專利名稱：新型機(jī)械密封裝置靜環(huán)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種在相對運(yùn)動的表面之間的密封，特別是一種帶剛性密封環(huán)的 填料函。
技術(shù)背景船舶艉軸穿伸于船體艉部，其外露于船體外端部安裝有推進(jìn)器，艉軸在船體內(nèi)側(cè) 是空氣，艉軸在船體外側(cè)是浸沒在海水中，因此，艉軸穿伸船體處均設(shè)有船用艉軸管密封裝 置，也就是船舶專用的機(jī)械密封裝置，在各種類型的船舶上，船用艉軸管密封裝置的結(jié)構(gòu)方 案是多種多樣，新近比較典型是英國深海密封有限公司提出的一種船用艉軸管密封裝置， 該裝置的密封部分包括有靜環(huán)座、環(huán)形密封條、靜環(huán)、動環(huán)和驅(qū)動環(huán)，其中呈剖分狀態(tài)的靜 環(huán)固設(shè)在靜環(huán)座，靜環(huán)和靜環(huán)座之間設(shè)置有環(huán)形密封條作固定密封，剖分結(jié)構(gòu)的動環(huán)是固 定設(shè)在艉軸上，動環(huán)和艉軸配合處設(shè)置有密封圈，當(dāng)艉軸旋轉(zhuǎn)時，艉軸帶動動環(huán)旋轉(zhuǎn)，動環(huán) 的工作面(轉(zhuǎn)動端平面)和靜環(huán)的工作面(固定端平面)形成相對運(yùn)動的表面，并在該相對 運(yùn)動的表面間不易產(chǎn)生漏泄，從而保持該船用艉軸管密封裝置應(yīng)有的密封性。為達(dá)此目的， 上述技術(shù)方案的靜環(huán)上設(shè)置有作用于軸向和徑向的彈性元件，該組彈性元件推動靜環(huán)座， 再由靜環(huán)座上的環(huán)形密封條將靜環(huán)工作面緊壓在轉(zhuǎn)動的動環(huán)工作面，依靠二個工作面的連 續(xù)接觸摩擦達(dá)到密封效果，但是上述結(jié)構(gòu)存在下列問題1、動、靜環(huán)工作面(主密封副)之間沒有良好潤滑條件——主密封副浸沒在海水 中，滲入的海水是良好的潤滑劑，但上述技術(shù)方案的主密封副結(jié)構(gòu)是簡單的平面接觸，雖然 采用激光加工或復(fù)合形法等技術(shù)用以改善端面機(jī)械密封，仍然無法滿足船用艉軸管密封裝 置的潤滑需求，再加上海水中泥砂等雜質(zhì)的存在，其結(jié)果是(1)主密封副工作表面磨損現(xiàn)象嚴(yán)重；(2)主密封副發(fā)熱量極大。2、靜環(huán)使用壽命短，由于靜環(huán)工作面磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致軟材質(zhì)制成的靜環(huán)在彈性元 件壓力作用下也無法保持其密封功能，或在多次維修后無法恢復(fù)其密封性而報廢，通常靜 環(huán)的有效使用壽命均較短；3、可靠性低、安全性差，除上述由于磨損嚴(yán)重影響密封可靠性以外，由于主密封副 潤滑條件差，在緊壓的主密封副上產(chǎn)生摩擦熱無法散除，一方面可能使軟質(zhì)靜環(huán)在高熱條 件下加大其磨損量或甚至失去密封功能，另一方面高溫也會使動環(huán)或其它相關(guān)構(gòu)件受到損 害或?qū)е卖狠S管密封裝置失效而危及設(shè)備安全；4、制作和使用成本高，主密封副工作面積大，為保證其密封性，必須有較高技術(shù)的 精加工，因而使產(chǎn)品的制作成本大幅提升，同時主密封副由于磨損嚴(yán)重和發(fā)熱量大等因素， 會使維護(hù)經(jīng)費的支出增加，從而提高使用成本
實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種新型機(jī)械密封裝置靜環(huán)結(jié)構(gòu)，它能提高船用艉軸管密封裝置工作的可靠性和安全性，延長靜環(huán)使用壽命，降低制作和使用成 本。本實用新型解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是新型機(jī)械密封裝置包括有驅(qū) 動環(huán)、動環(huán)、靜環(huán)、環(huán)形密封條，靜環(huán)座和彈性元件，其中靜環(huán)配合環(huán)形密封條固設(shè)在靜環(huán)座 上，靜環(huán)座上設(shè)置有彈性元件，靜環(huán)在彈性元件的彈力作用下緊貼在動環(huán)上，其特點是剖 分式、靜環(huán)上、下靜環(huán)體的上、下工作面包括上上、下平面和上、下斜面，上、下平面位于上、 下斜面的外緣，所述的上、下靜環(huán)體沿周向布設(shè)有一組上、下U形水槽，所述的上、下U形水 槽位于上、下工作面上并在上、下平面的內(nèi)側(cè)。本實用新型的上、下平面和動環(huán)工作面接觸， 上、下斜面和動環(huán)工作面間形成楔形間隙以及一組上、下U形水槽，構(gòu)成靜環(huán)和動環(huán)組合的 新型水潤滑結(jié)構(gòu)。本實用新型在上靜環(huán)體剖分面處設(shè)有凸臺，其上、下靜環(huán)體的密封條配合面呈錐 形。本實用新型采用新型水潤滑結(jié)構(gòu)，當(dāng)動環(huán)旋轉(zhuǎn)時，在艉軸管密封裝置在主密封副 的工作面上能形成必要的潤滑液膜，該結(jié)構(gòu)能增強(qiáng)液膜的動壓效應(yīng)，由于主密封副潤滑條 件的改善，動、靜環(huán)摩擦表面的磨損現(xiàn)象大大減輕，散熱條件也明顯改善，靜環(huán)的使用壽命 得到延長，裝置由于潤滑、散熱條件改善而可靠性大大提高，安全也能得以保證，靜環(huán)剖分 面的凸臺結(jié)構(gòu)，還能降低或減少精加工工作量而降低制作成本，由于靜環(huán)工作條件的改善， 減少維護(hù)支出，降低使用成本。

