專利名稱：自適應(yīng)密封型式的機械密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明設(shè)涉及一種機械密封裝置的結(jié)構(gòu)，特別是一種具有自動適應(yīng)壓力變化改變密封型式的機械密封結(jié)構(gòu)，即隨密封壓力由低變高，密封型式可由常用型式的彈簧靜止式的接觸式機械密封，自行轉(zhuǎn)化為流體靜壓式機械密封，能更好的承受高壓，保證密封不受損壞。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用中，特別是在輸送高溫、高壓或有毒流體設(shè)備中，已更多地采用了由靜止密封環(huán)和旋轉(zhuǎn)密封環(huán)實現(xiàn)的端面機械密封系統(tǒng)。該機械密封的基本結(jié)構(gòu)，包括有在旋轉(zhuǎn)軸外側(cè)以軸向相對方式設(shè)有靜止密封環(huán)和旋轉(zhuǎn)密封環(huán)，其相對的軸向端面為密封面。其中的靜止密封環(huán)經(jīng)防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)和沿圓周間隔設(shè)置的彈簧定位設(shè)置在固定結(jié)構(gòu)上，旋轉(zhuǎn)密封環(huán)經(jīng)傳動結(jié)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)軸軸套傳動連接。該密封結(jié)構(gòu)可以根據(jù)需要用于靜止式的接觸式機械密封，或用于流體靜壓式機械密封等不同情況。在某些工業(yè)應(yīng)用中由于對密封的性能要求很高，而密封壓力的波動范圍相當大，且一旦密封破壞，將造成災(zāi)難性的影響。例如在密封正常工作的時候，密封腔內(nèi)壓力較低，但特殊工況下，密封需要承受高壓。如果選用常規(guī)的接觸式機械密封結(jié)構(gòu)很難保證正常工作，而單獨選用靜壓式密封的話，無法保證低壓情況下端面打開，造成端面斜面傾角磨損，最終導(dǎo)致密封參數(shù)與設(shè)計不符，無法保證密封正常運行。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述情況，本發(fā)明提供了一種具有自適應(yīng)密封型式功能的機械密封裝置，能隨密封壓力由低變高，使密封型式由常用型式的彈簧靜止式的接觸式機械密封，自行轉(zhuǎn)化為流體靜壓式機械密封，以更好地承受高壓，保證密封不受損壞。本發(fā)明的自適應(yīng)密封型式的機械密封裝置，是在常規(guī)端面機械密封結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進行的改進。即，在旋轉(zhuǎn)軸外側(cè)以軸向相對方式設(shè)有靜止密封環(huán)和旋轉(zhuǎn)密封環(huán)，其相對的軸向端面為密封面，靜止密封環(huán)經(jīng)防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)和沿圓周間隔設(shè)置的彈簧定位設(shè)置在靜環(huán)座或密封端蓋等固定結(jié)構(gòu)上；旋轉(zhuǎn)密封環(huán)經(jīng)傳動銷等傳動結(jié)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)軸套傳動連接。其中，在旋轉(zhuǎn)密封環(huán)與軸套之間設(shè)置有向密封端面方向具有軸向彈性推力的彈性結(jié)構(gòu)。上述結(jié)構(gòu)中，所說的彈性結(jié)構(gòu)優(yōu)選為環(huán)狀的彈性板。特別是，在所說環(huán)狀彈性板形式的彈性結(jié)構(gòu)上設(shè)有軸向貫通的壓力平衡孔，以利在高壓下平衡其軸向兩側(cè)的壓力。所說的用于定位設(shè)置靜止密封環(huán)的固定結(jié)構(gòu)，優(yōu)選為密封端蓋部件。進一步，在所說的用于定位設(shè)置靜止密封環(huán)的固定結(jié)構(gòu)上，在其與靜止密封環(huán)滑動配合部位的表面被覆有耐磨材料層，如采用噴涂、噴焊等方式在表面噴涂硬質(zhì)合金、Cr3C2等目前常用的高硬度耐磨材料被覆層。在所說定位設(shè)置靜止密封環(huán)的密封端蓋固定結(jié)構(gòu)與靜止密封環(huán)的滑動配合部位處，通常都設(shè)有如O形橡膠密封圈 等形式的環(huán)狀密封件，更優(yōu)選的是在該環(huán)狀密封件與密封端蓋固定結(jié)構(gòu)間同時還設(shè)有摩擦系數(shù)小于該環(huán)狀密封件摩擦系數(shù)的支撐環(huán)，如工程塑料等材料的支撐環(huán)等，由O形密封圈等環(huán)狀密封件與工程塑料等形式的支撐環(huán)共同構(gòu)成靜止密封環(huán)的浮動密封。