一种半接触式石墨封严装置的制作方法

本发明涉及机械密封技术领域，特别是一种半接触式石墨封严装置。

背景技术：

对于航空发动机和涡轮起动机中需要密封的高转速机械传动装置，一般采用接触式平面密封石墨封严装置，这种密封装置对密封面的加工精度要求高，成品率低，成本高昂。在工作时，密封面接触摩擦大，功耗高，易生热，密封寿命短，采用接触式平面密封还无法避免渗漏油问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、提高密封效果的半接触式石墨封严装置。本发明通过静止状态摩擦动环摩擦端与与石墨静环摩擦端的接触式平面静密封与在高速运转状态的稳压气膜和油膜非接触式密封一起实现组合密封，增强密封效果。

为解决上述技术问题，本发明提供的半接触式石墨封严装置，包括石墨静环和随转轴旋转的摩擦动环，该摩擦动环的内环面与转轴间隙配合，该摩擦动环的摩擦端面与石墨静环的端面相接触；所述摩擦端面均布多个相同结构的螺旋浅槽，各螺旋浅槽由摩擦端面与内环面的交界处沿摩擦端面向外延伸，以使螺旋浅槽在内环面上形成开口，所述摩擦端面设有环形的稳压环槽，各螺旋浅槽的尾端与所述稳压环槽相通，以使各螺旋浅槽的尾端之间相贯通；该稳压环槽与所述摩擦动环同轴设置，所述稳压环槽的内径大于所述石墨静环的内径设置，所述稳压环槽的外径小于所述石墨静环的外径设置，以使所述摩擦动环与所述石墨静环装配时，所述石墨静环的端面完全覆盖所述稳压环槽，同时螺旋浅槽的尾部被石墨静环的端面覆盖；使用时，摩擦动环的内环面与转轴之间经密封胶圈进行密封，摩擦动环随转轴转动，由于摩擦动环的转动，螺旋浅槽将摩擦动环内环面与转轴之间的空气和积存的滑油泵入螺旋浅槽并扩压，然后在稳压环槽形成稳压气环，以使摩擦动环摩擦端面与石墨静环端面之间形成稳定的密封气膜和油膜，形成非接触式密封，增强密封效果。

进一步，各螺旋浅槽从内径向外径的螺旋方向与所述转轴的旋转方向相反，便于将摩擦动环内环面与转轴之间的空气和滑油引入螺旋浅槽。

进一步，所述螺旋浅槽呈扩口设置，螺旋浅槽尾端的槽宽大于其开口端的槽宽，螺旋浅槽尾端的槽深大于其开口端的槽深，在高速旋转时，使得空气和滑油进入螺旋浅槽时被减速扩压。

进一步，所述摩擦动环的内环面沿周向设置胶圈环槽，摩擦动环与转轴之间的密封胶圈置于胶圈环槽内。

进一步，所述石墨静环端面的外径小于所述摩擦动环摩擦端面的外径设置，该石墨静环端面的外径比所述稳压环槽的外径大至少2mm设置，以保证石墨静环端面与摩擦动环摩擦端面之间的密封平面接触面积和密封气膜和油膜面积，摩擦动环静止状态，确保实现摩擦动环摩擦端与石墨静环摩擦端的平面静密封，高速运转状态则确保实现稳压气膜和油膜非接触式密封。

进一步，所述石墨静环端面的内径不大于摩擦动环摩擦端面内径和稳压环槽内径之和的一半设置，以使石墨静环端面对螺旋浅槽有足够的覆盖面积，形成足够的扩压腔，保证稳压环槽中形成稳压气环，以确保密封气膜和油膜的密封效果。

发明的技术效果：（1）本发明的半接触式石墨封严装置，相对于现有技术，摩擦动环的摩擦端面上设置环形的稳压环槽，使得各螺旋浅槽的尾端相贯通，使得空气和滑油经螺旋浅槽扩压后流入稳压环槽沿周向形成稳压环，且稳压环槽的外径小于所述石墨静环的外径设置，使得稳压气环、非接触式密封气膜和油膜与平面接触式静密封一起实现组合密封，有效提高密封的可靠性和稳定性，提高了摩擦动环和石墨静环之间的密封效果；（2）螺旋浅槽呈扩口设置，使得空气和滑油进入螺旋浅槽后被减速扩压，利用泵入动压效应将从密封面渗漏出的滑油泵回油腔，解决了平面密封渗漏油的问题，实现滑油零渗漏零逸出；（3）各螺旋浅槽从内径到外径的螺旋方向与所述转轴的旋转方向相反，利于空气和滑油进入螺旋浅槽，并利于对其进行增压；（4）石墨静环的端面完全覆盖稳压环槽，并部分覆盖螺旋浅槽，使得螺旋浅槽、稳压环槽与石墨静环端面之间形成稳定的气膜和油膜，工作稳定性高，有效增强密封效果；由于密封面上存在密封气膜，密封面摩擦小，功耗低，产热少，可有效延长密封寿命；（5）本发明的摩擦动环和石墨静环的密封面加工精度要求不高，成品率高，生产成本低，经济效益好。

