帶彈性密封環的單端面機械密封和雙端面機械密封的制作方法
【專利摘要】帶彈性密封環的單端面機械密封和雙端面機械密封，用來防止工作容器內部具有一定壓力的流體沿著貫穿工作容器的旋轉軸向工作容器外部泄漏，它包括套裝于旋轉軸上的軸套、位于軸套外圍的密封箱體和置于密封箱體與軸套之間的摩擦副，摩擦副包括浮動環組件和固定環組件，浮動環組件中的浮動摩擦環是借助置于浮動摩擦環外側的彈性密封環和低壓側的密封環靠件以及頂在浮動摩擦環非摩擦端的彈簧實現密封浮動支撐的，其浮動摩擦環的浮動效果好，在旋轉軸的跳動或擺動較大的情況下也可以保持良好密封，而且零部件制造難度小成本降低，同時減小了機械密封從而方便設計和安裝也節省材料。
【專利說明】帶彈性密封環的單端面機械密封和雙端面機械密封
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種帶彈性密封環的單端面機械密封，用來防止工作容器內部具有一定壓力的流體沿著貫穿工作容器的旋轉軸向工作容器外部泄漏，它包括套裝于旋轉軸上的軸套、位于軸套外圍的密封箱體和置于密封箱體與軸套之間的一對摩擦副。
[0002]本發明還涉及一種帶彈性密封環的雙端面機械密封，與上述帶彈性密封環的單端面機械密封相比，主要區別是置于密封箱體與軸套之間的上述一對摩擦副改為二對摩擦副。
【背景技術】
[0003]機械密封又稱端面密封，已有100多年的使用歷史，是旋轉軸用動密封，在旋轉軸穿過機器殼體的部位設置機械密封可防止工作容器內部具有一定壓力的流體沿著貫穿工作容器殼體的旋轉軸向機器外部泄漏。圖1是現有機械密封結構示意圖，它包括套裝于旋轉軸上的軸套、位于軸套外圍的密封箱體和置于密封箱體與軸套之間的一對摩擦副。一對摩擦副包括浮動環組件和固定環組件。浮動環組件中的浮動摩擦環是借助其支撐座和支撐座與軸套之間的O形彈性密封圈以及對支撐座起支撐作用的彈簧等部件實現密封浮動支撐的。固定環組件中的固定摩擦環是借助其與法蘭之間的O形彈性密封圈和其上的壓板等部件實現密封支撐的。安裝機械密封是通過法蘭及O形彈性密封圈再加上法蘭周邊均布的通孔借助螺栓等連接件緊固定位在工作容器上部，這時工作容器側為高壓側，機械密封上部為大氣低壓側，而通過封液出入口進入密封箱體內的封液可以對摩擦副的摩擦端面進行冷卻和潤滑，工作時固定環組件與密封箱體不動，而浮動環組件和軸套一起隨旋轉軸運轉。
[0004]上述現有技術中，浮動環組件所包括的浮動摩擦環、支撐座、彈簧座和軸套等都是柱面配合，加上O形彈性密封圈對與其接觸的兩側表面精度以及自身變形量的要求都很嚴格，這些因素導致了浮動摩擦環的浮動范圍受到限制，當旋轉軸出現不大的跳動或擺動時，摩擦副的摩擦端面不能保持良好的貼合密封，引起泄漏，而且上述機械密封零部件制造難度大成本高。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題是提供一種帶彈性密封環的單端面機械密封和雙端面機械密封，其浮動環組件的浮動效果好，在旋轉軸的跳動或擺動較大的情況下也可以保持良好密封，而且零部件制造難度小成本降低，同時減小了機械密封尺寸，從而方便設計和安裝也節省材料。
