CN217152986U - 一种动环及具有该动环的机械密封 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种动环及具有该动环的机械密封，包括动环本体，动环本体的一端设有安装部，动环本体的另一端为动摩擦面，动摩擦面上开设有至少两个沿周向均布的圆弧槽，圆弧槽的径向中心弧线与动摩擦面的径向中心圆的轮廓线重合，且圆弧槽的横截面为“V”型。本实用新型公开的一种动环及具有该动环的机械密封，在动环的动摩擦面上开设相应的凹槽，用于存储液体，在温度升高至一定范围内时，密封磨面之间的液膜也不会完全蒸发，保持一定的液膜量，保证密封性能。

Description

一种动环及具有该动环的机械密封

技术领域

本实用新型涉及机械密封技术领域，具体而言，涉及一种动环。

背景技术

机械密封是一种旋转机械的轴封装置。比如离心泵、离心机、反应釜和压缩机等设备。由于转动轴贯穿在设备内外，这样，轴与设备之间存在一个圆周间隙，设备中的介质通过该间隙向外泄漏，如果设备内压力低于大气压，则空气向设备内泄漏，因此必须有一个阻止泄漏的轴封装置。轴封的种类很多，由于机械密封具有泄漏量少和寿命长等优点，所以世界上机械密封是在这些设备最主要的轴密封方式。

现有的机械密封结构中，组成动密封摩擦副的动环、静环的配合端面均为平面结构，在机械密封运转过程中在动环、静环的端面之间虽然也能形成一定的液膜，以保证端面密封，但是随着应用环境温度的升高，常规的机械密封端面的液膜易挥发，一旦密封端面之间的液膜消失，动环与静环就会发生干摩擦，容易造成泄漏，而且干摩擦情况下密封面的磨损量也将增加，机械密封的使用寿命降低。即，常规结构的机械密封，在不增加冲洗、冷却系统的情况下，耐高温性能不足。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是：克服现有技术中的至少一个缺陷，提供一种动环及具有该动环的机械密封，在动环的动摩擦面上开设相应的凹槽，用于存储液体，在温度升高至一定范围内时，密封磨面之间的液膜也不会完全蒸发，保持一定的液膜量，保证密封性能。

为解决上述问题，本实用新型提供一种动环，包括动环本体，所述动环本体的一端设有安装部，所述动环本体的另一端为动摩擦面，所述动摩擦面上开设有至少两个沿周向均布的圆弧槽，所述圆弧槽的径向中心弧线与所述动摩擦面的径向中心圆的轮廓线重合，且所述圆弧槽的横截面为“V”型。

本实用新型的动环与现有技术相比，有益之处在于：

本实用新型的动环结构中，在动摩擦面上开设了横截面为V型结构的圆弧槽，用于存储一定量的液体，从而使得动环、静环在使用过程中，即使温度发生一定范围的升高，磨面之间的液膜也不会完全消失，进而可以持续保证稳定的密封性能；在一定的温升范围内不需要额外增加外部冲洗系统，仅仅通过增加动环端面的端面槽就可以适应更高的环境，提高密封性能，降低成本；另外的，圆弧槽的横截面设为V型结构，能够更好的保证槽内的液体对磨面之间的液膜进行稳定的补充。

作为改进的，所述圆弧槽横截面的V型夹角α为57-63°。上述改进结构中，圆弧槽的横截面为近似正三角形的形状，加工方便，性能稳定；并且这样设置后，随着运转时间的推移，圆弧槽槽底的液体也能更加顺利的对液膜进行补充。

再改进的，所述圆弧槽的深度H为1.4-1.5mm。上述改进结构中，圆弧槽的深度设置在合理的范围内，能够满足液体可以适量缓存在槽内，又不会破坏动环的强度性能。

再改进的，所述圆弧槽数量为四个，且四个所述圆弧槽的圆心角β为30°。上述改进结构中，在动摩擦面上均匀设置四个圆弧槽，使得动环在与静环配合运转过程中，在两者的磨面之间能够形成更加均匀的液膜，避免动环、静环摩擦面之间存在局部高温点，从而保证密封的稳定性。