附图说明

下面结合说明书附图对本发明作进一步详细说明：

图1是本发明的半接触式石墨封严装置与转轴装配后的剖面结构示意图；

图2是本发明半接触式石墨封严装置的摩擦动环沿轴向的示意图；

图3是本发明的半接触式石墨封严装置的摩擦动环沿径向的剖面结构示意图。

图中：转轴1，摩擦动环2，石墨静环3，密封胶圈4，摩擦端面5，内环面6，进气间隙7，滑油腔8，螺旋浅槽21，稳压环槽22，胶圈环槽23，前部间隙24，尾部间隙25。

具体实施方式

实施例1如图1至图3所示，本实施例的半接触式石墨封严装置，包括石墨静环3和随转轴1旋转的摩擦动环2，摩擦动环2的内环面6与转轴1间隙配合，摩擦动环2的内环面6沿周向设置胶圈环槽23，胶圈环槽23内设置弹性可变形的密封胶圈4，该密封胶圈4与转轴1过盈配合，一方面起到传动作用，使得转轴1带动摩擦动环2高速转动，另一方面起密封作用，防止滑油腔8内的滑油从摩擦动环2与转轴1的配合间隙泄漏；该摩擦动环2的摩擦端面5与石墨静环3的端面相接触，石墨静环3由弹簧（图中未示出）进行随动补偿，石墨静环3的内侧环面与转轴1之间间隙配合以形成进气间隙7，由于密封胶圈4的设置，摩擦动环2与转轴1之间的间隙分为前部间隙24和尾部间隙25，前部间隙24与转轴1、摩擦动环2外侧的滑油腔8相通，尾部间隙25与石墨静环3和转轴1之间的进气间隙7相通，前部间隙24和尾部间隙25之间经密封胶圈4进行隔离。

摩擦动环2的摩擦端面5均布多个相同结构的螺旋浅槽21，各螺旋浅槽21由摩擦端面5与内环面6的交界处沿摩擦端面5向外延伸，以使螺旋浅槽21在内环面6上形成开口，各螺旋浅槽21的螺旋方向与转轴1的旋转方向相同，螺旋浅槽21呈锥形设置，螺旋浅槽21尾端的槽宽大于其开口端的槽宽，螺旋浅槽21尾端的槽深大于其开口端的槽深，各螺旋浅槽21的槽深由开口端的3μm递增至尾端的12μm；摩擦动环3的摩擦端面5还设有环形的稳压环槽22，各螺旋浅槽21的尾端与稳压环槽22相通，以使各螺旋浅槽21的尾端之间相贯通；石墨静环3端面的外径小于摩擦动环摩擦端面5的外径设置，该石墨静环3端面的外径比稳压环槽22的外径大2mm设置，以保证石墨静环3端面与摩擦动环摩擦端面5之间的平面接触面积，该稳压环槽22与摩擦动环2同轴设置，稳压环槽22的内径大于石墨静环3的内径设置，稳压环槽22的外径小于石墨静环3的外径设置，且石墨静环3端面的内径等于摩擦动环摩擦端面5内径和稳压环槽22内径之和的一半设置，以使摩擦动环2与石墨静环3装配时，石墨静环3的端面完全覆盖稳压环槽22，同时螺旋浅槽21的尾部被石墨静环3的端面覆盖，螺旋浅槽21的前部处于镂空状态。

使用时，摩擦动环2的内环面6与转轴1之间经密封胶圈4进行密封，摩擦动环2随转轴1转动，摩擦动环1的摩擦端面5与石墨静环3的端面保持接触，在使用过程中，即使采用了密封胶圈4进行密封，滑油腔8内的滑油仍会有少量经前部间隙24、密封胶圈4泄漏至尾部间隙25和进气间隙7内并产生积存，由于摩擦动环1的转动，螺旋浅槽21将摩擦动环内环面6与转轴1之间尾部间隙25内、进气间隙7内的空气和积存的滑油泵入螺旋浅槽21并加压，然后在稳压环槽22内形成稳压气环，以使摩擦动环摩擦端面5与石墨静环3端面之间形成稳定的非接触式气膜和油膜，与静止状态摩擦动环2和石墨静环3之间的平面密封相结合，密封效果大大增强。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。