CN217874163U - 一种可调柔性接触式汽密封环 - Google Patents

Abstract

一种可调柔性接触式汽密封环，涉及一种密封装置。为了解决现有的接触式气密封结构，由于气密压力不均匀，导致整体密封效果不好的问题。本实用新型包括油挡外环、三个油挡内环和多根背簧；油挡外环的内环面上开有三个安装槽；三个油挡内环分别安装在三个安装槽内，其中靠近外侧的两个油挡内环与安装槽之间形成环形腔体，所述的背簧安装在环形腔体内；油挡外环上开有一个进气孔，进气孔与中间的环形腔体相通；靠近外侧的两个油挡内环与转轴之间分别形成一个密封腔；处于中间的油挡内环上均匀开有若干个径向设置的进气孔，处于中间的环形腔体与处于中间的密封腔相通。本实用新型主要用于密封机械壳体内的润滑油。

Description

一种可调柔性接触式汽密封环

技术领域

本实用新型涉及一种密封装置，尤其涉及一种可调柔性接触式汽密封环。

背景技术

离心机中的转轴在驱动电机驱动下转动的过程中，壳体内部的固态、液态或者气态介质处于高压、高温状态，为了防止固态颗粒漏出、液态流出或者更细的小油滴或者油雾从壳体内溢出，需要在转轴与壳体端口之间设置油挡，现有的油挡结构中，密封内环与转轴之间存在一定的活动间隙，在转轴转动的过程中与密封内环存在摩擦，导致活动间隙逐渐增加，从而失去密封效果；现有的油挡也有采用接触式气密封的结构，例如公开号CN204573107U、接触式气密封油挡，公开了一种利用气体密封的油挡，虽然此密封内环与转轴之间为接触式的，且密封内环与油挡主体之间通过弹簧进行调节，但是气密腔室产生局部高压，远离气密腔室的部分压力较低，导致气密封压力不均匀，从而导致整体密封效果不好。

发明内容

本实用新型需要解决的技术问题是：现有的接触式气密封结构，由于气密压力不均匀，导致整体密封效果不好的问题；进而提供一种可调柔性接触式汽密封环。

本实用新型为解决上述技术问题采用的技术方案是：

一种可调柔性接触式汽密封环，它包括油挡外环、油挡内环Ⅰ、油挡内环Ⅱ、油挡内环Ⅲ和多根背簧；所述油挡外环的一端安装在机械壳体的一端端口处，油挡外环的内环面上由外至内轴向并排开有三个安装槽，分别为安装槽Ⅰ、安装槽Ⅱ和安装槽Ⅲ；所述的油挡内环Ⅰ安装在安装槽Ⅰ内并与安装槽Ⅰ之间形成环形腔体Ⅰ，所述的油挡内环Ⅱ安装在安装槽Ⅱ内并与安装槽Ⅱ之间形成环形腔体Ⅱ，所述的油挡内环Ⅲ安装在安装槽Ⅲ内；所述的环形腔体Ⅰ内与环形腔体Ⅱ内沿圆周方向分别设置有若干根背簧，所述的背簧对油挡外环与油挡内环Ⅰ和油挡外环与油挡内环Ⅱ均产生径向的挤压力；

所述的油挡外环上开有一个进气孔Ⅰ，所述的进气孔Ⅰ与环形腔体Ⅱ相通；

所述的油挡内环Ⅰ、油挡内环Ⅱ和油挡内环Ⅲ与转轴之间为接触式密封；油挡内环Ⅰ的内环面上沿圆周方向设置有两道相对设置的铜齿Ⅰ，所述的两个铜齿Ⅰ与转轴之间形成密封腔Ⅰ；所述油挡内环Ⅱ的内环面上沿圆周方向设置有两道相对设置的铜齿Ⅱ，所述的两个铜齿Ⅱ与转轴之间形成密封腔Ⅱ，且所述的油挡内环Ⅱ上均匀开有若干个径向设置的进气孔Ⅱ，所述的环形腔体Ⅱ与密封腔Ⅱ通过进气孔Ⅱ相通。