[0006]為解決上述技術問題，本發明帶彈性密封環的單端面機械密封包括套裝于旋轉軸上的軸套、位于軸套外圍的密封箱體和置于密封箱體與軸套之間的一對摩擦副，所述密封箱體包括上部的上蓋和中部的柱筒以及下部的法蘭，所述一對摩擦副包括一個浮動環組件和一個固定環組件，浮動環組件中的浮動摩擦環是借助置于浮動摩擦環外側的彈性密封環和低壓側的密封環靠件以及頂在浮動摩擦環非摩擦端的彈簧實現密封浮動支撐的。彈性密封環的低壓側為平面緊靠密封環靠件，高壓側內外圓均設計成楔形，內圓表面與浮動摩擦環的外圓表面密封連接，外圓表面與柱筒內圓表面密封連接，密封環靠件通過外圓安裝定位在柱筒內圓表面，內圓與浮動摩擦環外圓之間保留的間隙根據浮動摩擦環設計的浮動幅度以及彈性密封環在該處的抗壓能力確定。若干均布的彈簧由法蘭上對應浮動摩擦環的位置設計的盲孔定位。固定環組件中的固定摩擦環是借助置于固定摩擦環內側的彈性密封環和低壓側的密封環靠件實現密封固定支撐的。彈性密封環的低壓側為平面緊靠密封環靠件，高壓側內外圓均設計成楔形，外圓表面與固定摩擦環的內圓表面密封連接，內圓表面與軸套外圓表面密封連接，密封環靠件通過內圓安裝定位在軸套外圓表面。工作時固定環組件和軸套一起隨旋轉軸運轉，而浮動環組件與不動的密封箱體連接，彈簧的初始壓力保證了浮動摩擦環和固定摩擦環之間的摩擦端面的貼合，來自工作容器高壓側的壓力作用在浮動環組件中的彈性密封環和固定環組件中的彈性密封環，使得工作容器高壓側與封液和大氣測完全密封隔離，隨著壓力增高，彈性密封環內外圓的楔形設計使其密封能力自然提高，浮動摩擦環和固定摩擦環之間的摩擦端面貼合力也隨之增高以適應高壓密封的要求。又由于浮動環組件的密封環靠件內圓與浮動摩擦環外圓之間根據工況設計保留了需要的間隙加之彈性密封環的變形性能，使得浮動摩擦環具有良好的浮動能力以適應旋轉軸運轉時出現的跳動或擺動。
[0007]為解決上述技術問題，本發明帶彈性密封環的雙端面機械密封包括套裝于旋轉軸上的軸套、位于軸套外圍的密封箱體和置于密封箱體與軸套之間的二對摩擦副，所述密封箱體包括上部的上蓋和中部的柱筒以及下部的法蘭，所述二對摩擦副分別包括一個浮動環組件和一個固定環組件，浮動環組件中的浮動摩擦環是借助置于浮動摩擦環外側的彈性密封環和低壓側的密封環靠件以及頂在浮動摩擦環非摩擦端的彈簧實現密封浮動支撐的。彈性密封環的低壓側為平面緊靠密封環靠件，高壓側內外圓均設計成楔形，內圓表面與浮動摩擦環的外圓表面密封連接，外圓表面與柱筒內圓表面密封連接，密封環靠件通過外圓安裝定位在柱筒內圓表面，內圓與浮動摩擦環外圓之間保留的間隙根據浮動摩擦環設計的浮動幅度以及彈性密封環在該處的抗壓能力確定。若干均布的彈簧由位于二個浮動摩擦環中間并安裝定位在柱筒內表面的彈簧支座定位。固定環組件中的固定摩擦環是借助置于固定摩擦環內側的彈性密封環和低壓側的密封環靠件實現密封固定支撐的。彈性密封環的低壓側為平面緊靠密封環靠件，高壓側內外圓均設計成楔形，外圓表面與固定摩擦環的內圓表面密封連接，內圓表面與軸套外圓表面密封連接，密封環靠件通過內圓安裝定位在軸套外圓表面。工作時二個固定環組件和軸套一起隨旋轉軸運轉，而二個浮動環組件與不動的密封箱體連接，彈簧的初始壓力保證了二個浮動摩擦環和與其對應的二個固定摩擦環之間的摩擦端面的貼合，通過封液出入口注入密封箱體內的封液高于工作容器內的壓力，對于帶彈性密封環的雙端面機械密封而言，高壓側是封液所在的位置，而工作容器側和大氣側均為低壓側，封液對摩擦副的摩擦端面進行冷卻和潤滑的同時還起到加壓作用，這個壓力作用在浮動環組件中的彈性密封環和固定環組件中的彈性密封環，使得工作容器與封液以及封液與大氣測完全密封隔離，隨著壓力增高，彈性密封環內外圓的楔形設計使其密封能力自然提高，浮動摩擦環和固定摩擦環之間的摩擦端面貼合力也隨之增高以適應高壓密封的要求。又由于浮動環組件的密封環靠件內圓與浮動摩擦環外圓之間根據工況設計保留了需要的間隙加之彈性密封環的變形性能，使得浮動摩擦環具有良好的浮動能力以適應旋轉軸運轉時出現的跳動或擺動。