由于O形橡膠密封圈等常用密封件具有一定的預(yù)壓縮量，其直接與金屬材料密封端蓋等固定結(jié)構(gòu)接觸滑動，因有摩擦系數(shù)較大而易損壞。在所說的固定結(jié)構(gòu)的該接觸滑動配合部位間設(shè)有具有更低摩擦系數(shù)(如低于常用的橡膠密封圈)材料的支撐環(huán)(如工程塑料等材料)，和/或在該固定結(jié)構(gòu)與支撐環(huán)的滑動接觸部位表面被覆有上述的硬質(zhì)合金等高硬度材料，都將有利于保證靜止密封環(huán)具有較高的浮動性能，并增強固定結(jié)構(gòu)與靜止密封環(huán)浮動密封處的耐磨性。本發(fā)明上述結(jié)構(gòu)形式密封裝置的基本工作過程和原理是，在密封壓力低于某預(yù)定值時(由旋轉(zhuǎn)密封環(huán)與軸套間的彈性結(jié)構(gòu)力計算)，在介質(zhì)壓力、密封端面的液膜反力及彈性結(jié)構(gòu)作用力的共同作用下，旋轉(zhuǎn)密封環(huán)的端面變形尚不足以使其與靜止密封環(huán)間的密封端面打開，因而仍維持密封端面處于貼合狀態(tài)，此時密封型式即為一般多彈簧、靜止式的接觸式機械密封；當密封壓力增高到一定程度，密封端面的變形即產(chǎn)生一種由外向內(nèi)、呈徑向收斂型的錐形間隙。此時液膜即產(chǎn)生流體靜壓效應(yīng)，密封型式也就由接觸式逐漸轉(zhuǎn)化為非接觸式。隨著密封壓力的進一步增高，旋轉(zhuǎn)密封環(huán)端面的變形也導(dǎo)致了彈性結(jié)構(gòu)的變形的增大。當旋轉(zhuǎn)密封環(huán)密封端面的錐形傾斜變形增大到使彈性結(jié)構(gòu)的變形與旋轉(zhuǎn)密封環(huán)相抵時，可以抑制旋轉(zhuǎn)密封環(huán)的進一步傾斜變形，從而達到對密封面的收斂間隙進行控制。采用設(shè)有平衡孔的彈性板等形式彈性結(jié)構(gòu)時，平衡孔可以使該彈性板兩側(cè)形成通路，從而使其軸向兩側(cè)的壓力保持平衡，有利于防止形成封閉的局部高壓空間，保證密封正常工作。由此可以理解，本發(fā)明上述結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)密封型式的機械密封裝置在低密封壓力情況下，密封與常用型式的彈簧靜止式的接觸式機械密封一致，能有效保證密封在低壓情況下的正常長壽命運行；在高密封壓力的情況下，其密封型式即可自動轉(zhuǎn)化為流體靜壓式機械密封，從而能更好的承受高壓，保證密封不受損壞，有效避免了災(zāi)難性的事故發(fā)生。而且，在壓蓋等固定結(jié)構(gòu)與密封圈等密封件的滑動接觸的部位表面被覆有耐磨材料層，和/或在密封件與固定結(jié)構(gòu)滑動接觸部位間加設(shè)低摩擦系數(shù)的支撐環(huán)后，都能有利于進一步保證和提高靜止密封環(huán)(組件)具有較高的浮動性能和增強耐磨性，延長使用壽命。
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以下結(jié)合附圖所示實施例的具體實施方式
，對本發(fā)明的上述內(nèi)容再作進一步的詳細說明。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識和慣用手段做出的各種替換或變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。


圖1是本發(fā)明自適應(yīng)密封型式的機械密封裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式圖1所示的是本發(fā)明自適應(yīng)密封型式的機械密封裝置的基本結(jié)構(gòu)，在與旋轉(zhuǎn)軸I傳動連接、并在配合面處設(shè)有常規(guī)O形密封圈13的軸套2的外側(cè)，以軸向相對方式設(shè)有靜止密封環(huán)8和旋轉(zhuǎn)密封環(huán)9，其相對的軸向端面為密封面，其中的靜止密封環(huán)8經(jīng)防轉(zhuǎn)銷等防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)5和沿圓周等距離間隔設(shè)置的若干彈簧4定位設(shè)置在密封端蓋固定結(jié)構(gòu)3上；旋轉(zhuǎn)密封環(huán)9經(jīng)傳動銷形式的傳動結(jié)構(gòu)10與旋轉(zhuǎn)軸軸套2傳動連接，并在其配合面處設(shè)有O形密封圈12。