本实用新型与现有技术相比产生的有益效果是：

本实用新型中的汽密封环与转轴之间采用机械密封与气密封两种密封方式；油挡内环Ⅰ和油挡内环Ⅱ与转轴之间为柔性接触，在转轴的整个转动过程中，油挡内环Ⅰ、油挡内环Ⅱ和油挡内环Ⅲ与转轴始终保持柔性接触，整体磨损小，使用寿命长、检修周期长，增加了密封效果；而汽密封环中压力腔室内的压力始终保持恒定，并与机械壳体内的压力保持平衡，密封效果好。

附图说明

附图作为本申请的一部分，用来提供对本实用新型的进一步的理解。

图1为实施例1整体结构示意图；

图2为实施例1中油挡外环的主视图；

图3为图2中B-B处的剖视图；

图4为图2中A-A处的剖视图；

图5为图2中C-C处的剖视图；

图6为油挡内环Ⅰ的主视图；

图7为图6中A-A处的剖视图；

图8为图6中B向示意图；

图9为油挡内环Ⅱ的主视图；

图10为图9中A-A处的剖视图；

图11为图9中B向示意图；

图12为实施例1中油挡外环与油挡内环Ⅰ、油挡内环Ⅱ和油挡内环Ⅲ装配后的主视图；

图13为图12中B-B处的剖视图；

图14为实施例2中油挡外环与油挡内环Ⅰ、油挡内环Ⅱ和油挡内环Ⅲ装配后的剖视图；

图15为实施例2中油挡外环的部分剖视图；

图16为背簧与油挡外环和油挡内环Ⅰ或油挡内环Ⅱ连接的示意图；

图17为背簧的结构示意图。

附图标记说明：1、油挡外环；101、安装槽Ⅰ；102、安装槽Ⅱ；103、安装槽Ⅲ；104、环形腔体Ⅰ；105、环形腔体Ⅱ；106、进气孔Ⅰ；2、油挡内环Ⅰ；201、铜齿Ⅰ；202、密封腔Ⅰ；3、油挡内环Ⅱ；301、铜齿Ⅱ；302、密封腔Ⅱ；303、进气孔Ⅱ；4、油挡内环Ⅲ；401、铜齿Ⅲ；402、环形腔体Ⅲ；5、背簧；6、机械壳体；7、转轴。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本申请中的汽密封环可以应用于不同的应用场景，因此通过两个实施例对本方案进行详细描述：

实施例1，主要用于离心机内部为固体颗粒的情况：

如图1至图13所示，本申请实施例1提供一种可调柔性接触式汽密封环，它包括油挡外环1、油挡内环Ⅰ2、油挡内环Ⅱ3、油挡内环Ⅲ4和多根背簧5；

如图2所示，所述的油挡外环1是由两个半环体组装而成的环体，油挡外环1为法兰结构，其上周向设置有若干个法兰孔，所述油挡外环1的一端通过若干个螺钉安装在机械壳体6的一端端口处固定不动，并用于机械壳体6内部的密封，防止机械壳体6内部高温高压的润滑油或者油雾从转轴7与机械壳体6端口之间的间隙处流出；如图3、图4和图5所示，油挡外环1的内环面上由外至内轴向并排开有三个安装槽，所述的安装槽径向设置，分别为安装槽Ⅰ101、安装槽Ⅱ102和安装槽Ⅲ103。

