一种组合式密封结构

专利摘要:
本申请涉及一种组合式密封结构，属于密封结构领域，其包括机械密封组件和干气密封组件，所述机械密封组件和干气密封组件用于对壳体与轴套之间的间隙进行密封，所述机械密封组件包括第一静环和第一动环，所述干气密封组件包括第二静环和第二动环，所述第二静环朝向第二动环的端面或第二动环朝向第二静环的端面上开设有多个流体动压槽，多个所述流体动压槽沿第二密封环的圆周方向均匀间隔分布。本申请使密封结构适用于不同旋向的旋转机械，以避免发生旋向安装错误或旋转机械发生反转时产生泄漏并失效，同时，在保证密封性能的前提下，还可降低气体泄漏量，提升运行经济性。
公开号:CN214331483U
申请号:CN202120099523.1U
申请日:2021-01-14
公开日:2021-10-01
发明作者:王泽平；刘婷；王渝枢
申请人:Zhongmi Holding Co ltd；
IPC主号:F16J15-34

专利说明:
[n0001] 本申请涉及密封结构的领域，尤其是涉及一种组合式密封结构。
[n0002] 组合式密封结构常用于泵、反应釜等低速旋转设备的轴端密封，通常包括机械密封和干气密封，其中干气密封是将开槽密封技术用于气体密封的一种新型轴端密封，属于非接触密封。主要包括动密封环和静密封环，在静密封环或动密封环上开设有流体动压槽，依靠动密封环旋转时剪切动密封环与静密封环之间的流体，形成流体动压效应，从而增大端面流体膜承载能力和流体膜刚度，最终使得密封端面长时间处于稳定的非接触状态。尤其是在转速较低的泵、反应釜等旋转机械上，早期应用时考虑到单向槽型具有更好的气膜刚度，一般都选用单向旋转的槽型，受动密封环的槽型几何特征限定，目前的密封结构只能用于单向旋转的工况。
[n0003] 针对上述中的相关技术，发明人认为存在有以下缺陷：上述密封结构由于对旋向有特殊要求，对装配人员和现场安装人员增加了旋向确认的特殊组装判断要求，但实际还是会出现旋向组装或安装错误的问题，并不是本质安全的。同时，在同等应用条件下，单向槽较双向槽型的气体泄漏会大40%~50%。
[n0004] 为了使密封结构适用于不同旋向的旋转机械，以避免旋向安装错误导致旋转机械发生反转时产生泄漏，本申请提供一种组合式密封结构。
[n0005] 本申请提供的一种组合式密封结构采用如下的技术方案：
[n0006] 一种组合式密封结构，包括机械密封组件和干气密封组件，所述机械密封组件和干气密封组件用于对壳体与轴套之间的间隙进行密封，所述机械密封组件包括第一静环和第一动环，所述干气密封组件包括第二静环和第二动环，所述第二动环朝向第二静环的端面上开设有多个流体动压槽，多个所述流体动压槽沿第二密封环的圆周方向均匀间隔分布，所述流体动压槽在第二静环与第二动环发生相对正转或相对反转时均能够对第二静环与第二动环之间的空气进行剪切，并使第二静环与第二动环之间形成流体动压效应。
[n0007] 通过采用上述技术方案，将流体动压槽开设为由中心槽和两个翼槽组成的机翼形结构的槽，第一动环与第一静环之间发生相对转动的过程中，不管是在第一动环相对于第一静环发生顺时针转动还是在逆时针转动，流体动压槽均能够对第一动环相对于第一静环之间的流体进行剪切，形成流体动压效应，使得密封端面长时间处于稳定的非接触状态。使密封结构能够适用于不同旋向的旋转机械，在一定程度上避免旋转机械发生反转时产生泄漏。随着双向槽技术的发展，以避免发生旋向安装错误和旋转机械发生反转时造成密封产生泄漏并失效，可实现安装的本质安全，同时，在保证密封性能的前提下，还可降低气体泄漏量，符合目前提升经济性和环保性的发展需求。
[n0008] 可选的，所述流体动压槽包括中心槽和对称设置在中心槽两侧的翼槽，所述翼槽向远离中心槽的方向收敛延伸。
[n0009] 可选的，所述翼槽包括内侧延伸壁和外侧延伸壁，所述内侧延伸壁位于翼槽靠近第二动环圆心位置的一侧，所述外侧延伸壁位于翼槽远离第二动环圆心位置的一侧。
[n0010] 通过采用上述技术方案，经过大量的计算以及多次的试验表明，上述结构的流体动压槽具有较佳的密封效果，能够达到密封要求。
[n0011] 可选的，所述机械密封组件与壳体之间设置有冲洗腔体和排放腔体，所述壳体上开设有与冲洗腔体相连通的冲洗液孔，所述壳体上开设有与排放腔体相连通的排放孔。
