专利名称：新型机械密封装置静环结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种在相对运动的表面之间的密封，特别是一种带刚性密封环的 填料函。
技术背景船舶艉轴穿伸于船体艉部，其外露于船体外端部安装有推进器，艉轴在船体内侧 是空气，艉轴在船体外侧是浸没在海水中，因此，艉轴穿伸船体处均设有船用艉轴管密封装 置，也就是船舶专用的机械密封装置，在各种类型的船舶上，船用艉轴管密封装置的结构方 案是多种多样，新近比较典型是英国深海密封有限公司提出的一种船用艉轴管密封装置， 该装置的密封部分包括有静环座、环形密封条、静环、动环和驱动环，其中呈剖分状态的静 环固设在静环座，静环和静环座之间设置有环形密封条作固定密封，剖分结构的动环是固 定设在艉轴上，动环和艉轴配合处设置有密封圈，当艉轴旋转时，艉轴带动动环旋转，动环 的工作面(转动端平面)和静环的工作面(固定端平面)形成相对运动的表面，并在该相对 运动的表面间不易产生漏泄，从而保持该船用艉轴管密封装置应有的密封性。为达此目的， 上述技术方案的静环上设置有作用于轴向和径向的弹性元件，该组弹性元件推动静环座， 再由静环座上的环形密封条将静环工作面紧压在转动的动环工作面，依靠二个工作面的连 续接触摩擦达到密封效果，但是上述结构存在下列问题1、动、静环工作面(主密封副)之间没有良好润滑条件——主密封副浸没在海水 中，渗入的海水是良好的润滑剂，但上述技术方案的主密封副结构是简单的平面接触，虽然 采用激光加工或复合形法等技术用以改善端面机械密封，仍然无法满足船用艉轴管密封装 置的润滑需求，再加上海水中泥砂等杂质的存在，其结果是(1)主密封副工作表面磨损现象严重；(2)主密封副发热量极大。2、静环使用寿命短，由于静环工作面磨损严重，导致软材质制成的静环在弹性元 件压力作用下也无法保持其密封功能，或在多次维修后无法恢复其密封性而报废，通常静 环的有效使用寿命均较短；3、可靠性低、安全性差，除上述由于磨损严重影响密封可靠性以外，由于主密封副 润滑条件差，在紧压的主密封副上产生摩擦热无法散除，一方面可能使软质静环在高热条 件下加大其磨损量或甚至失去密封功能，另一方面高温也会使动环或其它相关构件受到损 害或导致艉轴管密封装置失效而危及设备安全；4、制作和使用成本高，主密封副工作面积大，为保证其密封性，必须有较高技术的 精加工，因而使产品的制作成本大幅提升，同时主密封副由于磨损严重和发热量大等因素， 会使维护经费的支出增加，从而提高使用成本
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种新型机械密封装置静环结构，它能提高船用艉轴管密封装置工作的可靠性和安全性，延长静环使用寿命，降低制作和使用成 本。本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案是新型机械密封装置包括有驱 动环、动环、静环、环形密封条，静环座和弹性元件，其中静环配合环形密封条固设在静环座 上，静环座上设置有弹性元件，静环在弹性元件的弹力作用下紧贴在动环上，其特点是剖 分式、静环上、下静环体的上、下工作面包括上上、下平面和上、下斜面，上、下平面位于上、 下斜面的外缘，所述的上、下静环体沿周向布设有一组上、下U形水槽，所述的上、下U形水 槽位于上、下工作面上并在上、下平面的内侧。本实用新型的上、下平面和动环工作面接触， 上、下斜面和动环工作面间形成楔形间隙以及一组上、下U形水槽，构成静环和动环组合的 新型水润滑结构。本实用新型在上静环体剖分面处设有凸台，其上、下静环体的密封条配合面呈锥 形。本实用新型采用新型水润滑结构，当动环旋转时，在艉轴管密封装置在主密封副 的工作面上能形成必要的润滑液膜，该结构能增强液膜的动压效应，由于主密封副润滑条 件的改善，动、静环摩擦表面的磨损现象大大减轻，散热条件也明显改善，静环的使用寿命 得到延长，装置由于润滑、散热条件改善而可靠性大大提高，安全也能得以保证，静环剖分 面的凸台结构，还能降低或减少精加工工作量而降低制作成本，由于静环工作条件的改善， 减少维护支出，降低使用成本。