所述的油挡内环Ⅰ2、油挡内环Ⅱ3和油挡内环Ⅲ4均为铜环；如图6和图13所示，所述的油挡内环Ⅰ2安装在安装槽Ⅰ101内并与安装槽Ⅰ101之间形成环形腔体Ⅰ104，即油挡内环Ⅰ2的外环面与油挡外环1的内环面之间形成环形腔体Ⅰ104；所述的油挡内环Ⅱ3安装在安装槽Ⅱ102内并与安装槽Ⅱ102之间形成环形腔体Ⅱ105，即油挡内环Ⅱ3的外环面与油挡外环1的内环面之间形成环形腔体Ⅱ105；所述的油挡内环Ⅲ4安装在安装槽Ⅲ103内，油挡内环Ⅲ4的外环面与油挡外环1的内环面相接触。

如图1和图13所示，所述安装槽Ⅰ101的内侧壁和安装槽Ⅱ102的内侧壁均设置有轴向的凸台，所述的油挡内环Ⅰ2和油挡内环Ⅱ3的一侧端面均设置有环形凸起，所述油挡内环Ⅰ2上的环形凸起与安装槽Ⅰ101内侧壁上的凸台相匹配，所述油挡内环Ⅱ3上的环形凸起与安装槽Ⅱ102内侧壁上的凸台相匹配；当转轴7转动的过程中会产生一定规律的振动，与转轴7相接触的油挡内环Ⅰ2、油挡内环Ⅱ3与油挡内环Ⅲ4会随着转轴7产生径向及轴向的窜动，安装槽Ⅰ101与油挡内环Ⅰ2的匹配设置和安装槽Ⅱ102与油挡内环Ⅱ3 的匹配设置保证油挡内环Ⅰ2在安装槽Ⅰ101内以及油挡内环Ⅱ3在安装槽Ⅱ102内仅能径向小范围的窜动，限制了油挡内环Ⅰ2与油挡内环Ⅱ3在径向上的位移量。

如图7和图1所示，所述的油挡内环Ⅰ2和油挡内环Ⅱ3与转轴7之间为接触式密封；所述油挡内环Ⅰ2的内环面上沿圆周方向设置有两道相对设置的铜齿Ⅰ201，所述铜齿Ⅰ 201的尖端与转轴7的轴面相接触，所述的两个铜齿Ⅰ201与转轴7之间形成环形的密封腔Ⅰ202；所述油挡内环Ⅱ3的内环面上沿圆周方向设置有两道相对设置的铜齿Ⅱ301，所述铜齿Ⅱ301的尖端与转轴7的轴面相接触，所述的两个铜齿Ⅱ301与转轴7之间形成环形的密封腔Ⅱ302；油挡内环Ⅲ4的内环面上沿圆周方向设置有一道铜齿Ⅲ401，所述铜齿Ⅲ401的斜切面朝向油挡内环Ⅱ3设置。

如图13所示，所述的油挡外环1上开有一个进气孔Ⅰ106，所述的进气孔Ⅰ106与环形腔体Ⅱ105相通；所述的油挡内环Ⅱ3上均匀开有若干个径向设置的进气孔Ⅱ303，所述的环形腔体Ⅱ105与密封腔Ⅱ302通过进气孔Ⅱ303相通，向汽密封环中通入一定的高压惰性气体，优选为氮气，氮气首选进入到环形腔体Ⅱ105中，环形腔体Ⅱ105形成恒定均匀的第一压力腔，然后通过若干个进气孔Ⅱ303进入到环形的密封腔Ⅱ302中，密封腔Ⅱ 302形成恒定均匀的第二压力腔，虽然油挡内环Ⅱ3上铜齿Ⅱ301的尖端与转轴7的轴面相接触，但是二者之间必然还会产生一定的缝隙，密封腔Ⅱ302中的氮气通过铜齿Ⅱ301 与转轴7之间的缝隙向油挡内环Ⅱ3的两侧窜动，进而在油挡内环Ⅰ2与油挡内环Ⅱ3之间的腔室形成第三压力腔，油挡内环Ⅰ2与油挡内环Ⅲ4之间的腔室形成第四压力腔，四个压力腔室内的各处压力与机械壳体6内的各处压力保持平衡，从而阻止了机械壳体6 内漏气、漏油现象。

