CN210920125U - 一种具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置，涉及机械密封技术领域。所述具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置包括：壳体，所述壳体内设有第一空腔和第二空腔，所述第一空腔和所述第二空腔之间由第一支靠件隔开；第一浮动密封环，位于所述第二空腔内，所述第一浮动密封环的一侧端面与所述第一支靠件贴合；压力件，与所述第一浮动密封环远离所述第一支靠件的一侧相抵，用于将所述第一浮动密封环压紧在所述第一支靠件上；所述第一浮动密封环与所述第一支靠件之间设有至少一组榫槽结构。本实用新型采用榫槽结构，在流体介质径向泄露方向上形成迷宫路径，从而提高了浮环密封装置的径向密封性能。

Description

一种具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置

技术领域

本实用新型涉及机械密封技术领域，尤其涉及一种具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置。

背景技术

浮环密封是指当旋转轴转动时，利用浮动密封环与转动件之间产生的压力较高的油膜阻止介质外漏的一种动密封装置。

浮环密封装置的流体泄露主要有两个路径，其中一个是流体从浮动密封环与旋转轴之间的间隙沿轴向泄漏，另一个是浮动密封环的端面与其支靠体的支靠面之间的间隙产生径向泄漏。

现有的浮环密封装置中，浮动密封环在压力作用下，与其支靠体的支靠面相贴合接触，阻止气体沿径向泄漏；然而，因为二者之间的接触面积较大，为尽可能的减少泄漏，通常需要对浮动密封环的端面和其支靠体的支靠面进行精细加工，甚至配对研磨。但是，不管如何精细加工，两者的接触平面仍会存在微观凹凸和不平度，因此浮动密封环的端面与其支靠体的支靠面之间的流体密封效果并不能达到很好。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置，以提高浮环密封装置径向方向上的密封性能。

本实用新型提供如下技术方案：

一种具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置，包括：

壳体，所述壳体内设有第一空腔和第二空腔，所述第一空腔和所述第二空腔之间由第一支靠件隔开；

第一浮动密封环，位于所述第二空腔内，所述第一浮动密封环的一侧端面与所述第一支靠件贴合；

压力件，与所述第一浮动密封环远离所述第一支靠件的一侧相抵，用于将所述第一浮动密封环压紧在所述第一支靠件上；

所述第一浮动密封环与所述第一支靠件之间设有至少一组榫槽结构。

进一步的，所述榫槽结构包括设于所述第一浮动密封环与所述第一支靠件二者之间的第一凸环和第一凹槽，所述第一凸环嵌入所述第一凹槽内。

进一步的，所述第一凸环的顶部和所述第一凹槽的槽底均设有镍基耐磨合金层。

进一步的，所述具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置还包括第二浮动密封环，所述第二浮动密封环设于所述第二空腔内远离所述第一浮动密封环的一端；所述压力件设于所述第二浮动密封环和所述第一浮动密封环之间；所述第二空腔远离所述第一支靠件的一端设有与所述第二浮动密封环贴合的第二支靠件。

进一步的，所述第二支靠件与所述第二浮动密封环之间设有至少一组榫槽结构。

进一步的，所述第二支靠件与所述第二浮动密封环之间设有同心的两组第二凸环和第二凹槽，两组所述第二凸环和所述第二凹槽形成两组所述榫槽结构；所述第二凸环与所述第二凹槽一一对应设置，每个所述第二凸环均嵌入与其对应的所述第二凹槽中。

进一步的，所述第二凸环的顶部和所述第二凹槽的槽底均设有镍基耐磨合金层。

进一步的，所述第二支靠件包括密封板，所述密封板一侧的端面与所述第二浮动密封环之间设有至少一组榫槽结构。

进一步的，所述第一空腔一侧设有第一管接头，用于排出所述第一空腔内的密封液；所述第二空腔的一侧设有第二管接头，用于向所述第二空腔内输入密封液。

进一步的，所述第一空腔的内壁安装有轴承组件。

本实用新型的实施例具有如下优点：

本实用新型具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置通过在第一浮动密封环和第一支靠件之间设有至少一组榫槽结构，从而在具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置的径向泄露方向上延长了流体介质的泄露路径，同时，使其径向泄露路径变得曲折、阻力增大，从而有效提高了具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置的径向密封性能。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了一些实施例中具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置的剖面结构示意图；