[0008]帶彈性密封環的雙端面機械密封比帶彈性密封環的單端面機械密封增加了 一道密封作用，起到了雙保險功能，密封更安全可靠。
[0009]本發明的有益效果是提供的帶彈性密封環的單端面機械密封和雙端面機械密封浮動摩擦環的浮動效果好，在旋轉軸的跳動或擺動較大的情況下也可以保持良好密封，而且零部件制造難度小成本降低，同時減小了機械密封從而方便設計和安裝也節省材料。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是現有技術機械密封結構示意圖。
[0011]圖2是本發明帶彈性密封環的單端面機械密封結構示意圖。
[0012]圖3是本發明帶彈性密封環的雙端面機械密封結構示意圖。
[0013]圖4是圖2中左半部分圓圈區域放大示意圖。
【具體實施方式】
[0014]為了更好地理解本發明對于現有技術所作出的改進，在對本發明帶彈性密封環的單端面機械密封和雙端面機械密封進行詳細說明之前，先對【背景技術】部分所提到現有技術結合附圖加以說明。
[0015]圖1所示的現有機械密封結構包括套裝于旋轉軸4上的軸套1、位于軸套I外圍的密封箱體2和置于密封箱體2與軸套I之間的一對摩擦副3。摩擦副3包括浮動環組件31和固定環組件32。浮動環組件31中的浮動摩擦環311是借助其支撐座316和支撐座316與軸套I之間的O形彈性密封圈315以及對支撐座316起支撐作用的彈簧313等部件實現密封浮動支撐的。固定環組件32中的固定摩擦環321是借助其與法蘭23之間的O形彈性密封圈324和其上的壓板325等部件實現密封支撐的。浮動摩擦環311和固定摩擦環321貼合摩擦密封形成摩擦端面。安裝機械密封是通過法蘭23及O形彈性密封圈234再加上法蘭23周邊均布的通孔231借助螺栓等連接件密封緊固定位在下方的工作容器上部，這時工作容器側5為高壓側，機械密封上部為大氣側6，也就是低壓側，而通過封液出入口 222進入密封箱體2內的封液8可以對摩擦副3的摩擦端面進行冷卻和潤滑，工作時通過緊固件11將軸套I緊固定位在旋轉軸4上，并釋放限位板24使得軸套I與箱體2之間可自由轉動，固定環組件32與密封箱體2不動，而浮動環組件31和軸套I 一起隨旋轉軸4運轉。
[0016]上述現有技術中，浮動環組件31所包括的浮動摩擦環311、支撐座316、彈簧座317，和軸套I等都是柱面配合，加上O形彈性密封圈315對與其接觸的兩側表面精度以及自身變形量的要求都很嚴格，這些因素導致了浮動摩擦環311的浮動范圍受到限制，當旋轉軸4出現不大的跳動或擺動時，摩擦副3的摩擦端面不能保持良好的貼合密封，引起泄漏，而且上述機械密封零部件制造難度大成本高。
