[发明专利]抗轴向振动型机械密封装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种旋转机械的轴端密封，具体涉及一种有一定的轴向振动频率或在一定频率范围内轴向振动的旋转机械轴端密封。

背景技术

机械密封以其低泄漏、低功耗、长寿命等显著的性能优势在旋转机械的轴端密封上获得广泛应用，如压缩机、泵、反应釜及风机等各种旋转机械。但在很多旋转机械中，由于工况的复杂性，使其转轴存在剧烈的轴向振动，从而破坏了机械密封的稳定运行，同时也限制了机械密封的进一步推广。具体表现在：接触式机械密封在轴向振动剧烈的状态下密封端面磨损严重，密封寿命和性能迅速下降；而对于非接触式机械密封，剧烈的轴向振动使得密封端面间隙无法正常保持，甚至使密封端面上的动压槽迅速磨损，从而导致非接触式机械密封的失效。由于旋转机械大多是在固定转速下运转，因此大多数旋转机械的轴向振动都具有一定的频率，针对这种情况，很有必要研究一种抗轴向振动型机械密封装置，使其在一定范围的振动频率内能有效控制转轴的轴向振动，从而增加密封的稳定性，延长其使用寿命。

早在1928年，美国的奥蒙德罗伊德和邓哈托就提出了动力吸振器的原理。其原理可简述为只需在消振对象上用弹簧附加一个小振子，让小振子的固有频率和外界的激励频率相等。则激励力只能激发起小振子的激烈振动，而直接受激励的物体却纹丝不动。从能量的观点分析，由于激励频率和小振子的固有频率相等，使小振子处于共振状态，所产生的惯性力与激励力平衡，吸收了外界激励的全部能量，则物体的振动就被抑制为零。由于不需要消耗能源就能达到消除振动的效果，动力吸振器是很理想的消振方案。在实际应用方面，动力吸振器原理也得到广泛应用，如理发推子、内燃机的曲柄轴以及台北101大楼等的抗振系统。

利用动力吸振器原理，可以设计出一种简单有效的抗轴向振动型机械密封装置，从而消除或减小旋转机械轴向振动，提高机组密封运行的稳定性，延长其使用寿命。

发明内容

本发明要克服现有技术轴向抗震性差的缺点，提供一种抗轴向振动型机械密封装置，该机械密封装置可消除机组转轴在受到一定频率的轴向激励下所产生的轴向振动。

抗轴向振动型机械密封装置，包括由动环和静环接触构成的密封付，所述的动环和静环的密封端面的垂直方向定义为轴向，所述的动环设置在动环座内，所述的静环设置在静环座内，所述的动环座和静环座都固结在基座上；还包括一个由弹性部件和振子组成的弹簧振子系统，所述的弹性部件连接所述的动环座和振子，所述的振子仅有轴向自由度；所述的静环与静环座挠性连接，静环仅有轴向自由度，动环固结在动环座上，或者，所述的动环与动环座挠性连接，动环仅有轴向自由度，静环固结在静环座上。

进一步，所述的密封付有2级以上。

进一步，所述的弹性部件采用下列结构之一：周向均布的多个小弹簧，或一个大弹簧，或一个金属波纹管。

进一步，限制所述的振子仅有轴向自由度的具体结构是：振子上开有第一轴向通槽，设置在基座上的第一销钉插入所述的第一轴向通槽内；限制所述的静环仅有轴向自由度的具体结构是：静环上设有第二轴向通槽，静环座上设置第二销钉，第二销钉插入所述的第二轴向通槽内；限制所述的动环仅有轴向自由度的具体结构是：动环上设有第三轴向通槽，动环座上设置第三销钉，第三销钉插入所述的第三轴向通槽内。

更进一步，所述的弹性部件通过第一弹簧座和第二弹簧座分别连接所述的动环座和振子，第一弹簧座通过第一螺钉连接动环座，第二弹簧座通过第二螺钉连接振子。

更进一步，所述的动环的密封端面或静环的密封端面上设有流体动压槽。

本发明具有以下特点：

1.弹簧振子系统的固有频率可根据机组转轴的轴向振动频率进行调控。

2.弹簧振子系统可以通过更换不同质量的振子来改变其固有频率。

3.能消除机组转轴在一定激励频率下的轴向振动，同时能减小激励频率在小范围波动下的轴向振动，从而使机械密封具有更高的稳定性。

(四)附图说明

图1是本发明静环为挠性安装，弹簧振子系统中弹性元件为周向均布小弹簧的一种结构示意图。

图2是本发明动环为挠性安装，弹簧振子系统中弹性元件为周向均布小弹簧的一种结构示意图。

图3是本发明弹簧振子系统中弹性元件为一个大弹簧的一种结构示意图。

图4是本发明弹簧振子系统中弹性元件为金属波纹管的一种结构示意图。

图5是本发明端面浅槽位于动环上的一种结构示意图。

图6是本发明端面浅槽位于静环上的一种结构示意图。

(五)具体实施方式

下面结合附图对本发明进行分析。