如图8和图11所示，所述的油挡内环Ⅰ2和油挡内环Ⅱ3均为分瓣结构，具体可以分为六瓣，六瓣油挡内环Ⅰ2依次插装在安装槽Ⅰ101内，相邻的两瓣油挡内环Ⅰ2紧密接触，六瓣油挡内环Ⅱ3依次插装在安装槽Ⅱ102内，相邻的两瓣油挡内环Ⅱ3紧密接触，每瓣油挡内环Ⅰ2和油挡内环Ⅱ3的两端端面均开有两个相反的Z字形的接口，相邻的两瓣油挡内环Ⅰ2或油挡内环Ⅱ3之间通过Z字形的接口相接，当转轴7转动的过程中会产生一定规律的振动，与转轴7相接触的油挡内环Ⅰ2、油挡内环Ⅱ3与油挡内环Ⅲ4会随着转轴7产生径向及轴向的窜动，通过设置Z字形的接口，相邻的两瓣油挡内环Ⅰ2或油挡内环Ⅱ3之间可以产生轴向的限制，防止油挡内环Ⅰ2或油挡内环Ⅱ3的各瓣之间产生缝隙，进而导致密封腔Ⅰ202与密封腔Ⅱ302漏气，无法保证二者内的压强的恒定。

如图13和图16所示，所述的环形腔体Ⅰ104内与环形腔体Ⅱ105内沿圆周方向分别设置有若干根背簧5，所述的背簧5为压簧，每瓣油挡内环Ⅰ2和每瓣油挡内环Ⅱ3对应设置一到两根背簧5，具体设置的根数与本申请的尺寸有关，背簧5的一端插装在每瓣油挡内环Ⅰ2或油挡内环Ⅱ3的外环面上，背簧5的另一端抵接在油挡内环Ⅰ2或油挡内环Ⅱ3的外环面上，背簧5的背部抵接在油挡外环1的内环面上；所述的背簧5对油挡外环 1与油挡内环Ⅰ2和油挡外环1与油挡内环Ⅱ3均产生径向的挤压力，在转轴7不转动的情况下，背簧5对油挡外环1、油挡内环Ⅰ2和油挡内环Ⅱ3具有初始的预紧力；当转轴7 转动的过程中，由于油挡内环Ⅰ2和油挡内环Ⅱ3会产生径向窜动，如果油挡内环Ⅰ2和油挡内环Ⅱ3背部没有挤压力的情况下，油挡内环Ⅰ2和油挡内环Ⅱ3会与转轴7之间产生一定的缝隙，此缝隙会导致机械壳体6内的高温高压润滑油的泄漏，当设置了背簧5 后，油挡内环Ⅰ2和油挡内环Ⅱ3产生径向窜动的情况下，背簧5受到挤压，从而会对油挡内环Ⅰ2和油挡内环Ⅱ3产生径向的反向作用力，从而使得每一瓣油挡内环Ⅰ2或油挡内环Ⅱ3始终与转轴7的轴面处于紧密接触的状态，从而保证了第一压力腔、第二压力腔、第三压力腔与第四压力腔始终处于恒定的压力状态，进而始终与机械壳体6内部保持压力平衡。

本实施例中采用两个密封方式，分别为机械密封与气密封。所述的机械密封即为背簧 5对油挡内环Ⅰ2和油挡内环Ⅱ3的挤压使二者与转轴7之间产生的紧密接触接近于零间隙，从而实现密封效果，本申请所述的柔性接触体现在转轴7与油挡内环Ⅰ2和油挡内环Ⅱ3的接触不再是硬性的、会产生摩擦的接触，而是具有一个力度可调的接触。所述的气密封是通过进气管向本申请的汽密封环中输入高压惰性气体，从而使得各个压力腔室第一压力腔、第二压力腔、第三压力腔与第四压力腔内形成一个高压腔体，在机械密封的作用下，各个压力腔室压力恒定并均匀，与机械壳体6内部达到压力平衡，减少内部流体外露，密封效果好。