[n0012] 通过采用上述技术方案，通过冲洗液孔向冲洗腔体内通入冲洗液，以便于对机械密封组件与壳体之间残留的输送介质进行清洗；从机械密封组件泄漏的少量输送介质泄漏到排放腔体后，挥发为气体，然后从排放孔内排出，再通过外部管道排放至指定位置进行处理。
[n0013] 可选的，所述干气密封组件与壳体之间设置有缓冲腔体，所述缓冲腔体与排放腔体相连通，所述壳体上开设有与缓冲腔体相连通的缓冲气冲洗孔。
[n0014] 通过采用上述技术方案，向缓冲气冲洗孔内通入缓冲气体，对缓冲腔体与排放腔体起到一定的隔绝作用，在一定程度上避免挥发的气体介质从第二静环和第二动环之间的间隙排出，造成环境污染。
[n0015] 可选的，所述缓冲气冲洗孔与排放孔分别开设在壳体相对的两侧，所述缓冲气冲洗孔与排放孔之间沿轴套的回转方向的夹角为130°~160°。
[n0016] 通过采用上述技术方案，缓冲气体从缓冲气冲洗孔通入后，由于缓冲气体的密度小于输送介质挥发后的气体，将缓冲气冲洗孔开设在与排放孔相对的一侧，在一定程度上避免了通入缓冲气体时，缓冲气体受到输送介质挥发后的气体的阻力，导致对输送介质挥发后的气体的隔绝效果受到影响。
[n0017] 可选的，还包括两个动环座，所述动环座内开设有容纳腔，所述第一动环滑动设置在其中一个动环座上的容纳腔内，所述第二动环滑动设置在另一个动环座上的容纳腔内，所述动环座内设置有用于抵紧第一动环或第二动环的抵紧件。
[n0018] 通过采用上述技术方案，抵紧件对第一动环和第二动环起到抵紧作用，使第一动环与第一静环相互抵紧、第二动环与第二静环之间相互抵紧，从而提高密封性能。
[n0019] 可选的，所述抵紧件包括抵紧弹簧和推环套，所述抵紧弹簧固定设置在容纳腔的底壁上，所述推环套固定设置在抵紧弹簧朝向容纳腔体外的一端并与第一动环或第二动环相抵接。
[n0020] 通过采用上述技术方案，其中一个动环座内的推环套在抵紧弹簧的弹力作用下向第一动环施加推动力，使第一动环抵紧在第一静环上；另一个动环座内的推环套在抵紧弹簧的弹力作用下向第二动环施加推动力，使第二动环抵紧在第二静环上，从而提高整体结构的密封性能。
[n0021] 可选的，所述第一静环与壳体之间、第二静环与壳体之间、第一动环与轴套之间、第二动环与轴套之间均设置有密封环。
[n0022] 通过采用上述技术方案，通过设置密封环对第一静环与壳体之间、第二静环与壳体之间、第一动环与轴套之间、第二动环与轴套之间的间隙部位起到密封作用，从而降低了输送介质发生泄漏的可能性。
[n0023] 综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
[n0024] 1.本申请通过将流体动压槽开设为由中心槽和两个翼槽组成的机翼形结构的槽，第一动环与第一静环之间发生相对转动的过程中，不管是在第一动环相对于第一静环发生顺时针转动还是在逆时针转动，流体动压槽均能够对第一动环相对于第一静环之间的流体进行剪切，形成流体动压效应，使得密封端面长时间处于稳定的非接触状态；
[n0025] 2.本申请在保证密封性能的前提下，还可降低气体泄漏量，提升运行经济性。
[n0026] 图1是本申请组合式密封结构的整体结构示意图。
[n0027] 图2是本申请流体动压槽在第二静环上的结构示意图。
[n0028] 图3是图1的A部放大视图。
[n0029] 附图标记说明：1、机械密封组件；11、第一静环；12、第一动环；2、干气密封组件；21、第二静环；22、第二动环；23、流体动压槽；231、中心槽；232、翼槽；2321、内侧延伸壁；2322、外侧延伸壁；3、壳体；31、冲洗液孔；32、排放孔；33、缓冲气冲洗孔；4、轴套；5、冲洗腔体；6、排放腔体；7、缓冲腔体；8、动环座；81、容纳腔；82、抵紧件；821、抵紧弹簧；822、推环套；9、密封环。
[n0030] 以下结合附图对本申请作进一步详细说明。
[n0031] 本申请实施例公开一种组合式密封结构，参照图1，包括安装在壳体3与轴套4之间的机械密封组件1和干气密封组件2，当壳体3安装到泵体内，轴套4安装到旋转机械的旋转轴上后，机械密封组件1和干气密封组件2对壳体3与轴套4之间的间隙起到密封作用，从而在一定程度上避免输送介质发生泄漏。机械密封组件1与壳体3之间的间隙形成冲洗腔体5和排放腔体6，冲洗腔体5和排放腔体6均为环形腔体，壳体3上开设有与冲洗腔体5相连通的冲洗液孔31以及与排放腔体6相连通的排放孔32。通过冲洗液孔31向冲洗腔体5内通入冲洗液，以便于对机械密封组件1与壳体3之间残留的输送介质进行清洗。从机械密封组件1泄漏的少量输送介质泄漏到排放腔体6后，挥发为气体，挥发后的气体从排放孔32内排出，再通过外部管道排放至指定位置进行集中处理，以避免输送介质挥发后的气体对环境造成污染。