图1是本实用新型新型机械密封装置示意图。图2是图1中静环轴向视示意图。图3是图2中A-A剖视示意图。图4是图2中B-B剖视局部放大示意图。图5是图2中U型水槽局部放大示意图。图6是图3中局部放大示意图。图7是图2中上、下静环体剖分面处局部放大示意图。
具体实施方式
参照图1，新型机械密封装置包括有驱动环1、动环2、静环3、环形密封条4、静环 座5和弹性元件6，上述组件除静环3以外均和现有结构相同或相似，驱动环1和艉轴呈驱 动连接，驱动环1经螺栓21带动动环2的动环体22随之旋转，动环体22和艉轴配合处设 有密封圈23，动环体22的密封工作面(即和静环3的密封工作面对应的端面)为一盘形平 面，静环3是本实用新型的主构件，静环3经环形密封条4固设在静环座5，静环座5的座体 51上设有防转销52，在静环座5的座体51上设置有轴向和径向作用力的弹性元件6。本实用新型静环3结构如图2、3所示为一剖分的环状体，即静环3是由上静环体 31和下静环体31’组成，上、下静环体31、31’除剖分面处结构略有区别外，其余结构和功能 完全相同。上静环体31的截面局部放大图如图4所示，其基本形状和现有技术相似，其中[0023]上静环体的上工作面32是和动环2的密封工作面对应接触的环形面，通常静环2 采用软质材料，在强度、刚度允许条件下，该上工作面32的上平面320的宽度尽量选取较小 值，以保证密封性和降低制作成本，该上工作面32是由上平面320和上斜面321组成；上平面320是位于上静环体3外缘的环形平面，上平面320和动环2的密封工作 面直接接触形成摩擦密封面，为保证密封性和降低制作成本，通常上平面320的宽度应不 大于上静环体31宽度的1/2，即在静环3的直径向方上，上平面320 —侧径向的长度(宽 度)应不大于上静环体31 —侧径向长度(宽度)的1/2 ；上斜面321是位于上静环体31上平面320向内缘延伸的环形斜面，该上斜面321 和上平面320之间的夹角如图4所示的上楔角0，该0值不大于2°，可根据不同规格选 定，当动、静环2、3组合后在弹性元件6的弹力作用下，上斜面321和动环2的密封工作面 形成楔形间隙，形成必要的润滑液膜，在动环2旋转时，能增强液膜动压效应，从而在主密 封副的密封端面间建立良好的润滑条件。参照图2、3、5、6，在上静环体31的上工作面32适当位置沿周向均勻布设有一组上 U形水槽33，该上U形水槽33的数量至少为3个，即在静环3的整圆周上，上、下U形水槽 33,33'的总数量不小于6个，可根据不同规格静环直径来选定。上U形水槽33由上弧段331和上直段332组成，上弧段331的顶端和上平面320 的内缘邻近，即上U形水槽33是布设在上工作面31的上斜面321上，该水槽的设置进一步 改善主密封副的冷却、润滑液膜的分布和提高液膜动压效应；上U形水槽33的槽中轴线与上直段332平行，该中轴线均相交于上静环体31的 中心，即上U形水槽33在上静环体31呈径向布设如图2.参照图7，在上静环体31的剖分面37的两端侧分别设置有一凸台36，该凸台36 的高度不大于0. 5毫米，凸台36宽度不大于上静环体31宽度的1/2，此结构使上静环体31 在剖分面37处和下静环体31’剖分面37’接触宽度大大减小，既有利于上、下剖分面37、 37’接合处的密封，又可降低制造的费用。