[發(fā)明專利]機(jī)械密封裝置的推環(huán)及機(jī)械密封裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610080667.6
• 申請(qǐng)日: 2016-02-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105508616A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王澤平;劉小明;王和順;王渝樞;吳佳秜;劉婷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川日機(jī)密封件股份有限公司
• 主分類號(hào): F16J15/34
• 分類號(hào): F16J15/34
• 代理公司: 成都立信專利事務(wù)所有限公司 51100
• 代理人: 濮家蔚

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)械密封裝置中的推環(huán)及相應(yīng)的機(jī)械密封裝置，特別適合包括壓縮機(jī)、膨脹機(jī)、分離機(jī)、泵、反應(yīng)釜等各種旋轉(zhuǎn)類機(jī)器的軸端密封裝置。

背景技術(shù)

目前的一種典型機(jī)械密封結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，包括軸向固定并可隨軸（12）旋轉(zhuǎn)的動(dòng)環(huán)（1），以及經(jīng)軸端密封面與動(dòng)環(huán)（1）相對(duì)設(shè)置并可作軸向浮動(dòng)的非旋轉(zhuǎn)的靜環(huán)（2），動(dòng)環(huán)（1）以其內(nèi)孔面和/或非密封端面經(jīng)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)（13）固定于軸套（8）上，并進(jìn)一步與軸（12）固定連接；靜環(huán)（2）則經(jīng)設(shè)置在與其密封面相背端的推環(huán)（3）及彈性結(jié)構(gòu)（6）軸向浮動(dòng)支承于靜環(huán)座（4）中，并經(jīng)周向設(shè)置的防轉(zhuǎn)銷（5）等固定；推環(huán)（3）中經(jīng)設(shè)置于其密封方向端面（15）的周緣部的臺(tái)階型凹槽（14）中的密封圈（9）等密封結(jié)構(gòu)，同時(shí)與靜環(huán)（2）非密封端面及與靜環(huán)座（4）內(nèi)筒的外圓柱面接觸，以實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)密封介質(zhì)在靜環(huán)的非密封端面與推環(huán)間沿徑向產(chǎn)生的泄漏、在靜環(huán)內(nèi)孔面與靜環(huán)座（4）外圓柱面間沿軸向產(chǎn)生的泄漏進(jìn)行密封。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，在介質(zhì)壓力較高的情況下，在上述結(jié)構(gòu)形式的機(jī)械密封結(jié)構(gòu)中，推環(huán)和靜環(huán)座易出現(xiàn)變形量大、局部應(yīng)力高，甚至?xí)霈F(xiàn)塑性變形、局部裂紋等情況，導(dǎo)致密封失效。而推環(huán)、靜環(huán)及靜環(huán)座之間密封圈位置設(shè)置改變，也會(huì)在很大程度上改變推環(huán)及靜環(huán)座的受力情況，并最終改變靜環(huán)的端面變形及靜環(huán)座的變形及應(yīng)力極值，可主要表現(xiàn)為：

1）由于靜環(huán)、推環(huán)、靜環(huán)座三者之間最終的泄漏通道都匯集于靜環(huán)內(nèi)孔面與靜環(huán)座外圓柱面之間的間隙處，在靜環(huán)軸向尺寸及浮動(dòng)距離給定的情況下，放置于推環(huán)內(nèi)的密封圈沿軸向的位置也即確定，且其相對(duì)于靜環(huán)座內(nèi)筒軸向底部具有較大的距離，使靜環(huán)座內(nèi)筒體在介質(zhì)壓力的作用下形成較長(zhǎng)的懸臂狀受力區(qū)域。在高介質(zhì)壓力作用下，靜環(huán)座內(nèi)筒體變形顯著增大，特別關(guān)鍵的是內(nèi)側(cè)筒狀周壁結(jié)構(gòu)會(huì)呈現(xiàn)近錐狀的變形，可顯著影響推環(huán)的浮動(dòng)性和密封圈的密封性能；且靜環(huán)座底部徑向環(huán)平面與內(nèi)、外側(cè)筒狀周壁連接的兩轉(zhuǎn)角部還都存在非常顯著的應(yīng)力集中，可能出現(xiàn)塑性變形或局部裂紋；