[n0032] 参照图1，干气密封组件2与壳体3的间隙形成缓冲腔体7，缓冲腔体7与排放腔体6相连通，壳体3上开设有与缓冲腔体7相连通的缓冲气冲洗孔33。向缓冲气冲洗孔33内通入缓冲气体，对缓冲腔体7与排放腔体6起到一定的隔绝作用，在一定程度上避免挥发的气体介质从第二静环21和第二动环22之间的间隙排出，造成环境污染。缓冲气冲洗孔33与排放孔32分别开设在壳体3相对的两侧，且缓冲气冲洗孔33与排放孔32之间沿轴套4的回转方向的夹角为130°~160°。由于缓冲气体的密度小于输送介质挥发后的气体，将缓冲气冲洗孔33开设在与排放孔32相对的一侧，以避免通入缓冲气体时，输送介质部分输送介质已经发生挥发，缓冲气体受到输送介质挥发后的气体的阻力，而影响对输送介质挥发后的气体的隔绝效果。
[n0033] 参照图1、图2，机械密封组件1包括固定安装在壳体3上的第一静环11和固定安装在轴套4上的第一动环12，干气密封组件2包括固定安装在壳体3上的第二静环21和固定安装在轴套4上的第二动环22，在本实施例中，第二静环21朝向第二动环22的一面开设有多个流体动压槽23，在其他实施例中，流体动压槽也能够开设在第二动环22朝向第二静环21的一面。多个流体动压槽23沿第二静环21的圆周方向均匀间隔分布，当第二动环22随旋转轴转动的过程中，流体动压槽23能够对第一动环12相对于第一静环11之间的流体进行剪切，形成流体动压效应，使得密封端面长时间处于稳定的非接触状态，达到密封效果。
[n0034] 参照图2，流体动压槽23包括中心槽231和对称设置在中心槽231两侧的翼槽232，翼槽232向远离中心槽231的方向收敛延伸。翼槽232包括内侧延伸壁2321和外侧延伸壁2322，内侧延伸壁2321位于翼槽232靠近第二动环22圆心位置的一侧，外侧延伸壁2322位于翼槽232远离第二动环22圆心位置的一侧。内侧延伸壁2321与外侧延伸壁2322之间的夹角为30°~50°。经过大量的计算以及多次的试验表明，在上述夹角范围内，密封效果最佳，发生泄漏的概率最低。
[n0035] 参照图1、图3，轴套4上固定安装有两个动环座8，动环座8内开设有容纳腔81，第一动环12远离第一静环11的一端滑动插设在其中一个动环座8上的容纳腔81内，第二动环22远离第二静环21的一端滑动穿设在另一个动环座8上的容纳腔81内，两个动环座8内均安装有抵紧件82，用于将第一动环12向靠近第一静环11的方向抵紧，或是将第二动环22向靠近第二静环21的方向抵紧。
[n0036] 参照图3，抵紧件82包括抵紧弹簧821和推环套822，抵紧弹簧821固定连接在容纳腔81的底壁上，推环套822固定连接在抵紧弹簧821朝向容纳腔81体外的一端并与第一动环12或第二动环22相抵接。其中一个动环座8内的推环套822在抵紧弹簧821的弹力作用下向第一动环12施加推动力，使第一动环12抵紧在第一静环11上；另一个动环座8内的推环套822在抵紧弹簧821的弹力作用下向第二动环22施加推动力，使第二动环22抵紧在第二静环21上，从而提高整体结构的密封性能。
[n0037] 参照图1，第一静环11与壳体3之间、第二静环21与壳体3之间、第一动环12与轴套4之间、第二动环22与轴套4之间均设有密封环9，对密封结构内的间隙处起到密封作用，从而降低了输送介质发生泄漏的可能性。
[n0038] 本申请实施例一种组合式密封结构的实施原理为：将第二动环22上的流体动压槽23开设为由中心槽231和两个翼槽232组成的机翼形结构的槽，在第一动环12旋转机械的旋转轴转动的过程中，第一动环12与第一静环11之间发生相对转动，不管是在旋转轴发生正向转动还是反向转动，即不管第一动环12相对于第一静环11发生顺时针转动还是在逆时针转动，流体动压槽23均能够对第一动环12相对于第一静环11之间的流体进行剪切，形成流体动压效应，使得密封端面长时间处于稳定的非接触状态。使密封结构能够适用于不同旋向的旋转机械，以避免发生旋向安装错误和旋转机械发生反转时造成密封产生泄漏并失效，同时，在保证密封性能的前提下，还可降低气体泄漏量，提升运行经济性。
