CN208237078U - 锥面自适应机械密封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锥面自适应机械密封装置，包括补偿元件、安装座、两个密封环和两个环座，静环和动环之间形成机械密封；定义靠近转轴的位置为内，两个密封环中，其中一密封环的外周面和/或内周面为第一锥面，另一密封环具有与第一锥面相匹配的凹槽，凹槽从密封环的端面沿轴向延伸而成，凹槽的内周面和/或外周面与第一锥面之间紧密压合形成锥面密封。本实用新型将传统平端面密封环结构加工成一锥面密封环，与之配对的密封环在端面加工凹槽，凹槽的内/外周面与锥面密封环之间形成锥面密封，能同时抗轴向以及径向跳动，能更好的适应于大跳动工况，减小密封端面的偏磨，可延长了密封使用寿命，降低加工成本。

Description

锥面自适应机械密封装置

技术领域

本实用新型涉及机械密封技术领域，特别是涉及一种机械密封装置，主要用于旋转机械中，如各种泵、压缩机和反应釡等。

背景技术

机械密封(mechanical seal)是指由至少一对垂直于旋转轴线的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并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。

机械密封广泛应用于石油、化工、机械以及航空航天领域。主要用于旋转机械，密封的作用是防止被密封介质的泄漏，同时阻止外界的污染物以及杂质进入到设备腔体，从而污染设备腔体内的介质。

目前常用机械密封结构如图1所示，主要包括随轴一起旋转的动(静)环座A1、动(静)环A2、静(动)环A3、静(动)环座A4以及补偿元件A5。

机械密封的机理如下：动环与动环座采用紧配合，一起随轴旋转，而静环以及静环座是静止件，密封运转初期，动环和静环相贴合，中间有一层微米级的液膜，液膜是腔体内的介质往外泄漏形成的一层流体膜，当两密封环 (动环和静环)之间的闭合力(包括补偿元件的弹簧力，腔内介质对密封环的压力)与密封环的开启力(包括密封环的接触力，流体膜的介质压力)相等时，液膜达到稳定，密封达到受力平衡，密封也能稳定运行，此时密封流体膜稳定存在，介质不会往外泄漏。这就是密封的主要机理。

但是目前机械密封也存在很多问题。密封属于精密零件，对加工要求以及运转要求较高，对轴的同心度，密封的形位公差要求较高，但是在实际的运转过程中，由于加工误差或者是设备系统的转动较大，密封在运转过程中有较大的跳动，因此密封环容易出现沿径向方向的跳动甚至是出现一侧的偏磨，导致密封出现一侧磨损严重，介质出现泄漏。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种锥面自适应机械密封装置，将传统平端面密封环结构加工成一锥面密封环，与之配对的密封环在端面加工凹槽，凹槽的内/外周面与锥面密封环之间形成锥面密封，能同时抗轴向以及径向跳动，能更好的适应于大跳动工况，减小密封端面的偏磨，可延长了密封使用寿命，降低加工成本。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种锥面自适应机械密封装置，包括补偿元件、安装座、两个密封环和两个环座，两个所述密封环分别为动环和静环，两个所述环座分别为动环座和静环座，所述安装座安装于待密封设备的壳体，所述补偿元件的一端连接所述安装座，且另一端连接所述静环座，所述静环座安装所述静环，所述动环座和所述动环套于待密封设备的转轴，所述动环座安装所述动环，所述静环和所述动环之间形成机械密封；

定义靠近转轴的位置为内，两个所述密封环中，其中一所述密封环的外周面和/或内周面为第一锥面，另一所述密封环具有与第一锥面相匹配的凹槽，所述凹槽从所述密封环的端面沿轴向延伸而成且具有至少一圈，所述凹槽的内周面和/或外周面与所述第一锥面之间紧密压合形成锥面密封。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的进一步技术方案是：

两个所述密封环中，其中一所述密封环的外周面为第一锥面，另一所述密封环具有与第一锥面相匹配的凹槽，所述凹槽的外周面为第二锥面，所述第二锥面与所述第一锥面之间紧密压合形成所述锥面密封；且两个所述密封环的端面之间还接触形成端面密封；

或者两个所述密封环中，其中一所述密封环的内周面为第一锥面，另一所述密封环具有与第一锥面相匹配的凹槽，所述凹槽的内周面为第二锥面，所述第二锥面与所述第一锥面之间紧密压合形成锥面密封；且两个所述密封环的端面之间还接触形成端面密封。