参照图4、6，上静环31 (和下静环31’)以环形密封条4的压缩变形安装在静环座 5，并允许轴向和径向略作浮动，在上静环体31的密封条配合面34呈锥形，其上配合锥角a 不大于2°，该结构既能方便环形密封条4的安装，又能使环形密封条4自适应轴系微振动 工况的弹性变形，确保良好的密封性能。下静环体31’的结构与功能和上静环体31相同，各对应部分，如上、下工作面32、 32，、上、下平面320、320，、上下斜面321、32^、上、下U形水槽33、33，、上、下楔角0、旦，、 上、下剖分面37、37’、上、下密封条配合面34、34’等均可参照上述说明，不再重复阐述。为了使主密封副保持必要的润滑水膜，可根据艉轴直径的大小，选择上、下楔角 3、0 ’的大小和上、下U形水槽33、33’的个数，当静环3的主密封副达到一定磨损量时， 可对上、下平面320、320，和上、下斜面321、321，进行修复，以延长静环3的使用寿命。
权利要求一种新型机械密封装置静环结构，该装置包括有驱动环、动环、静环、环形密封条、静环座和弹性元件，其中静环配合环形密封条固设在静环座上，静环座上设置有弹性元件，静环在弹性元件的弹力作用下紧贴在动环上，其特征在于剖分式静环(3)上、下静环体(31、31’)的上、下工作面包括有上、下平面(320、320’)和上、下斜面(321、321’)，上、下平面(320、320’)位于上、下斜面(321、321’)的外缘，所述的上、下静环体(31、31’)沿周向布设有一组上、下U形水槽(33、33’)，所述的上、下U形水槽(33、33’)位于上、下工作面(32、32’)上并在上、下平面(320、320’)的内侧。
2.根据权利要求1所述的新型机械密封装置静环结构，其特征是上、下静环体(31、 31，)的上、下平面(320、320’ )的宽度不大于上、下工作面(32、32’ )宽度的1/2。
3.根据权利要求1所述的新型机械密封装置静环结构，其特征是所述的上、下平面 (320,320')和上、下斜面(321、321，)之间构成的上、下楔角0、0，值不大于2°。
4.根据权利要求1所述的新型机械密封装置静环结构，其特征是所述的各上、下U形水 槽(33、33’ )的槽中轴线均相交于上、下静环体(31、31’ )的中心。
5.根据权利要求1所述的新型机械密封装置静环结构，其特征是上、下U形水槽(33、 33’ )在整圆周上的总数量不小于6个。
6.根据权利要求1所述的新型机械密封装置静环结构，其特征是在上静环环体(31)的 上剖分面(37)两端侧分别设置有一凸台(36)，所述凸台(36)的高度不大于0.5毫米，凸台 (36)宽度不大于上静环体(31)宽度的1/2。
7.根据权利要求1所述的新型机械密封装置静环结构，其特征是所述上、下静环体 (31,31')的上、下密封条配合面(34、34’ )呈锥形，上、下配合锥角a不大于2°。
专利摘要一种新型机械密封装置静环结构，主要解决改善主密封副的滑润条件等技术问题，其采用的技术方案是，剖分式静环上、下静环体的上、下工作面包括有上、下平面和上、下斜面，上、下平面位于上、下斜面的外缘，所述的上、下静环体沿周向布设有一组上、下U形水槽，所述的上、下U形水槽位于上、下工作面上并在上、下平面的内侧，适用于各式船用艉轴管密封。
文档编号F16N1/00GK201705934SQ20102023926
公开日2011年1月12日 申请日期2010年6月25日 优先权日2010年6月25日
发明者周林慧, 常龙, 易小冬, 胡举喜 申请人:中国船舶重工集团公司第七〇四研究所