圖1是本實用新型新型機(jī)械密封裝置示意圖。圖2是圖1中靜環(huán)軸向視示意圖。圖3是圖2中A-A剖視示意圖。圖4是圖2中B-B剖視局部放大示意圖。圖5是圖2中U型水槽局部放大示意圖。圖6是圖3中局部放大示意圖。圖7是圖2中上、下靜環(huán)體剖分面處局部放大示意圖。
具體實施方式
參照圖1，新型機(jī)械密封裝置包括有驅(qū)動環(huán)1、動環(huán)2、靜環(huán)3、環(huán)形密封條4、靜環(huán) 座5和彈性元件6，上述組件除靜環(huán)3以外均和現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相同或相似，驅(qū)動環(huán)1和艉軸呈驅(qū) 動連接，驅(qū)動環(huán)1經(jīng)螺栓21帶動動環(huán)2的動環(huán)體22隨之旋轉(zhuǎn)，動環(huán)體22和艉軸配合處設(shè) 有密封圈23，動環(huán)體22的密封工作面(即和靜環(huán)3的密封工作面對應(yīng)的端面)為一盤形平 面，靜環(huán)3是本實用新型的主構(gòu)件，靜環(huán)3經(jīng)環(huán)形密封條4固設(shè)在靜環(huán)座5，靜環(huán)座5的座體 51上設(shè)有防轉(zhuǎn)銷52，在靜環(huán)座5的座體51上設(shè)置有軸向和徑向作用力的彈性元件6。本實用新型靜環(huán)3結(jié)構(gòu)如圖2、3所示為一剖分的環(huán)狀體，即靜環(huán)3是由上靜環(huán)體 31和下靜環(huán)體31’組成，上、下靜環(huán)體31、31’除剖分面處結(jié)構(gòu)略有區(qū)別外，其余結(jié)構(gòu)和功能 完全相同。上靜環(huán)體31的截面局部放大圖如圖4所示，其基本形狀和現(xiàn)有技術(shù)相似，其中[0023]上靜環(huán)體的上工作面32是和動環(huán)2的密封工作面對應(yīng)接觸的環(huán)形面，通常靜環(huán)2 采用軟質(zhì)材料，在強(qiáng)度、剛度允許條件下，該上工作面32的上平面320的寬度盡量選取較小 值，以保證密封性和降低制作成本，該上工作面32是由上平面320和上斜面321組成；上平面320是位于上靜環(huán)體3外緣的環(huán)形平面，上平面320和動環(huán)2的密封工作 面直接接觸形成摩擦密封面，為保證密封性和降低制作成本，通常上平面320的寬度應(yīng)不 大于上靜環(huán)體31寬度的1/2，即在靜環(huán)3的直徑向方上，上平面320 —側(cè)徑向的長度(寬 度)應(yīng)不大于上靜環(huán)體31 —側(cè)徑向長度(寬度)的1/2 ；上斜面321是位于上靜環(huán)體31上平面320向內(nèi)緣延伸的環(huán)形斜面，該上斜面321 和上平面320之間的夾角如圖4所示的上楔角0，該0值不大于2°，可根據(jù)不同規(guī)格選 定，當(dāng)動、靜環(huán)2、3組合后在彈性元件6的彈力作用下，上斜面321和動環(huán)2的密封工作面 形成楔形間隙，形成必要的潤滑液膜，在動環(huán)2旋轉(zhuǎn)時，能增強(qiáng)液膜動壓效應(yīng)，從而在主密 封副的密封端面間建立良好的潤滑條件。參照圖2、3、5、6，在上靜環(huán)體31的上工作面32適當(dāng)位置沿周向均勻布設(shè)有一組上 U形水槽33，該上U形水槽33的數(shù)量至少為3個，即在靜環(huán)3的整圓周上，上、下U形水槽 33,33'的總數(shù)量不小于6個，可根據(jù)不同規(guī)格靜環(huán)直徑來選定。上U形水槽33由上弧段331和上直段332組成，上弧段331的頂端和上平面320 的內(nèi)緣鄰近，即上U形水槽33是布設(shè)在上工作面31的上斜面321上，該水槽的設(shè)置進(jìn)一步 改善主密封副的冷卻、潤滑液膜的分布和提高液膜動壓效應(yīng)；上U形水槽33的槽中軸線與上直段332平行，該中軸線均相交于上靜環(huán)體31的 中心，即上U形水槽33在上靜環(huán)體31呈徑向布設(shè)如圖2.參照圖7，在上靜環(huán)體31的剖分面37的兩端側(cè)分別設(shè)置有一凸臺36，該凸臺36 的高度不大于0. 5毫米，凸臺36寬度不大于上靜環(huán)體31寬度的1/2，此結(jié)構(gòu)使上靜環(huán)體31 在剖分面37處和下靜環(huán)體31’剖分面37’接觸寬度大大減小，既有利于上、下剖分面37、 37’接合處的密封，又可降低制造的費用。參照圖4、6，上靜環(huán)31 (和下靜環(huán)31’)以環(huán)形密封條4的壓縮變形安裝在靜環(huán)座 5，并允許軸向和徑向略作浮動，在上靜環(huán)體31的密封條配合面34呈錐形，其上配合錐角a 不大于2°，該結(jié)構(gòu)既能方便環(huán)形密封條4的安裝，又能使環(huán)形密封條4自適應(yīng)軸系微振動 工況的彈性變形，確保良好的密封性能。