[0017]圖2所示的本發明帶彈性密封環的單端面機械密封【具體實施方式】的結構包括套裝于旋轉軸4上的軸套1、位于軸套I外圍的密封箱體2和置于密封箱體2與軸套I之間的一對摩擦副3，所述密封箱體2包括上部的上蓋21和中部的柱筒22以及下部的法蘭23，所述摩擦副3包括一個浮動環組件31和一個固定環組件32，浮動環組件31中的浮動摩擦環311是借助置于浮動摩擦環311外側的彈性密封環312和低壓側的密封環靠件314以及頂在浮動摩擦環311非摩擦端的彈簧313實現密封浮動支撐的。彈性密封環312的低壓側，也就是封液8所在的一側，為于面緊靠密封環靠件314，彈性密封環312的工作容器側5的高壓側內外圓均設計成楔形，其內圓表面與浮動摩擦環311的外圓表面密封連接，其外圓表面與柱筒22內圓表面密封連接，密封環靠件314通過外圓安裝定位在柱筒22內圓表面，內圓與浮動摩擦環311外圓之間保留的間隙根據浮動摩擦環311設計的浮動幅度以及彈性密封環312在該處的抗壓能力確定。若干均布的彈簧313由法蘭23上對應浮動摩擦環311的位置設計的盲孔定位。固定環組件32中的固定摩擦環321是借助置于固定摩擦環321內側的彈性密封環322和低壓側的密封環靠件323實現密封固定支撐的。彈性密封環322的低壓側為平面緊靠密封環靠件323，高壓側內外圓均設計成楔形，外圓表面與固定摩擦環321的內圓表面密封連接，內圓表面與軸套I外圓表面密封連接，密封環靠件323通過內圓安裝定位在軸套I外圓表面。工作時固定環組件32和軸套I 一起隨旋轉軸4運轉，而浮動環組件31與密封箱體2連接，彈簧313的初始壓力保證了浮動摩擦環311和固定摩擦環321之間的摩擦端面的貼合，來自工作容器側5的高壓力作用在浮動環組件31中的彈性密封環312和固定環組件中的彈性密封環322，使得工作容器側5與封液8和大氣測6完全密封隔離，隨著壓力增高，彈性密封環(312;322)內外圓的楔形設計使其密封能力自然提高，浮動摩擦環311和固定摩擦環321之間的摩擦端面貼合力也隨之增高以適應高壓密封的要求。又由于浮動環組件31的密封環靠件314內圓與浮動摩擦環311外圓之間根據工況設計保留了需要的間隙加之彈性密封環312的變形性能，使得浮動摩擦環311具有良好的浮動能力以適應旋轉軸4運轉時出現的跳動或擺動。
[0018]圖3所示的本發明帶彈性密封環的雙端面機械密封【具體實施方式】的結構包括套裝于旋轉軸4上的軸套1、位于軸套I外圍的密封箱體2和置于密封箱體2與軸套I之間的二對摩擦副(3 ;7)，所述密封箱體2包括上部的上蓋21和中部的柱筒22以及下部的法蘭23，所述二對摩擦副(3 ；7)分別包括一個浮動環組件(31 ；71)和一個固定環組件(32 ;72)，浮動環組件(31 ；71)中的浮動摩擦環(311 ；711)是借助置于浮動摩擦環(311 ；711)外側的彈性密封環(312 ；712)和低壓側的密封環靠件(314 ；714)以及頂在浮動摩擦環(311 ；711)非摩擦端的彈簧313實現密封浮動支撐的。彈性密封環(312 ；712)的低壓側為平面緊靠密封環靠件(314 ;714)，高壓側內外圓均設計成楔形，內圓表面與浮動摩擦環(311 ；711)的外圓表面密封連接，外圓表面與柱筒22內圓表面密封連接，密封環靠件(314 ；714)通過外圓安裝定位在柱筒22內圓表面，內圓與浮動摩擦環(311:711)外圓之間保留的間隙根據浮動摩擦環(311 ；711)設計的浮動幅度以及彈性密封環(312 ；712)在該處的抗壓能力確定。