在旋轉(zhuǎn)密封環(huán)9與軸套2之間設(shè)置有向密封端面方向具有軸向彈性推力的環(huán)狀的彈性板形式的彈性結(jié)構(gòu)11，其上并設(shè)有軸向貫通的壓力平衡孔14。在密封端蓋固定結(jié)構(gòu)3上用于與靜止密封環(huán)8滑動配合部位的表面，被覆有硬質(zhì)合金、Cr3C2等高硬度材料的耐磨材料層15。在密封端蓋固定結(jié)構(gòu)3與靜止密封環(huán)8的滑動配合部位處設(shè)有O形橡膠圈等常用形式的橡膠環(huán)狀密封件6，并在該環(huán)狀密封件6與密封端蓋固定結(jié)構(gòu)3間還設(shè)有由工程塑料等摩擦系數(shù)小于 該橡膠環(huán)狀密封件6摩擦系數(shù)材料的支撐環(huán)7。
權(quán)利要求
1.自適應(yīng)密封型式的機械密封裝置，在旋轉(zhuǎn)軸(I)外側(cè)以軸向相對方式設(shè)有靜止密封環(huán)(8)和旋轉(zhuǎn)密封環(huán)(9)，其相對的軸向端面為密封面，靜止密封環(huán)(8)經(jīng)防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(5)和沿圓周間隔設(shè)置的彈簧(4)定位設(shè)置在固定結(jié)構(gòu)(3)上，旋轉(zhuǎn)密封環(huán)(9)經(jīng)傳動結(jié)構(gòu)(10)與旋轉(zhuǎn)軸軸套(2)傳動連接，其特征是在旋轉(zhuǎn)密封環(huán)(9)與軸套(2)之間設(shè)置有向密封端面方向具有軸向彈性推力的彈性結(jié)構(gòu)(11)。
2.如權(quán)利要求I所述的機械密封裝置，其特征是所說的彈性結(jié)構(gòu)(11)為環(huán)狀的彈性板。
3.如權(quán)利要求2所述的機械密封裝置，其特征是在所說環(huán)狀彈性板形式的彈性結(jié)構(gòu)(11)上設(shè)有軸向貫通的壓力平衡孔(14)。
4.如權(quán)利要求I所述的機械密封裝置，其特征是所說的定位設(shè)置靜止密封環(huán)(8)的固定結(jié)構(gòu)(3 )上，用于與靜止密封環(huán)(8 )滑動配合部位的表面被覆有耐磨材料層(15)。
5.如權(quán)利要求I至4之一所述的機械密封裝置，其特征是所說用于定位設(shè)置靜止密封環(huán)(8)的固定結(jié)構(gòu)(3)為密封端蓋。
6.如權(quán)利要求5所述的機械密封裝置，其特征是在所說定位設(shè)置靜止密封環(huán)(8)的密封端蓋固定結(jié)構(gòu)(3 )與靜止密封環(huán)(8 )的滑動配合部位處設(shè)有環(huán)狀密封件(6 )，并在該環(huán)狀密封件(6)與密封端蓋固定結(jié)構(gòu)(3)間同時還設(shè)有摩擦系數(shù)小于該環(huán)狀密封件(6)摩擦系數(shù)的支撐環(huán)(7)。
全文摘要
自適應(yīng)密封型式的機械密封裝置，在旋轉(zhuǎn)軸外側(cè)以軸向相對方式設(shè)有靜止密封環(huán)和旋轉(zhuǎn)密封環(huán)，其相對的軸向端面為密封面。其中的靜止密封環(huán)經(jīng)防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)和沿圓周間隔設(shè)置的彈簧定位設(shè)置在固定結(jié)構(gòu)上，旋轉(zhuǎn)密封環(huán)經(jīng)傳動結(jié)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)軸軸套傳動連接。在旋轉(zhuǎn)密封環(huán)與軸套之間設(shè)置有向密封端面方向具有軸向彈性推力的彈性結(jié)構(gòu)。該密封裝置在低壓情況下，為與常用型式一致的彈簧靜止式的接觸式機械密封，能有效保證密封在低壓情況下的正常長壽命運行；在高壓情況下，該密封型式可隨壓力變化，自行轉(zhuǎn)化為流體靜壓式機械密封，能更好的承受高壓，保證密封不受損壞，有效避免了災(zāi)難性的事故發(fā)生。
文檔編號F16J15/34GK103256391SQ201310212789
公開日2013年8月21日 申請日期2013年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年6月1日
發(fā)明者張君凱, 黃澤沛, 王旭, 王超, 薛曉攀, 李龍, 吳希曦 申請人:四川日機密封件股份有限公司