一侧。
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| CN108413034A (zh) * | 2018-04-20 | 2018-08-17 | 大庆东达节能技术开发服务有限公司 | 一种旋转轴密封结构 |
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