另外的，本实用新型还提供了一种机械密封，包括轴套以及套装在其外部的压盖，所述压盖的一端设有静环，所述轴套的外部近所述静环的一端还套装有动环组件，所述动环组件包括上述任意一种结构的动环，所述动环的动摩擦面与所述静环的静摩擦面可相对转动的抵接配合，以形成动密封摩擦副；所述动环组件远离动摩擦面的一端与所述轴套连接。上述结构中，由于动环端面增加了相应的圆弧槽，使得机械密封在运行过程中，在动环、静环端面之间能够形成稳定的液膜，保证密封性能稳定，并且具有更好的耐高温性能。

作为改进的，所述动环组件还包括动环座，所述动环座的一端设有用于供所述安装部滑动配装的配装槽，所述配装槽的底部还设有多个沿周向均匀分布的弹簧孔，各所述弹簧孔内均插装有补偿弹簧，各所述补偿弹簧的远离弹簧孔的一端均抵靠在所述动环的尾端，用于对所述动密封摩擦副的磨损量进行轴向补偿。上述改进结构中，通过补偿弹簧对动环进行轴向补偿，动环补偿形式的机械密封结构能够使得动环具有更好的随动型，并且动环与静环之间的摩擦面也能保持更加稳定的贴合，保证密封的稳定性。

再改进的，所述压盖的内腔远离所述静环的一端与所述轴套外壁之间配装有节流环，所述轴套外壁与所述动环、静环、压盖内壁以及节流环之间形成隔离腔；所述压盖上设有与所述隔离腔连通的第一冲洗孔。上述改进结构中，节流环增加后使得机械密封内形成一个隔离腔，并且隔离腔内能够循环通入隔离液，实现动密封摩擦副的降温冷却，提升机械密封的耐高温性能，提高使用寿命。

再改进的，所述压盖上还设有第二冲洗孔，所述第二冲洗孔的内端连通至介质腔且与所述动密封摩擦副所在位置相对应。上述改进结构中，第二冲洗孔设置进一步的防止动密封摩擦副的外侧壁发生颗粒堆积，同时冲洗液还能更加及时的带走摩擦热。

附图说明

图1为本实用新型的动环的结构图；

图2为本实用新型的动环的半剖图；

图3为图2中的X处放大结构示意图；

图4为本实用新型的机械密封的半剖结构图。

附图标记说明：

1、动环本体；2、安装部；3、动摩擦面；3.1、轮廓线；4、圆弧槽；4.1、中心弧线；5、轴套；5.1、限位台阶；6、压盖；6.1、第一冲洗孔；6.2、第二冲洗孔；7、静环；8、动环座；8.1、配装槽；8.2、弹簧孔；8.3、连通孔；9、补偿弹簧；10、节流环；11、隔离腔；12、介质腔。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

如图1-3所示，本实用新型提供了一种动环，包括动环本体1，动环本体1的一端设有安装部2，动环本体1的另一端为动摩擦面3；具体的，在动摩擦面3上开设有至少两个沿周向均布的圆弧槽4，并且各个圆弧槽4的径向中心弧线4.1与动摩擦面3的径向中心圆的轮廓线3.1重合，即各个圆弧槽4设置在动摩擦面3的宽度方向的中心位置。

优选的，本实施例中的动环为石墨材质，该动摩擦面3与静环7的端面配合后，由于圆弧槽4结构的存在，使得动环、静环7转动运行过程中可以在端面上产生稳定润滑液膜，并且液膜不会轻易的蒸发完，因为在圆弧槽4中有存储，从而可以有效改善密封工作条件，使得该机构的摩擦副可以在温度170℃情况下，不需要采用冲洗方案也能正常运转，应用在热水循环泵上。