[n0039] 以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

权利要求:
Claims (9)
[0001] 1.一种组合式密封结构，包括机械密封组件(1)和干气密封组件(2)，所述机械密封组件(1)和干气密封组件(2)用于对壳体(3)与轴套(4)之间的间隙进行密封，所述机械密封组件(1)包括第一静环(11)和第一动环(12)，所述干气密封组件(2)包括第二静环(21)和第二动环(22)，所述第二静环(21)朝向第二动环(22)的一面或所述第二动环(22)朝向第二静环(21)的端面上开设有多个流体动压槽(23)，其特征在于：多个所述流体动压槽(23)沿第二静环(21)或第二动环(22)的圆周方向均匀间隔分布，所述流体动压槽(23)在第二静环(21)与第二动环(22)发生相对正转或相对反转时均能够对第二静环(21)与第二动环(22)之间的空气进行剪切，并使第二静环(21)与第二动环(22)之间形成流体动压效应。
[0002] 2.根据权利要求1所述的一种组合式密封结构，其特征在于：所述流体动压槽(23)包括中心槽(231)和对称设置在中心槽(231)两侧的翼槽(232)，所述翼槽(232)向远离中心槽(231)的方向收敛延伸。
[0003] 3.根据权利要求2所述的一种组合式密封结构，其特征在于：所述翼槽(232)包括内侧延伸壁(2321)和外侧延伸壁(2322)，所述内侧延伸壁(2321)位于翼槽(232)靠近第二动环(22)圆心位置的一侧，所述外侧延伸壁(2322)位于翼槽(232)远离第二动环(22)圆心位置的一侧。
[0004] 4.根据权利要求1所述的一种组合式密封结构，其特征在于：所述机械密封组件(1)与壳体(3)之间设置有冲洗腔体(5)和排放腔体(6)，所述壳体(3)上开设有与冲洗腔体(5)相连通的冲洗液孔(31)，所述壳体(3)上开设有与排放腔体(6)相连通的排放孔(32)。
[0005] 5.根据权利要求4所述的一种组合式密封结构，其特征在于：所述干气密封组件(2)与壳体(3)之间设置有缓冲腔体(7)，所述缓冲腔体(7)与排放腔体(6)相连通，所述壳体(3)上开设有与缓冲腔体(7)相连通的缓冲气冲洗孔(33)。
[0006] 6.根据权利要求5所述的一种组合式密封结构，其特征在于：所述缓冲气冲洗孔(33)与排放孔(32)分别开设在壳体(3)相对的两侧，所述缓冲气冲洗孔(33)与排放孔(32)之间沿轴套(4)的回转方向的夹角为130°~160°。
[0007] 7.根据权利要求1所述的一种组合式密封结构，其特征在于：还包括两个动环座(8)，所述动环座(8)内开设有容纳腔(81)，所述第一动环(12)滑动设置在其中一个动环座(8)上的容纳腔(81)内，所述第二动环(22)滑动设置在另一个动环座(8)上的容纳腔(81)内，所述动环座(8)内设置有用于抵紧第一动环(12)或第二动环(22)的抵紧件(82)。
[0008] 8.根据权利要求7所述的一种组合式密封结构，其特征在于：所述抵紧件(82)包括抵紧弹簧(821)和推环套(822)，所述抵紧弹簧(821)固定设置在容纳腔(81)的底壁上，所述推环套(822)固定设置在抵紧弹簧(821)朝向容纳腔(81)体外的一端并与第一动环(12)或第二动环(22)相抵接。
[0009] 9.根据权利要求1所述的一种组合式密封结构，其特征在于：所述第一静环(11)与壳体(3)之间、第二静环(21)与壳体(3)之间、第一动环(12)与轴套(4)之间、第二动环(22)与轴套(4)之间均设置有密封环(9)。

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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CN202120099523.1U|CN214331483U|2021-01-14|2021-01-14|一种组合式密封结构|CN202120099523.1U| CN214331483U|2021-01-14|2021-01-14|一种组合式密封结构|