进一步地说，一所述密封环的外周面和内周面均为第一锥面，另一所述密封环的凹槽的内周面和外周面均为第二锥面，所述第二锥面与均与所述第一锥面压紧形成所述锥面密封。

进一步地说，所述凹槽的外周面具有若干个密封唇或凸起，所述密封唇和所述凸起与所述第一锥面之间均为过盈配合；

和/或所述凹槽的内周面具有若干个密封唇或凸起，所述密封唇和所述凸起与所述第一锥面之间均为过盈配合。

进一步地说，所述凸起的截面为三角形。

进一步地说，所述密封唇位于所述凹槽的外周面和/或内周面且向凹槽的中间方向凸出的唇形凸起，所述唇形凸起与所述第一锥面之间为过盈配合。

进一步地说，具有所述第二锥面的密封环为PTFE环。

进一步地说，所述密封唇的凸起面设有若干个用于降压的泵送槽。

进一步地说，所述泵送槽为迷宫圆环槽或反向螺旋槽。

进一步地说，所述静环和所述静环座为一体式连接或分体式连接；

所述动环和所述动环座为一体式连接或分体式连接。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型包括补偿元件、安装座、两个密封环和两个环座，两个所述密封环中，其中一密封环的外周面和/或内周面为第一锥面，另一密封环具有与第一锥面相匹配的凹槽，凹槽的内周面和/或外周面与第一锥面之间紧密压合形成锥面密封，从结构上将传统平端面密封环结构加工成一锥面密封环，与之配对的密封环在端面加工凹槽，凹槽的内/外周面与第一锥面之间形成锥面密封，能同时抗轴向以及径向跳动，能更好的适应于大跳动工况，减小密封端面的偏磨，可延长了密封使用寿命，降低加工成本；

再者，在凹槽内加工有不同形状的密封唇或者凸起，形成多道密封，密封唇以及凸起与第一锥面间形成多道密封，能同时抗轴向以及径向跳动，即使在大的跳动工况下，也能保证锥面和密封唇或者凸起接触，形成密封，进一步提高密封效果；

再者，本实用新型中具有密封唇的密封环可以采用低摩擦自润滑材料 PTFE，具有非常小的摩擦系数以及磨损，传统的机械密封环常采用陶瓷或者金属以及合金材料，而采用PTFE材料，一是能显著的降低密封环之间的摩擦热，减小密封面间的磨损，从而提高密封性能，减少泄漏，达到延长密封的使用寿命，密封端面间的摩擦热能大大的减小，密封环的磨损也会急剧的降低，因此能大大的改善机械密封的使用性能，延长密封的使用寿命；二是具有密封唇的密封环可以采用低摩擦自润滑材料PTFE，相较于传统的两硬度、强度均较高的两密封环之间的摩擦，不会产生火花，因此对与其配合的密封环的材质选择比较多，可以为金属、陶瓷等，降低材料成本，提高产品竞争力；三是由于PTFE材料也具有一定弹性，对跳动有更好的追随性，更加适应；

再者，若干个密封唇或凸起可以和其中一密封环做成一体，从而与另一密封环的第一锥面过盈配合，形成多道密封；凸起与静(动)环成过盈配合，而且动环与静环接触越紧，密封作用力越大，流体介质压力越大，凸起与静(动) 环压得越紧，密封效果也越好；采用锥面密封结构，再配合与动(静)环的凸起相接触，形成多道密封，在大跳动情况下任然能保证密封性能，不管密封环往外还是往里面偏，都能保证锥面与凸起的接触并形成密封，是一种抗跳动的机械密封结构；

再者，在密封唇的凸起面处加工有迷宫圆环槽或反向螺旋槽；圆环迷宫槽可以起到逐级降压迷宫密封的作用，泵送槽的泵送方向与介质泄漏方向相反，因此能将初期泄漏的介质反向泵送回腔体，能提高密封的使用能力。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是现有技术的结构示意图；

图2是实施例1的结构示意图；

图3是图2的局部放大图(动环处)；

图4是图2的局部放大图(静环处)；

图5是实施例2的结构示意图；

图6是图5的局部放大图(动环处)；

图7是图5的局部放大图(静环处)；

图8是实施例3的结构示意图；

图9是图8的局部放大图；

图10是实施例4的结构示意图；

图11是图10的局部放大图；

附图中各部分标记如下：

动环座1、动环2、凸起3、密封唇4、静环座5、补偿元件6、安装座7、凹槽8、第二锥面9、第一锥面10、泵送槽11、锥面密封12、端面密封13和静环14。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本实用新型的具体实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的优点及功效。本实用新型也可以其它不同的方式予以实施，即，在不背离本实用新型所揭示的范畴下，能予不同的修饰与改变。