2）能夠使用的密封圈類型受到一定限制。因靜環(huán)、推環(huán)、靜環(huán)座三者之間最終的泄漏通道匯集于靜環(huán)內(nèi)孔面與靜環(huán)座外圓柱面之間的間隙處，且密封圈工作區(qū)域由推環(huán)上的凹槽與靜環(huán)非密封端面圍成。該區(qū)域的結(jié)構(gòu)特征則導(dǎo)致了不便于使用具有更高的耐壓性能的一些特定狀態(tài)的密封圈，如：“C”形、“L”形、“V”形復(fù)合密封圈等。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述情況，本發(fā)明首先提供了一種機(jī)械密封裝置中的推環(huán)，并在此基礎(chǔ)上并進(jìn)一步提供了相應(yīng)的機(jī)械密封裝置，可以大大降低靜環(huán)密封端面的不利變形，顯著提升密封的耐高壓性能。

本發(fā)明機(jī)械密封裝置的推環(huán)，其基本結(jié)構(gòu)是具有軸向貫通內(nèi)孔的推環(huán)結(jié)構(gòu)中，包括徑向外展的環(huán)體和在其一側(cè)端面上沿中心軸向伸凸的環(huán)狀凸臺(tái)結(jié)構(gòu)兩部分結(jié)構(gòu)，在所述貫通內(nèi)孔的孔壁中設(shè)置有開(kāi)口于孔壁面的環(huán)形凹槽，用于設(shè)置密封圈等密封結(jié)構(gòu)，所述環(huán)形凹槽的凸臺(tái)結(jié)構(gòu)方向側(cè)的槽壁與環(huán)狀凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的端面間保持有間隔結(jié)構(gòu)。該間隔結(jié)構(gòu)的軸向?qū)挾葍?yōu)選≥5mm；優(yōu)選的凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的徑向高度≥0.2mm。

上述結(jié)構(gòu)中，所述的環(huán)狀凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的軸向?qū)挾瓤蓛?yōu)選為≥0.5mm，更好的是0.5～3mm。

本發(fā)明上述形式的推環(huán)，所述的環(huán)體與凸臺(tái)結(jié)構(gòu)兩部分雖不排除可采用由相互獨(dú)立的傳統(tǒng)推環(huán)和凸臺(tái)兩部分結(jié)構(gòu)穩(wěn)固接合的結(jié)構(gòu)形式，但以采用整體成型式的結(jié)構(gòu)為優(yōu)選。

在所述環(huán)形凹槽的凸臺(tái)結(jié)構(gòu)方向側(cè)槽壁與凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的端面間設(shè)置有間隔結(jié)構(gòu)后，大大提高了推環(huán)該方向端部的徑向高度/強(qiáng)度，通過(guò)改變凸臺(tái)的徑向高度和/或軸向?qū)挾龋€可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的工況條件將其與靜環(huán)相對(duì)端面間的密封效果調(diào)整至最佳狀態(tài)，并有效降低了流體密封介質(zhì)的壓力作用于機(jī)械密封裝置的靜環(huán)座內(nèi)筒的外圓柱面上的面積，從而降低作用于靜環(huán)座內(nèi)筒處外圓柱面上的壓力，降低靜環(huán)座內(nèi)筒處外圓柱面轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力值，減小靜環(huán)座整體特別是內(nèi)筒的變形，避免相對(duì)薄弱的該轉(zhuǎn)角處應(yīng)力極值過(guò)大導(dǎo)致零件失效的可能性。經(jīng)測(cè)試，相較于傳統(tǒng)推環(huán)中用于設(shè)置密封圈等密封結(jié)構(gòu)的環(huán)形凹槽采用為在推環(huán)端面上沿周緣設(shè)置的內(nèi)凹臺(tái)階型的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明結(jié)構(gòu)的推環(huán)在發(fā)生徑向變形時(shí)具有更小的變形量及變形錐角，靜環(huán)座中對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角應(yīng)力集中處具有更小的極力極值，從而使機(jī)械密封裝置的密封耐高壓性能有了顯著提升。

因此，上述結(jié)構(gòu)中的所述凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的徑向高度與所述推環(huán)的徑向外展的環(huán)體軸向?qū)挾戎龋蓛?yōu)選為0.3～1。

上述推環(huán)貫通內(nèi)孔中開(kāi)口于孔壁面的環(huán)形凹槽的槽深和/或槽寬，都可以視具體的密封要求而定。