图2示出了图1中A部分的局部放大结构示意图；

图3示出了一些实施例中浮动密封环的结构示意图；

图4示出了一些实施例中密封板的结构示意图；

图5示出了另一些实施例中浮动密封环的剖面结构示意图；

图6示出了另一些实施例中密封板的剖面结构示意图；

图7示出了另一些实施例中具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置的剖面结构示意图。

主要元件符号说明：

1-壳体；101-第一空腔；102-第二空腔；103-第一支靠件；104-第一凹槽；2-第一端盖；3-第一浮动密封环；301-第一凸环；4-压力件；5-第二浮动密封环；501-第二凸环；6-密封板；601-第二凹槽；7-第二端盖；801-第一管接头；802-第二管接头；901-第一滚动轴承；902-第二滚动轴承；10-转轴。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在模板的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例一

参考附图1和图2，实施例中，一种具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置，包括：壳体1、第一浮动密封环3和压力件4；所述第一浮动密封环3和所述压力件4设置于所述壳体1内。所述具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置可用于水泵、油泵、发动机等精密设备的轴封，具体的，将其转轴插入所述壳体1内，依次穿过所述壳体1内的第一浮动密封环3和压力件4，所述壳体1用于形成轴封的密封腔；所述第一浮动密封环3与转轴10的作用下对其进行轴向密封；所述第一浮动密封环3在所述压力件4的作用下对流体介质进行径向密封，从而实现轴封的作用。

实施例中，所述壳体1内设有第一空腔101和第二空腔102，所述第一空腔101和所述第二空腔102之间由第一支靠件103隔开；所述第一空腔101连通流体介质；所述第二空腔102内用于注入密封液，在设备高速运转时，在所述第一空腔101和所述第二空腔102之间形成油膜进行密封。

实施例中，所述第一浮动密封环3位于所述第二空腔102内，所述第一浮动密封环3的一侧端面与所述第一支靠件103贴合；所述压力件4与所述第一浮动密封环3远离所述第一支靠件103的一侧相抵，所述压力件4将所述第一浮动密封环3压紧在所述第一支靠件103上；所述第一浮动密封环3与第一支靠件103之间设有至少一组榫槽结构。

在使用过程中，将所述具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置安装于发动机涡轮机构中的转轴10上，所述第一空腔101内流通流体介质，其远离所述第二空腔102一端的压力大于其靠近所述第二空腔102一端的压力；所述第二空腔102内注入密封液，所述密封液的压力大于所述第一支靠件103一侧的流体介质压力；在所述压力件4和密封液压力的作用下，所述第一浮动密封环3压紧在所述第一支靠件103上，在两者的摩擦力作用下，所述第一浮动密封环3不会随着所述转轴10转动，而只产生沿着其径向方向的浮动；同时，在压力作用下可减少所述第一浮动密封环3与所述第一支靠件103接触面之间的间隙。实施例中，所述第一浮动密封环3与所述第一支靠件103之间设置的所述榫槽结构，可以延长流体介质沿所述第一浮动密封环3和所述第一支靠件103之间径向泄露的路径，使其泄露路径变得曲折，在流体介质通过所述榫槽结构时会增加其通过阻力，从而有效提高了具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置的径向密封性能。

所述具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置在高速运转时，流体介质在到达所述第二空腔102时，会沿着所述转轴10与所述第一浮动密封环3之间的间隙发生轴向泄露；同时，所述流体介质会沿着所述第一浮动密封环3与所述第一支靠件103之间的间隙发生沿其径向方向的泄露，然而在所述榫槽结构的作用下可以有效减小其沿径向方向的泄露，提高径向密封性能。