实施例1：一种锥面自适应机械密封装置，如图2到图4所示，包括补偿元件6、安装座7、两个密封环和两个环座，两个所述密封环分别为动环2和静环14，两个所述环座分别为动环座1和静环座5，所述安装座安装于待密封设备的壳体，所述补偿元件的一端连接所述安装座，且另一端连接所述静环座，所述静环座安装所述静环，所述动环座和所述动环套于待密封设备的转轴，所述动环座安装所述动环，所述静环和所述动环之间形成机械密封；

定义靠近转轴的位置为内，两个所述密封环中，其中一所述密封环的外周面和/或内周面为第一锥面10，另一所述密封环具有与第一锥面相匹配的凹槽，所述凹槽从所述密封环的端面沿轴向延伸而成，所述凹槽的内周面和/或外周面与所述第一锥面之间紧密压合形成锥面密封12。

所述凹槽的内周面是指靠近转轴的一侧的凹槽的槽壁，所述凹槽的外周面是指远离转轴的一侧的凹槽的槽壁。

两个所述密封环中，其中一所述密封环的外周面为第一锥面10，另一所述密封环具有与第一锥面相匹配的凹槽，所述凹槽的外周面为第二锥面9，所述第二锥面与所述第一锥面之间紧密压合形成所述锥面密封12；且两个所述密封环的端面之间还接触形成端面密封13；

或者两个所述密封环中，其中一所述密封环的内周面为第一锥面10，另一所述密封环具有与第一锥面相匹配的凹槽，所述凹槽的内周面为第二锥面 9，所述第二锥面与所述第一锥面之间紧密压合形成锥面密封12；且两个所述密封环的端面之间还接触形成端面密封13。

本实施例中，密封装置的结构为前者，且凹槽位于所述动环，第一锥面位于所述静环。

所述凹槽的外周面具有若干个密封唇4或凸起3，所述密封唇和所述凸起与所述第一锥面之间均为过盈配合；

和/或所述凹槽的内周面具有若干个密封唇4或凸起3，所述密封唇和所述凸起与所述第一锥面之间均为过盈配合。

所述密封唇位于所述凹槽的外周面和/或内周面且向凹槽的中间方向凸出的唇形凸起，所述唇形凸起与所述第一锥面之间为过盈配合。

本实施例中，所述凹槽的外周面具有若干个或凸起3。

所述凸起的截面为三角形。但不限于此，比如梯形。

具有所述第二锥面的密封环为PTFE(聚四氟乙烯)环。本实施例中，动环为PTFE环。具有所述第二锥面的密封环为采用低摩擦系数材料制成的密封环，比如具有自润滑性能的PTFE，但不限于此。

所述补偿元件为弹簧或金属波纹管。

所述静环和所述静环座为一体式连接或分体式连接；

所述动环和所述动环座为一体式连接或分体式连接。

本实施例中，所述静环和所述静环座为分体式连接；所述动环和所述动环座也为分体式连接。

动(静)环采用低摩擦自润滑材料如PTFE，包括密封环以及凸起，凸起与静(动)环成过盈配合，而且动环与静环接触越紧，密封作用力越大，流体介质压力越大，凸起与静(动)环压得越紧，密封效果也越好；采用锥面密封结构，再配合与动(静)环的凸起相接触，形成多道密封，在大跳动情况下任然能保证密封性能，不管密封环往外还是往里面偏，都能保证锥面与凸起的接触并形成密封，是一种抗跳动的机械密封结构。

实施例2：一种锥面自适应机械密封装置，如图3、图5到图7所示，结构与实施例1类似，不同之处在于：

一所述密封环的外周面和内周面均为第一锥面，另一所述密封环的凹槽的内周面和外周面均为第二锥面，所述第二锥面与均与所述第一锥面压紧形成所述锥面密封。

所述凹槽的外周面和内周面均具有若干个凸起3，所述凸起与所述第一锥面之间均为过盈配合。

所述静环(动环)的内周面和外周面均具有凸起，静环(动环)与动环 (静环)相接触的地方均有凸起，形成多道密封，在大跳动情况下任然能保证密封性能，不管密封环往外还是往里面偏，都能保证锥面与密封环接触，形成密封。