本实施例中的油挡内环Ⅰ2与油挡内环Ⅱ3由于与转轴7之间为柔性接触，所以整体磨损小，使用寿命长、检修周期长。

本实施例中的油挡内环Ⅲ4在为铜环的情况下，可以阻挡离心机内部的固态颗粒漏出，并且其具有一定的刚性，比较耐磨，整体结构更加耐用；另外如果转轴与汽密封环之间的安装位置有限，可以采用铜质的油挡内环Ⅲ4。

实施例2，主要用于离心机内部为气体或者流体的情况：

如图14和图15所示，本实施例与实施例1不同的是，本实施例中的油挡内环Ⅲ4为复合内环，其材质为石墨复合材料，其中复合内环与安装槽Ⅲ103之间的安装方式和油挡内环Ⅰ2与安装槽Ⅰ101或油挡内环Ⅱ3与安装槽Ⅱ102之间的安装方式相同，故也同样会限制复合内环径向的位移量；而且所述的复合内环也为分瓣结构，每瓣复合内环的两端端面的设计方式与油挡内环Ⅰ2和油挡内环Ⅱ3的设计方式相同，即每瓣复合内环的两端端面开有两个相反的Z字形的接口，故相邻的两瓣复合内环之间在轴向上产生相互限制。所述的复合内环与安装槽Ⅲ103之间形成环形腔体Ⅲ402，所述的环形腔体Ⅲ402内沿圆周方向设置有若干根背簧5，若干瓣复合内环依次插装在安装槽Ⅲ103内，每瓣复合内环对应设置一到两根背簧5，背簧5的一端插装在复合内环的外环面上，背簧5的另一端抵接在复合内环的外环面上，背簧5的背部抵接在油挡外环1的内环面上。

本实施例中，复合内环的安装效果与铜环的安装效果相同，均可以起到密封的效果，但是其可以更好的阻挡流体与气体的溢出。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本实用新型，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本实用新型的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本实用新型的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (10)

1.一种可调柔性接触式汽密封环，其特征在于：它包括油挡外环(1)、油挡内环Ⅰ(2)、油挡内环Ⅱ(3)、油挡内环Ⅲ(4)和多根背簧(5)；所述油挡外环(1)的一端安装在机械壳体(6)的一端端口处，油挡外环(1)的内环面上由外至内轴向并排开有三个安装槽，分别为安装槽Ⅰ(101)、安装槽Ⅱ(102)和安装槽Ⅲ(103)；所述的油挡内环Ⅰ(2)安装在安装槽Ⅰ(101)内并与安装槽Ⅰ(101)之间形成环形腔体Ⅰ(104)，所述的油挡内环Ⅱ(3)安装在安装槽Ⅱ(102)内并与安装槽Ⅱ(102)之间形成环形腔体Ⅱ(105)，所述的油挡内环Ⅲ(4)安装在安装槽Ⅲ(103)内；所述的环形腔体Ⅰ(104)内与环形腔体Ⅱ(105)内沿圆周方向分别设置有若干根背簧(5)，所述的背簧(5)对油挡外环(1)与油挡内环Ⅰ(2)和油挡外环(1)与油挡内环Ⅱ(3)均产生径向的挤压力；