下靜環(huán)體31’的結(jié)構(gòu)與功能和上靜環(huán)體31相同，各對應(yīng)部分，如上、下工作面32、 32，、上、下平面320、320，、上下斜面321、32^、上、下U形水槽33、33，、上、下楔角0、旦，、 上、下剖分面37、37’、上、下密封條配合面34、34’等均可參照上述說明，不再重復(fù)闡述。為了使主密封副保持必要的潤滑水膜，可根據(jù)艉軸直徑的大小，選擇上、下楔角 3、0 ’的大小和上、下U形水槽33、33’的個數(shù)，當(dāng)靜環(huán)3的主密封副達(dá)到一定磨損量時， 可對上、下平面320、320，和上、下斜面321、321，進(jìn)行修復(fù)，以延長靜環(huán)3的使用壽命。
權(quán)利要求一種新型機(jī)械密封裝置靜環(huán)結(jié)構(gòu)，該裝置包括有驅(qū)動環(huán)、動環(huán)、靜環(huán)、環(huán)形密封條、靜環(huán)座和彈性元件，其中靜環(huán)配合環(huán)形密封條固設(shè)在靜環(huán)座上，靜環(huán)座上設(shè)置有彈性元件，靜環(huán)在彈性元件的彈力作用下緊貼在動環(huán)上，其特征在于剖分式靜環(huán)(3)上、下靜環(huán)體(31、31’)的上、下工作面包括有上、下平面(320、320’)和上、下斜面(321、321’)，上、下平面(320、320’)位于上、下斜面(321、321’)的外緣，所述的上、下靜環(huán)體(31、31’)沿周向布設(shè)有一組上、下U形水槽(33、33’)，所述的上、下U形水槽(33、33’)位于上、下工作面(32、32’)上并在上、下平面(320、320’)的內(nèi)側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型機(jī)械密封裝置靜環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征是上、下靜環(huán)體(31、 31，)的上、下平面(320、320’ )的寬度不大于上、下工作面(32、32’ )寬度的1/2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型機(jī)械密封裝置靜環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征是所述的上、下平面 (320,320')和上、下斜面(321、321，)之間構(gòu)成的上、下楔角0、0，值不大于2°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型機(jī)械密封裝置靜環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征是所述的各上、下U形水 槽(33、33’ )的槽中軸線均相交于上、下靜環(huán)體(31、31’ )的中心。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型機(jī)械密封裝置靜環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征是上、下U形水槽(33、 33’ )在整圓周上的總數(shù)量不小于6個。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型機(jī)械密封裝置靜環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征是在上靜環(huán)環(huán)體(31)的 上剖分面(37)兩端側(cè)分別設(shè)置有一凸臺(36)，所述凸臺(36)的高度不大于0.5毫米，凸臺 (36)寬度不大于上靜環(huán)體(31)寬度的1/2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型機(jī)械密封裝置靜環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征是所述上、下靜環(huán)體 (31,31')的上、下密封條配合面(34、34’ )呈錐形，上、下配合錐角a不大于2°。
專利摘要一種新型機(jī)械密封裝置靜環(huán)結(jié)構(gòu)，主要解決改善主密封副的滑潤條件等技術(shù)問題，其采用的技術(shù)方案是，剖分式靜環(huán)上、下靜環(huán)體的上、下工作面包括有上、下平面和上、下斜面，上、下平面位于上、下斜面的外緣，所述的上、下靜環(huán)體沿周向布設(shè)有一組上、下U形水槽，所述的上、下U形水槽位于上、下工作面上并在上、下平面的內(nèi)側(cè)，適用于各式船用艉軸管密封。
文檔編號F16N1/00GK201705934SQ20102023926
公開日2011年1月12日 申請日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者周林慧, 常龍, 易小冬, 胡舉喜 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七〇四研究所