若干均布的彈簧313由位于浮動摩擦環(311:711)中間并安裝定位在柱筒22內表面的彈簧支座318定位。固定環組件(32 ；72)中的固定摩擦環(321:721)是借助置于固定摩擦環(321 ；721)內側的彈性密封環(322 ；722)和低壓側的密封環靠件(323 ；723)實現密封固定支撐的。彈性密封環(322:722)的低壓側為平面緊靠密封環靠件(323 ;723)，高壓側內外圓均設計成楔形，外圓表面與固定摩擦環(321 ；721)的內圓表面密封連接，內圓表面與軸套I外圓表面密封連接，密封環靠件(323 ；723)通過內圓安裝定位在軸套I外圓表面。工作時二個固定環組件(32 ；72)和軸套I 一起隨旋轉軸4運轉，而二個浮動環組件(31 ；71)與固定的密封箱體2連接，彈簧313的初始壓力保證了二個浮動摩擦環(311;711)和與其對應的二個固定摩擦環(321 ；721)之間的摩擦端面的貼合，通過封液出入口 222注入密封箱體2內的封液8的壓力高于工作容器側5的壓力，對于帶彈性密封環的雙端面機械密封而言，高壓側是封液8所在的位置，而工作容器側5和大氣側6均為低壓側，封液8對摩擦副(3;7)的摩擦端面進行冷卻和潤滑的同時還起到加壓作用，這個壓力作用在浮動環組件(31 ；71)中的彈性密封環(312 ；712)和固定環組件(32 ；72)中的彈性密封環(322 ;722)，使得工作容器側5與封液8以及封液8與大氣測6完全密封隔離，隨著壓力增高，彈性密封環(312 ；712 ；322 ；722)內外圓的楔形設計使其密封能力自然提高，浮動摩擦環(311 ；711)和固定摩擦環(321 ；721)之間的摩擦端面貼合力也隨之增高以適應高壓密封的要求。又由于浮動環組件(31:71)的密封環靠件(314 ；714)內圓與浮動摩擦環(311 ;711)外圓之間根據工況設計保留了需要的間隙加之彈性密封環(312;712)的變形性能，使得浮動摩擦環(311 ；711)具有良好的浮動能力始終與固定摩擦環(321:721)保持貼合密封以適應旋轉軸運轉時出現的跳動或擺動。
【權利要求】
1.一種帶彈性密封環的單端面機械密封，包括套裝于旋轉軸(4)上的軸套(I)、位于軸套(I)外圍的密封箱體(2)和置于密封箱體(2)與軸套(I)之間的一對摩擦副(3)，所述密封箱體(2)包括上部的上蓋(21)和中部的柱筒(22)以及下部的法蘭(23)，所述摩擦副(3)包括一個浮動環組件(31)和一個固定環組件(32)，其特征在于浮動環組件(31)中的浮動摩擦環(311)是借助置于浮動摩擦環(311)外側的彈性密封環(312)和低壓側的密封環靠件(314)以及頂在浮動摩擦環(311)非摩擦端的彈簧(313)實現密封浮動支撐的。
2.根據權利要求1所述一種帶彈性密封環的單端面機械密封，其特征在于所述彈性密封環(312)的低壓側為平面緊靠密封環靠件(314)，高壓側內外圓均設計成楔形，內圓表面與浮動摩擦環(311)的外圓表面密封連接，外圓表面與柱筒(22)內圓表面密封連接，密封環靠件(314)通過外圓安裝定位在柱筒(22)內圓表面，內圓與浮動摩擦環(311)外圓之間保留的間隙根據浮動摩擦環(311)設計的浮動幅度以及彈性密封環(312)在該處的抗壓能力確定。