实施例二

参考附图1，在实施例一的基础上，进一步的，所述第一支靠件103由所述壳体1向靠近其中心轴方向延伸设置的台阶形成，将所述壳体1内部分割成所述第一空腔101和所述第二空腔102，所述第一空腔101和所述第二空腔102连通设置；所述第一浮动密封环3和所述压力件4设置在所述第二空腔102内，所述第一浮动密封环3远离压力件4一侧的端面与台阶面相贴合，并在所述压力件4的作用下压紧。

实施例中，所述壳体1的两端分别设置有第一端盖2和第二端盖7；所述第一端盖2和所述第二端盖7上设有所述转轴10穿过的通孔。本实施例中，所述第一端盖2盖合于所述壳体1设有第一空腔101一端的开口端；所述第二端盖7盖合于所述壳体1设有第二空腔102一端的开口端。

实施例中，所述第一端盖2和第二端盖7可通过过盈配合、焊接、螺钉固定等连接方式中的一种固定安装于壳体1的开口端。

在另外一些实施例中，所述第一端盖2和所述第二端盖7还可通过与所述壳体1一体成型，即所述第一端盖2和第二端盖7与壳体1为一体结构。

进一步的，本实施例中，所述第一空腔101一侧设有第一管接头801，用于连通外界流体介质；所述第二空腔102的一侧设有第二管接头802，用于连通外部密封液，向第二空腔102内注入密封液。

所述第一空腔101的内壁安装有轴承组件，包括第一滚动轴承901和第二滚动轴承902；所述第一滚动轴承901的外圈和第二滚动轴承902的外圈均固定安装于第一空腔101的内壁上；所述第一滚动轴承901的内圈和第二滚动轴承902的内圈均与转轴10相对固定安装；从而在转轴10需要高速旋转时，滚动轴承内圈和外圈之间的滚珠辅助滚动轴承的内圈跟随转轴10高速转动，从而实现所述转轴10相对于所述壳体1高速转动。

参考附图2，进一步的，所述榫槽结构包括设于所述第一浮动密封环3与所述第一支靠件103之间的第一凸环301和第一凹槽104，所述第一凸环301嵌入所述第一凹槽104内；所述第一凹槽104的宽度大于所述第一凸环301的宽度，具体的，所述第一凹槽104的宽度与所述第一凸环301的宽度之差根据第一浮动密封环3的浮动行程而确定。

本实施例中，所述第一浮动密封环3靠近所述第一支靠件103的一侧设有一个所述第一凸环301；所述第一支靠件103靠近所述第一浮动密封环3的一侧设有一个与所述第一凸环301配合的第一凹槽104；所述第一凸环301嵌入所述第一凹槽104中，形成沿所述第一浮动密封环3径向方向上的迷宫路径，从而延长流体介质径向泄露的路径长度，并使其路径更加曲折、阻力更大，从而有效改善具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置的径向密封性。

实施例中，所述第一凸环301的顶部和所述第一凹槽104的槽底均喷涂有高温耐磨合金，以提高其耐磨性，延长具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置的使用寿命。本实施例中，所述高温耐磨合金选用镍基耐磨合金，其硬度大于HRC65(HR：Rockwellhardness，洛氏硬度；HRC：是指采用150Kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度)，可有效延长具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置的使用寿命。

实施例三

在实施例二的基础上，其不同点在于：所述第一浮动密封环3靠近所述第一支靠件103的一侧设有两个所述第一凸环301，两所述第一凸环301同心设置；所述第一支靠件103靠近所述第一浮动密封环3的一侧设有两个与所述第一凸环301配合的所述第一凹槽104，两个所述第一凹槽104同心设置，两个所述第一凹槽104与两个所述第一凸环301一一对应设置；两个所述第一凸环301分别嵌入对应的所述第一凹槽104中，形成沿所述第一浮动密封环3径向方向上的迷宫路径；所述第一浮动密封环3和所述第一支靠件103之间设有两组所述第一凸环301和所述第一凹槽104，进一步延长了流体介质沿其径向泄露的路径，使其路径更加曲折、阻力更大，从而进一步提高了具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置的径向密封性。