更进一步的，圆弧槽4的横截面为“V”型。圆弧槽4横截面的V型夹角α为57-63°。本实施例中，优选的α为60°，即圆弧槽4的横截面为正三角形结构，从而保证圆弧槽4中沿其深度方向，液体容量逐渐减少，保证机械密封在运行过程中，圆弧槽4槽底的液体能够更好的对密封面的液膜进行补充，防止发生干摩擦。

圆弧槽4的深度H为1.4-1.5mm，优选的，圆弧槽4的深度为1.5mm。另外的，本实施例中，圆弧槽4数量为四个，且四个圆弧槽4的圆心角β为30°，如图1所示。上述结构中的圆弧槽4能够更好的保证动摩擦面3与静摩擦面之间形成稳定的液膜，并且在动密封摩擦副运行过程中，液膜可以均匀的分布在动摩擦面3与静摩擦面之间，且在圆弧槽4中可以缓存一定量的液体，保证液膜的持续生成，避免发生干摩，从而有效保证动密封摩擦副的耐高温性能。

另外的，如图4所示，本实用新型中还公开了一种机械密封，包括轴套5以及套装在其外部的压盖6，压盖6内腔的一端设有安装槽，安装槽内密封的配装有静环7，并且静环7的底部与安装槽底部之间设有防转销机构，有效避免静环7与动环转动配合过程中发生周向转动，影响密封性能。另外的，在轴套5的外部靠近静环7的一端还套装有动环组件；动环组件包括上述任意一种结构形式的动环，并且动环的动摩擦面3与静环7的静摩擦面可相对转动的抵接配合，以形成动密封摩擦副；动环组件远离动摩擦面3的一端与轴套5连接；具体的，在轴套5外部设置有限位台阶5.1，动环组件的端部抵靠限位在该限位台阶5.1上。上述结构中，由于圆弧槽4的存在，使得动摩擦面3与静摩擦面之间能够快速产生稳定的液膜，有效改善密封性能；即在170℃的温度下，也不需要外部冷却系统，节约能源消耗，因此可以节省冷却系统等硬件的投入费用，同时降低运行成本和维护费用。常规情况下，普通机封在温度大于75℃情况下就要采用冲洗方案，否则由于密封面润滑不良，造成干摩擦，短期内机封失效；本实施例中正是由于动环的动摩擦面3上开设了相应的圆弧槽4才使得整套机械密封具有良好的耐高温性能。

另一方面的，如图4所示，此结构中的动环组件还包括动环座8，动环座8的一端设有用于供安装部2滑动配装的配装槽8.1，动环座8的另一端抵靠配装在限位台阶5.1上；配装槽8.1的底部还设有多个沿周向均匀分布的弹簧孔8.2，各弹簧孔8.2内均插装有补偿弹簧9，各补偿弹簧9的远离弹簧孔8.2的一端均抵靠在动环的尾端(远离动摩擦面3的一端)，补偿弹簧9的设置用于对动密封摩擦副的磨损量进行轴向补偿，使得机械密封始终保证良好的密封性能。此结构中，由于动环组件是直接与介质接触，为了防止介质中的颗粒物在弹簧孔8.2中堆积，影响补偿弹簧9的弹性力，在各弹簧孔8.2的底部均设置有连通孔8.3，并且连通孔8.3的孔径小于补偿弹簧9的直径，这样设置后在动环组件运转过程中，液体可以不断的对补偿弹簧9进行冲刷，避免颗粒物堆积。

另外的，在压盖6的内腔远离静环7的一端与轴套5外壁之间配装有节流环10，具体的是指，在压盖6内腔设置有节流安装槽，节流环10的外圈过盈配合在节流安装槽内，并且节流环10的内圈设有螺旋槽，以提升节流效果；并且节流环10的内圈与轴套5外壁之间设有微量的间隙，以保证节流环10与轴套5之间能够灵活的相对转动。轴套5外壁与动环、静环7、压盖6内壁以及节流环10之间形成隔离腔11；压盖6上设有与隔离腔11连通的第一冲洗孔6.1。具体的，第一冲洗孔6.1包括一个入口和一个出口，用于往隔离腔11中循环通入隔离液，并且隔离腔11中的液体压力大于介质腔12的压力，这样设置后，可以进一步的防止介质从动密封摩擦副位置进入隔离腔11；另外的，隔离液还能及时带走动环、静环7摩擦作用的摩擦热，降低密封面的稳定，避免摩擦面因高温而引起变形泄漏，提高密封稳定性，以及提高整体机械密封的耐高温性能。

