一種迷宮式密封刮油環(huán)的制作方法
【專利摘要】一種迷宮式密封刮油環(huán)，安裝于船用柴油機曲軸軸封裝置的罩殼的凹槽中，所述密封刮油環(huán)包括有由螺栓連接起來的上刮油環(huán)和下刮油環(huán)，該上刮油環(huán)和下刮油環(huán)為半圓環(huán)形，其對合連接后中間形成用于穿置所述曲軸的環(huán)孔，該密封刮油環(huán)沿油流方向的外側(cè)為推力端，內(nèi)側(cè)為自由端，所述環(huán)孔位于該自由端的孔段為光孔，在所述環(huán)孔位于推力端的孔段的孔壁上設(shè)置有若干環(huán)形的節(jié)流齒。本發(fā)明利用油介質(zhì)通過節(jié)流間隙和渦流空腔產(chǎn)生的節(jié)流效應(yīng)和流束收縮效應(yīng)，減少了潤滑油的泄漏，提高了裝置的密封性和可靠性，具有制造維護方便、壽命長等優(yōu)點，尤其適用于高溫、高壓、高速的大型船用柴油機的曲軸軸封裝置。
【專利說明】一種迷宮式密封刮油環(huán)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及柴油機的刮油環(huán)結(jié)構(gòu)，具體涉及一種用于大型船舶柴油機的迷宮式密封刮油環(huán)，屬于柴油機【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在各種工程機械設(shè)備中，存在著多種多樣的密封裝置，密封的形式五花八門、多種多樣，作用和原理亦各不相同，在使用過程中，可根據(jù)實際使用場合和工作條件合理地選擇密封的形式。
[0003]隨著國際貿(mào)易的日益頻繁，船舶以其裝載量大、價格低廉的優(yōu)點成為國際貿(mào)易運輸?shù)氖走x。但隨著航運事業(yè)的發(fā)展，船舶密度不斷增加，通航環(huán)境日益復(fù)雜，船舶及其作業(yè)活動給海洋環(huán)境造成污染的潛在風(fēng)險越來越大，因而船舶所引起海洋污染的防治在海洋環(huán)境保護中的地位日益重要。美國國家科學(xué)院的國家研究委員會于2002年出版的調(diào)查研究報告稱:“海洋環(huán)境污染中有35%的污染物來自于船舶”。近年來我國也出臺了相關(guān)的法律對限制船舶污染提出了更高的要求，2009年9月2日國務(wù)院第79次常務(wù)會議通過《防治船舶污染海洋環(huán)境管理條例》，自2010年3月I日起施行。
[0004]船用柴油機作為船舶的核心設(shè)備，其軸封漏油現(xiàn)象是不容輕視的。一方面從技術(shù)層面來說，軸封漏油不僅造成火災(zāi)隱患，而且還會導(dǎo)致柴油機無法運轉(zhuǎn)甚至報廢；另一方面從法律層面來說，國際環(huán)境組織對海洋污染的監(jiān)管越來越嚴(yán)格，各個國家對于柴油機漏油都有明確的規(guī)定并嚴(yán)格監(jiān)管，這就提出了研發(fā)密封性能良好、安全有效、適應(yīng)性強的曲軸密封裝置的需求。
[0005]圖1和圖2是現(xiàn)有B&W型船用柴油機的曲軸軸封結(jié)構(gòu)，其包括套置于曲軸02的軸頸上的甩油環(huán)04、刮油環(huán)05和罩殼03,該刮油環(huán)05嵌置于罩殼03的凹槽中，該罩殼03固定于船用柴油機的機體01上。當(dāng)柴油機工作時，潤滑油進入油封部位，大部分潤滑油被設(shè)置在曲軸02軸頸上的甩油環(huán)04擋住，并因離心力被甩到曲軸箱內(nèi)；另一小部分潤滑油通過甩油環(huán)04與曲軸02的間隙進入到刮油環(huán)05，此時刮油環(huán)05就開始起作用了。因而刮油環(huán)05性能的好壞就在很大程度上決定了柴油機軸封是否漏油。現(xiàn)有的刮油環(huán)05的內(nèi)壁與曲軸02軸頸為全接觸，因此工作時會產(chǎn)生巨大的摩擦熱，從而提高油封的溫度，這一方面會損壞刮油環(huán)05造成漏油，另一方面也大大降低了刮油環(huán)05的工作壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有刮油環(huán)的不足，提供一種迷宮式密封刮油環(huán)，其內(nèi)孔設(shè)置迷宮式溝槽，使被密封的油介質(zhì)在通過曲折的間隙時產(chǎn)生節(jié)流效應(yīng)，從而使泄漏明顯減少，達到提高船用柴油機曲軸軸封裝置的密封性、延長工作壽命的效果。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:
[0008]一種迷宮式密封刮油環(huán)，安裝于船用柴油機曲軸軸封裝置的罩殼的凹槽中，其特征在于，所述密封刮油環(huán)包括有由螺栓連接起來的上刮油環(huán)和下刮油環(huán)，該上刮油環(huán)和下刮油環(huán)為半圓環(huán)形，其對合連接后中間形成用于穿置所述曲軸的環(huán)孔，該密封刮油環(huán)沿油流方向的外側(cè)為推力端，內(nèi)側(cè)為自由端，所述環(huán)孔位于該自由端的孔段為光孔，在所述環(huán)孔位于推力端的孔段的孔壁上設(shè)置有若干環(huán)形的節(jié)流齒。
[0009]所述的節(jié)流齒的齒高為15mm,齒間距為6mm,齒數(shù)為3,該節(jié)流齒的齒尖朝油流方向傾斜30°。