3.根據權利要求 1所述一種帶彈性密封環的單端面機械密封，其特征在于固定環組件(32)中的固定摩擦環(321)是借助置于固定摩擦環(321)內側的彈性密封環(322)和低壓側的密封環靠件(323)實現密封固定支撐的。
4.根據權利要求3所述一種帶彈性密封環的單端面機械密封，其特征在于所述彈性密封環(322)的低壓側為平面緊靠密封環靠件(323)，高壓側內外圓均設計成楔形，外圓表面與固定摩擦環(321)的內圓表面密封連接，內圓表面與軸套(I)外圓表面密封連接，密封環靠件(323)通過內圓安裝定位在軸套(I)外圓表面。
5.根據權利要求1所述一種帶彈性密封環的單端面機械密封，其特征在于若干均布的彈簧(313)由法蘭(23)上對應浮動摩擦環(311)的位置設計的盲孔定位。
6.一種帶彈性密封環的雙端面機械密封，包括套裝于旋轉軸(4)上的軸套(I)、位于軸套(I)外圍的密封箱體(2)和置于密封箱體(2)與軸套(I)之間的二對摩擦副(3 ;7)，所述密封箱體(2)包括上部的上蓋(21)和中部的柱筒(22)以及下部的法蘭(23)，所述二對摩擦副(3 ；7)分別包括一個浮動環組件(31:71)和一個固定環組件(32:72)，其特征在于浮動環組件(31 ；71)中的浮動摩擦環(311 ；711)是借助置于浮動摩擦環(311 ；711)外側的彈性密封環(312 ；712)和低壓側的密封環靠件(314 ；714)以及頂在浮動摩擦環(311 ；711)非摩擦端的彈簧(313)實現密封浮動支撐的。
7.根據權利要求6所述一種帶彈性密封環的雙端面機械密封，其特征在于所述彈性密封環(312 ；712)的低壓側為平面緊靠密封環靠件(314 ;714)，高壓側內外圓均設計成楔形，內圓表面與浮動摩擦環(311 ；711)的外圓表面密封連接，外圓表面與柱筒(22)內圓表面密封連接，密封環靠件(314;714)通過外圓安裝定位在柱筒(22)內圓表面，內圓與浮動摩擦環(311 ；711)外圓之間保留的間隙根據浮動摩擦環(311:711)設計的浮動幅度以及彈性密封環(312 ；712)在該處的抗壓能力確定。
8.根據權利要求6所述一種帶彈性密封環的雙端面機械密封，其特征在于固定環組件(32 ；72)中的固定摩擦環(321 ；721)是借助置于固定摩擦環(321 ；721)內側的彈性密封環(322 ；722)和低壓側的密封環靠件(323 ；723)實現密封固定支撐的。
9.根據權利要求8所述一種帶彈性密封環的雙端面機械密封，其特征在于所述彈性密封環(322 ；722)的低壓側為平面緊靠密封環靠件(323 ;723)，高壓側內外圓均設計成楔形，外圓表面與固定摩擦環(321 ；721)的內圓表面密封連接，內圓表面與軸套(I)外圓表面密封連接，密封環靠件(323 ；723)通過內圓安裝定位在軸套(I)外圓表面。
10.根據權利要求6所述一種帶彈性密封環的雙端面機械密封，其特征在于若干均布的彈簧(313)由位于二個浮動摩擦環(311:711)中間并安裝定位在柱筒(22)內表面的彈簧支座(318) 定位。
【文檔編號】F16J15/16GK103883733SQ201410079791
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月3日 優先權日:2014年3月3日
【發明者】王洪群, 黃志堅, 周國忠, 虞培清, 吳亮, 章志耿 申請人:浙江長城減速機有限公司