再一方面的，压盖6上还设有第二冲洗孔6.2，第二冲洗孔6.2的内端连通至介质腔12且与动密封摩擦副所在位置相对应，这样设置后机械密封在运行过程中，还可以从第二冲洗孔6.2位置通入冷却液，并且冷却液不会影响介质环境，当然可以直接将介质进行回流冲洗，实现密封面的降温，同时还能避免介质中的颗粒物在动密封摩擦副的外侧面位置聚积，防止动密封摩擦副的摩擦面不被颗粒物磨损，进而保证密封性能的稳定。

下表1为动环的动摩擦面3未设置圆弧槽4和设置圆弧槽4后的性能测试对照表。

表1机械密封性能对比(测试数据)

从表1中可以看出，在不增加额外冷却冲洗系统的情况下，动摩擦面3上开设圆弧槽4后能够有效提升机械密封的耐高温性能，并且使用寿命也明显提升。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种动环，包括动环本体(1)，所述动环本体(1)的一端设有安装部(2)，所述动环本体(1)的另一端为动摩擦面(3)，其特征在于：所述动摩擦面(3)上开设有至少两个沿周向均布的圆弧槽(4)，所述圆弧槽(4)的径向中心弧线(4.1)与所述动摩擦面(3)的径向中心圆的轮廓线(3.1)重合，且所述圆弧槽(4)的横截面为“V”型。

2.根据权利要求1所述的动环，其特征在于：所述圆弧槽(4)横截面的V型夹角α为57-63°。

3.根据权利要求1或2所述的动环，其特征在于：所述圆弧槽(4)的深度H为1.4-1.5mm。

4.根据权利要求3所述的动环，其特征在于：所述圆弧槽(4)数量为四个，且四个所述圆弧槽(4)的圆心角β为30°。

5.一种机械密封，包括轴套(5)以及套装在其外部的压盖(6)，所述压盖(6)的一端设有静环(7)，所述轴套(5)的外部近所述静环(7)的一端还套装有动环组件，所述动环组件包括如权利要求1至4任意一项所述的动环，所述动环的动摩擦面(3)与所述静环(7)的静摩擦面可相对转动的抵接配合，以形成动密封摩擦副；所述动环组件远离动摩擦面(3)的一端与所述轴套(5)连接。

6.根据权利要求5所述的机械密封，其特征在于：所述动环组件还包括动环座(8)，所述动环座(8)的一端设有用于供所述安装部(2)滑动配装的配装槽(8.1)，所述配装槽(8.1)的底部还设有多个沿周向均匀分布的弹簧孔(8.2)，各所述弹簧孔(8.2)内均插装有补偿弹簧(9)，各所述补偿弹簧(9)的远离弹簧孔(8.2)的一端均抵靠在所述动环的尾端，用于对所述动密封摩擦副的磨损量进行轴向补偿。

7.根据权利要求5所述的机械密封，其特征在于：所述压盖(6)的内腔远离所述静环(7)的一端与所述轴套(5)外壁之间配装有节流环(10)，所述轴套(5)外壁与所述动环、静环(7)、压盖(6)内壁以及节流环(10)之间形成隔离腔(11)；所述压盖(6)上设有与所述隔离腔(11)连通的第一冲洗孔(6.1)。

8.根据权利要求7所述的机械密封，其特征在于：所述压盖(6)上还设有第二冲洗孔(6.2)，所述第二冲洗孔(6.2)的内端连通至介质腔(12)且与所述动密封摩擦副所在位置相对应。

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