当然，在另外一些实施例中，所述第一浮动密封环3上设置的所述第一凸环301的数量还可根据实际需要设置成三个、四个等其他数量；所述第一支靠件103上设置的所述第一凹槽104数量根据所述第一浮动密封环3上的所述第一凸环301数量而对应设置；所述第一凸环301一一对应嵌入所述第一凹槽104中，形成迷宫路径。

在另外一些实施例中，所述第一凸环301还可设置于所述第一支靠件103靠近所述第一浮动密封环3的一侧；所述第一凹槽104设置于所述第一浮动密封环3靠近所述第一支靠件103的一侧；所述第一支靠件103上的所述第一凸环301嵌入所述第一浮动密封环3上的所述第一凹槽104中，形成沿其径向方向上的迷宫路径；所述第一凸环301和所述第一凹槽104的组数可根据实际需要进行设置。

实施例四

参考附图3至图7，在实施例二的基础上，进一步的，所述具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置还包括第二浮动密封环5，所述第二浮动密封环5设于所述第二空腔102内远离所述第一浮动密封环3的一端；所述压力件4设于所述第二浮动密封环5和所述第一浮动密封环3之间；所述第二空腔102远离所述第一支靠件103的一端设有与所述第二浮动密封环5贴合的第二支靠件；所述第二支靠件与所述第二浮动密封环5之间设有至少一组榫槽结构。在本实施例中，所述压力件4一端与所述第一浮动密封环3相抵，其另一端与所述第二浮动密封环5相抵，从而推动浮动密封环分别压紧在对应的支靠件上，减小浮动密封环与支靠件之间的间隙，提高径向密封效果。本实施例中，所述第二空腔102内设置有两组浮动密封环和支靠件，从而将所述第二空腔102的两端进行密封，进而提高具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置的密封性能。

本实施例中，所述第二浮动密封环5与所述第二支靠件之间的榫槽结构包括设于所述第二浮动密封环5与所述第二支靠件之间的第二凸环501和第二凹槽601；所述第二凸环501嵌入所述第二凹槽601中，所述第二凹槽601的宽度大于所述第二凸环501的宽度，具体的，所述第二凹槽601的宽度与第二凸环501的宽度之差根据第二浮动密封环5的浮动行程而确定。

本实施例中，所述第二浮动密封环5靠近所述第二支靠件的一侧设有一个第二凸环501；所述第二支靠件靠近第二浮动密封环5的一侧设有一个与第二凸环501配合的第二凹槽601；所述第二凸环501嵌入所述第二凹槽601中，形成沿所述第二浮动密封环5径向方向上的迷宫路径。

实施例中，所述第二凸环501的顶部和所述第二凹槽601的槽底均喷涂有高温耐磨合金，以提高其耐磨性，延长具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置的使用寿命。本实施例中，所述高温耐磨合金选用镍基耐磨合金，其硬度大于HRC65，可有效延长具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置的使用寿命。

在另外一些实施例中，所述第二浮动密封环5上设置的第二凸环501的数量还可根据实际需要设置成两个、三个、四个等其他数量；多个所述第二凸环501同心设置；所述第二支靠件上设置第二凹槽601的数量根据第二浮动密封环5上的第二凸环501数量而对应设置；所述第二凸环501一一对应嵌入所述第二凹槽601中，形成迷宫路径。

当然，在另外一些实施例中，所述第二凸环501设置于所述第二支靠件靠近第二浮动密封环5的一侧；所述第二凹槽601设置于所述第二浮动密封环5靠近第二支靠件的一侧；所述第二支靠件上的第二凸环501嵌入所述第二浮动密封环5上的第二凹槽601中，形成沿其径向方向上的迷宫路径；所述第二凸环501和第二凹槽601的组数可根据实际需要进行设置。

