[实用新型]用于机械密封的整体式动环及其机械密封装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于机械密封的动环结构，特别是一种整体式的动环，以及采用该整体式动环的机械密封装置。

背景技术

    目前在包括压缩机、膨胀机、分离机、泵、反应釜等各类旋转类机器中所使用的普通轴向端面密封装置的一种典型结构，可如图1所示：包括有轴向固定并可随旋转轴（9）旋转的动环（1），以及经轴端密封面与动环（1）相对设置并可作轴向浮动的非旋转的静环（2）。其中，动环（1）以其内孔面及非密封端面定位并经传动销等传动结构（12）固定于轴套（10）上，轴套（10）则以其内孔面及其一个端面固定于旋转轴（9）上；静环（2）则由与其非密封的轴向端相接触的推环（6）及相应的弹性结构（5）浮动支承于推环座（3）之间，其周向则由防转销等定位结构（4）固定。可见，这种密封装置结构中的动环和轴套是相互分离的两个独立零件，动环在径向上经其内孔面与轴套的外圆柱面配合，轴向上则可由动环的非密封侧端面与轴套台阶面接触等方式实现定位，周向上经传动销等传动结构定位。然后，以同样方式再将轴套以其内孔面与旋转轴的外圆柱面配合，轴向其以右端面与旋转轴的轴肩处的端面接触，周向经传动连接与旋转轴固定，由此即可使动环与轴套相互定位并同步固定于旋转轴上。工作时，动环在轴向上固定，静环则可沿轴向浮动，并通过轴向相对的动环与静环的密封端面直接接触或小间隙分离而实现介质的密封。

在上述结构中，动环和轴套是密封装置中固定于被密封机组旋转轴上的回转部分，而这种为相互分离的两个独立零件的结构所存在的问题包括：在影响回转部分动平衡性能的因素中，除单个零件自身因素外，动环和轴套在装配时两者轴线间的同轴度误差、动环和轴套配合处表面在回转时产生的径向偏差所引起的两零件动态同轴度误差、以及传动销质量的不均匀性及位置误差所引起的回转部分质量不均匀等，都是重要和不容忽视的因素，特别是动环和轴套配合处表面在回转时产生的动态同轴度误差引起的动不平衡，会随着转速的增加也显著增加，且存在不确定性，因而难以从理论上消除或有效降低。

另一方面，由于上述结构中的密封环是通过轴套与旋转轴间接定位的，而中间结构件的引入无疑容易降低零件间的位置精度，从而导致动环上密封端面与被密封机组旋转轴轴线的垂直度降低，和/或动环轴线与被密封机组旋转轴轴线的同轴度降低。

此外，考虑到在密封工作状态下的介质压力、离心力、结构合理性等因素，相互分离的动环和轴套两个零件都要求其在轴向和径向空间上须保证足够的厚度，这无疑也增大了回转部分的轴向和径向尺寸，导致机械密封的整体结构不紧凑，特别是在某些被密封机组腔体容积有限的情况下，这一问题的影响会更加突出。

实用新型内容

    针对上述情况，本实用新型首先提供了一种可适用于包括压缩机、膨胀机、分离机、泵、反应釜等各类旋转类机器的轴向端面密封装置的整体式动环，并进一步提供了采用该整体式动环的机械密封装置，满意解决了上述问题。

本实用新型用于机械密封的整体式动环的基本结构，是在一筒状结构的外周部，以整体结构形式设置有一径向外展结构，所述该筒状结构的内孔面为能与旋转轴外周面相配合的配合面，所述外展结构中的一侧轴向端面为能与静环的密封面轴向相对配合的密封端面。

在上述基本结构基础上，根据实际情况还可以单独或任意组合方式采用的进一步优选方式包括：

优选方式之一是，在所述的外展结构密封端面与筒状结构外圆柱面转折部位的密封端面侧，优选的是可以设有分隔凹槽。由于密封端面的表面精度，包括表面粗糙度、表面波纹度、表面轮廓度，以及其相对于轴轴线的垂直度要求都很高，例如通常要求其表面粗糙度Ra值小于0.4微米，相对于旋转轴轴线的垂直度应小于0.02毫米，因此对密封端面，通常都要经过精密工序才能获得所要求的表面质量；而对该筒状结构的外周面，则一般只需精加工或半精加工即可。通过在外展结构密封端面侧的转折部位设置的该凹槽，可以将密封端面与筒状结构的外周面相互分隔开，从而可避免因对二者加工精度有不同要求而形成交互影响，并有利于相关工艺过程的顺利实施。

又一优选的方式是，所述的外展结构可采用为常见形式的盘片式结构。

为有利于提高该盘片部分的抗变形能力，使上述整体式动环中所述的外展结构采用为其内径侧的轴向厚度大于外径侧的轴向厚度，是另一种优选的方式。其中，一种更好的方式，是使该外展结构的轴向厚度采用为由径向外周部以阶梯式结构向心递增的形式，从而既能实现同样的目的和效果，也更易于加工。