所述的油挡外环(1)上开有一个进气孔Ⅰ(106)，所述的进气孔Ⅰ(106)与环形腔体Ⅱ(105)相通；

所述的油挡内环Ⅰ(2)、油挡内环Ⅱ(3)和油挡内环Ⅲ(4)与转轴(7)之间为接触式密封；油挡内环Ⅰ(2)的内环面上沿圆周方向设置有两道相对设置的铜齿Ⅰ(201)，所述的两个铜齿Ⅰ(201)与转轴(7)之间形成密封腔Ⅰ(202)；所述油挡内环Ⅱ(3)的内环面上沿圆周方向设置有两道相对设置的铜齿Ⅱ(301)，所述的两个铜齿Ⅱ(301)与转轴(7)之间形成密封腔Ⅱ(302)，且所述的油挡内环Ⅱ(3)上均匀开有若干个径向设置的进气孔Ⅱ(303)，所述的环形腔体Ⅱ(105)与密封腔Ⅱ(302)通过进气孔Ⅱ(303)相通。

2.根据权利要求1所述的一种可调柔性接触式汽密封环，其特征在于：所述安装槽Ⅰ(101)的内侧壁和安装槽Ⅱ(102)的内侧壁均设置有凸台，所述的油挡内环Ⅰ(2)和油挡内环Ⅱ(3)的一侧端面均设置有环形凸起，所述油挡内环Ⅰ(2)上的环形凸起与安装槽Ⅰ(101)内侧壁上的凸台相匹配，所述油挡内环Ⅱ(3)上的环形凸起与安装槽Ⅱ(102)内侧壁上的凸台相匹配。

3.根据权利要求1所述的一种可调柔性接触式汽密封环，其特征在于：所述的油挡外环(1)是由两个半环体组装而成。

4.根据权利要求3所述的一种可调柔性接触式汽密封环，其特征在于：所述的油挡内环Ⅰ(2)和油挡内环Ⅱ(3)均为分瓣结构，若干瓣油挡内环Ⅰ(2)插装在安装槽Ⅰ(101)内，若干瓣油挡内环Ⅱ(3)插装在安装槽Ⅱ(102)内。

5.根据权利要求4所述的一种可调柔性接触式汽密封环，其特征在于：每瓣油挡内环Ⅰ(2)和油挡内环Ⅱ(3)的两端端面均开有两个相反的Z字形的接口，相邻的两瓣油挡内环Ⅰ(2)或油挡内环Ⅱ(3)之间通过Z字形的接口相接。

6.根据权利要求5所述的一种可调柔性接触式汽密封环，其特征在于：每瓣油挡内环Ⅰ(2)和每瓣油挡内环Ⅱ(3)对应设置一到两根背簧(5)。

7.根据权利要求1所述的一种可调柔性接触式汽密封环，其特征在于：所述的背簧(5)为压簧，背簧(5)的一端插装在油挡内环Ⅰ(2)和油挡内环Ⅱ(3)的外环面上，背簧(5)的另一端抵接在油挡内环Ⅰ(2)和油挡内环Ⅱ(3)的外环面上，背簧(5)的背部抵接在油挡外环(1)的内环面上。

8.根据权利要求7所述的一种可调柔性接触式汽密封环，其特征在于：所述的油挡内环Ⅲ(4)为铜环，油挡内环Ⅲ(4)的内环面上沿圆周方向设置有一道铜齿Ⅲ(401)，所述铜齿Ⅲ(401)的斜切面朝向油挡内环Ⅱ(3)设置。

9.根据权利要求7所述的一种可调柔性接触式汽密封环，其特征在于：所述的油挡内环Ⅲ(4)为复合内环，所述的复合内环与安装槽Ⅲ(103)之间形成环形腔体Ⅲ(402)，所述的环形腔体Ⅲ(402)内沿圆周方向设置有若干根背簧(5)，所述的复合内环与转轴(7)为接触式密封。

10.根据权利要求9所述的一种可调柔性接触式汽密封环，其特征在于：所述的复合内环为分瓣结构，若干瓣复合内环插装在安装槽Ⅲ(103)内，每瓣复合内环对应设置一到两根背簧(5)，背簧(5)的一端插装在复合内环的外环面上，背簧(5)的另一端抵接在复合内环的外环面上，背簧(5)的背部抵接在油挡外环(1)的内环面上。

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