进一步的，在本实施例中，所述第二支靠件包括密封板6，所述密封板6一侧的端面与所述第二浮动密封环5之间设有至少一组榫槽结构。

具体的，本实施例中，所述密封板6设置于所述第二浮动密封环5和所述第二端盖7之间；所述第二凹槽601设置于所述密封板6靠近第二浮动密封环5的一侧；所述第二浮动密封环5上的第二凸环501嵌入所述密封板6上的第二凹槽601中。

在另外一些实施例中，所述第二支靠件可以是第二端盖7，所述第二浮动密封环5与第二端盖7贴合；所述第二端盖7靠近第二浮动密封环5的一侧设有与第二凸环501配合的第二凹槽601，所述第二浮动密封环5上的第二凸环501嵌入第二端盖7上的第二凹槽601中。

本实施例中，进一步的，所述压力件4选用波形弹簧，所述波形弹簧推动浮动密封环压紧在对应的支靠件上。

当然，在一些实施例中，所述压力件4还可选用刚性弹簧、波形弹簧垫片、弹片等其他具有耐腐蚀、耐高温、能提供稳定弹性力的组件，从而给浮动密封环提供稳定的推力，使其压紧在对应的支靠件上。

本实用新型可以很好的解决流体介质在具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置径向方向上的泄露问题，提高具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置径向方向上的密封性能。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体内设有第一空腔和第二空腔，所述第一空腔和所述第二空腔之间由第一支靠件隔开；

第一浮动密封环，位于所述第二空腔内，所述第一浮动密封环的一侧端面与所述第一支靠件贴合；

压力件，与所述第一浮动密封环远离所述第一支靠件的一侧相抵，用于将所述第一浮动密封环压紧在所述第一支靠件上；

所述第一浮动密封环与所述第一支靠件之间设有至少一组榫槽结构。

2.根据权利要求1所述的具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置，其特征在于，所述榫槽结构包括设于所述第一浮动密封环与所述第一支靠件二者之间的第一凸环和第一凹槽，所述第一凸环嵌入所述第一凹槽内。

3.根据权利要求2所述的具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置，其特征在于，所述第一凸环的顶部和所述第一凹槽的槽底均设有镍基耐磨合金层。

4.根据权利要求1所述的具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置，其特征在于，所述具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置还包括第二浮动密封环，所述第二浮动密封环设于所述第二空腔内远离所述第一浮动密封环的一端；所述压力件设于所述第二浮动密封环和所述第一浮动密封环之间；所述第二空腔远离所述第一支靠件的一端设有与所述第二浮动密封环贴合的第二支靠件。

5.根据权利要求4所述的具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置，其特征在于，所述第二支靠件与所述第二浮动密封环之间设有至少一组榫槽结构。

6.根据权利要求5所述的具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置，其特征在于，所述第二支靠件与所述第二浮动密封环之间设有同心的两组第二凸环和第二凹槽，两组所述第二凸环和所述第二凹槽形成两组所述榫槽结构；所述第二凸环与所述第二凹槽一一对应设置，每个所述第二凸环均嵌入与其对应的所述第二凹槽中。

7.根据权利要求6所述的具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置，其特征在于，所述第二凸环的顶部和所述第二凹槽的槽底均设有镍基耐磨合金层。

8.根据权利要求5所述的具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置，其特征在于，所述第二支靠件包括密封板，所述密封板一侧的端面与所述第二浮动密封环之间设有至少一组榫槽结构。

9.根据权利要求1所述的具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置，其特征在于，所述第一空腔一侧设有第一管接头，用于排出所述第一空腔内的密封液；所述第二空腔的一侧设有第二管接头，用于向所述第二空腔内输入密封液。

10.根据权利要求1或9所述的具有端面榫槽密封结构的浮环密封装置，其特征在于，所述第一空腔的内壁安装有轴承组件。

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