实施例3：一种锥面自适应机械密封装置，如图8到图9所示，结构与实施例2类似，不同之处在于：

所述凹槽的外周面具有若干个密封唇4，所述密封唇与所述第一锥面之间均为过盈配合；

和所述凹槽的内周面具有若干个凸起3，所述凸起与所述第一锥面之间均为过盈配合。

凸起以及密封唇分别与静(动)环成过盈配合，而且动环与静环接触越紧，密封作用力越大，流体介质压力越大，密封唇与静环压得越紧，密封效果也越好。

实施例4：一种锥面自适应机械密封装置，如图10到图11所示，结构与实施例2类似，不同之处在于：

所述凹槽的内周面和外周面均具有密封唇4。

所述密封唇的凸起面设有若干个用于降压的泵送槽11。

所述泵送槽为迷宫圆环槽或反向螺旋槽。

在密封唇的凸起面处加工有迷宫圆环槽或反向螺旋槽；圆环迷宫槽可以起到逐级降压迷宫密封的作用，泵送槽的泵送方向与介质泄漏方向相反，因此能将初期泄漏的介质反向泵送回腔体，能提高密封的使用能力。

实施例5：一种锥面自适应机械密封装置(图未示意)，结构与实施例2 类似，不同之处在于：

所述凹槽的外周面和内周面均不具有密封唇和凸起。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种锥面自适应机械密封装置，其特征在于：包括补偿元件(6)、安装座(7)、两个密封环和两个环座，两个所述密封环分别为动环(2)和静环(14)，两个所述环座分别为动环座(1)和静环座(5)，所述安装座安装于待密封设备的壳体，所述补偿元件的一端连接所述安装座，且另一端连接所述静环座，所述静环座安装所述静环，所述动环座和所述动环套于待密封设备的转轴，所述动环座安装所述动环，所述静环和所述动环之间形成机械密封；

定义靠近转轴的位置为内，两个所述密封环中，其中一所述密封环的外周面和/或内周面为第一锥面(10)，另一所述密封环具有与第一锥面相匹配的凹槽，所述凹槽从所述密封环的端面沿轴向延伸而成，所述凹槽的内周面和/或外周面与所述第一锥面之间紧密压合形成锥面密封(12)。

2.根据权利要求1所述的锥面自适应机械密封装置，其特征在于：两个所述密封环中，其中一所述密封环的外周面为第一锥面(10)，另一所述密封环具有与第一锥面相匹配的凹槽，所述凹槽的外周面为第二锥面(9)，所述第二锥面与所述第一锥面之间紧密压合形成所述锥面密封(12)；且两个所述密封环的端面之间还接触形成端面密封(13)；

或者两个所述密封环中，其中一所述密封环的内周面为第一锥面(10)，另一所述密封环具有与第一锥面相匹配的凹槽，所述凹槽的内周面为第二锥面(9)，所述第二锥面与所述第一锥面之间紧密压合形成锥面密封(12)；且两个所述密封环的端面之间还接触形成端面密封(13)。

3.根据权利要求1所述的锥面自适应机械密封装置，其特征在于：一所述密封环的外周面和内周面均为第一锥面，另一所述密封环的凹槽的内周面和外周面均为第二锥面，所述第二锥面与均与所述第一锥面压紧形成所述锥面密封(12)。

4.根据权利要求1所述的锥面自适应机械密封装置，其特征在于：所述凹槽的外周面具有若干个密封唇(4)或凸起(3)，所述密封唇和所述凸起与所述第一锥面之间均为过盈配合；

和/或所述凹槽的内周面具有若干个密封唇(4)或凸起(3)，所述密封唇和所述凸起与所述第一锥面之间均为过盈配合。

5.根据权利要求4所述的锥面自适应机械密封装置，其特征在于：所述凸起的截面为三角形。

6.根据权利要求4所述的锥面自适应机械密封装置，其特征在于：所述密封唇位于所述凹槽的外周面和/或内周面且向凹槽的中间方向凸出的唇形凸起，所述唇形凸起与所述第一锥面之间为过盈配合。

7.根据权利要求2所述的锥面自适应机械密封装置，其特征在于：具有所述第二锥面的密封环为PTFE环。

8.根据权利要求4所述的锥面自适应机械密封装置，其特征在于：所述密封唇的凸起面设有若干个用于降压的泵送槽(11)。

9.根据权利要求8所述的锥面自适应机械密封装置，其特征在于：所述泵送槽为迷宫圆环槽或反向螺旋槽。

10.根据权利要求1所述的锥面自适应机械密封装置，其特征在于：所述静环和所述静环座为一体式连接或分体式连接；

所述动环和所述动环座为一体式连接或分体式连接。