[0010]所述的迷宮式密封刮油環(huán)與曲軸之間的間隙配合為，。
[0011]在所述的下刮油環(huán)的下部設(shè)有多個貫穿各節(jié)流齒之間溝槽底部的泄油孔，該泄油孔的直徑為8mm，數(shù)量為3個，所述罩殼上設(shè)有與該泄油孔相對應(yīng)的回油孔。
[0012]所述的上刮油環(huán)的上部設(shè)有定位螺釘，所述罩殼上設(shè)有相應(yīng)的對該定位螺釘限位的缺口。
[0013]所述的迷宮式密封刮油環(huán)的外周為一圓環(huán)凸臺，該圓環(huán)凸臺在自由端與推力端之間且與所述罩殼的凹槽相配合。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0015](I)明顯減少了油介質(zhì)的泄漏，提高了船用柴油機曲軸軸封裝置的密封性和可靠性。
[0016]本發(fā)明的環(huán)孔內(nèi)壁上設(shè)有多個節(jié)流齒，該節(jié)流齒與曲軸表面構(gòu)成多個節(jié)流間隙，齒與齒之間又形成一系列渦流空腔(膨脹室)。當(dāng)泄漏的潤滑油流過節(jié)流間隙時，潤滑油受到了一次節(jié)流作用，潤滑油的壓力和溫度下降，而流速增加。潤滑油經(jīng)過節(jié)流間隙之后進入兩節(jié)流齒之間較大的渦流空腔，潤滑油在該空腔內(nèi)容積突然增加，形成很強的旋渦，在容積比節(jié)流間隙大很多的渦流空腔中潤滑油的速度幾乎等于零，動能由于旋渦而全部轉(zhuǎn)化為熱量，去加熱潤滑油本身，因此，潤滑油在渦流空腔內(nèi)，溫度又回到了節(jié)流之前，但壓力卻回升很少，仍然保持著流經(jīng)節(jié)流間隙時的壓力。如此，潤滑油每經(jīng)過一次節(jié)流間隙和隨后的較大渦流空腔，就受到一次節(jié)流和擴容作用，由于渦流吸收了能量，潤滑油的壓力不斷下降，比容及流速均增大，隨著壓力的降低，潤滑油的泄漏減小。因此，本發(fā)明采用了迷宮式密封結(jié)構(gòu)，利用渦流消耗油介質(zhì)的動能，降低潤滑油的壓力，以產(chǎn)生磨阻效應(yīng)和流束收縮效應(yīng)，從而達到了減少潤滑油向外泄漏的效果，提高了曲軸軸封裝置的密封性和工作可靠性。
[0017](2)所述迷宮式密封刮油環(huán)與曲軸之間存在有間隙，是非接觸密封，因此沒有固相摩擦，無需潤滑，具有功耗少、維護簡便、壽命長的優(yōu)點，尤其適用于高溫、高壓、高速和大尺寸的密封工況。
[0018](3)所述迷宮式密封刮油環(huán)的自由端一側(cè)沒有油溝，其與甩油環(huán)以面與面形式進行貼合，從而提高了刮油環(huán)的強度，有效地控制了罩殼的變形，增強了罩殼的密封性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為船用柴油機曲軸軸封裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為圖1的A部放大圖。
[0021]圖3為本發(fā)明的主視圖。
[0022]圖4為圖3的左視剖面圖。
[0023]圖5為圖4的B部放大圖。[0024]圖6為本發(fā)明上下密封環(huán)連接處的放大圖。
[0025]圖7為罩殼的主視圖。
[0026]圖8為圖7的左視剖面圖。
[0027]圖9為圖7的C部放大圖。
[0028]圖10為圖8的D部放大圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的闡述，但不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。
[0030]本發(fā)明提供了一種迷宮式密封刮油環(huán)，能夠更好地密封船用柴油機的曲軸，減少潤滑油泄漏。所謂迷宮式密封就是指，在轉(zhuǎn)軸周圍設(shè)置若干個依次排列的環(huán)行節(jié)流齒，齒與齒之間形成一系列節(jié)流間隙與渦流空腔，被密封介質(zhì)在通過曲折的節(jié)流間隙時產(chǎn)生節(jié)流效應(yīng)，從而達到阻漏的目的。
[0031]請參閱圖1和圖2，所述的迷宮式密封刮油環(huán)安裝于船用柴油機曲軸軸封裝置的罩殼03的凹槽32中(見圖10)，并且套置于所述曲軸02上，該迷宮式密封刮油環(huán)內(nèi)側(cè)的曲軸02上還套置有甩油環(huán)04，所述罩殼03固定于船用柴油機的機體01上，從而構(gòu)成船用柴油機的曲軸軸封裝置。
[0032]再請結(jié)合參閱圖3和圖4，沿甩油環(huán)04向所述迷宮式密封刮油環(huán)的方向是潤滑油泄漏的油流方向(見圖4中箭頭所示方向)，該迷宮式密封刮油環(huán)沿油流方向的外側(cè)為推力端14，內(nèi)側(cè)為自由端13。圖3和圖4所示迷宮式密封刮油環(huán)包括有上刮油環(huán)1、下刮油環(huán)2和定位螺釘5。所述上刮油環(huán)I和下刮油環(huán)2均為半圓環(huán)形，其由螺栓3和螺母4在兩側(cè)連接起來，見圖6，該上刮油環(huán)I和下刮油環(huán)2對合連接后，中間形成用于穿置所述曲軸02的環(huán)孔12。
[0033]所述環(huán)孔12位于所述自由端13的孔段為光孔，使迷宮式密封刮油環(huán)與甩油環(huán)04以面進行貼合，這樣一方面可以提高刮油環(huán)的強度，有效地控制了罩殼03的變形，增強了罩殼03的密封性能，另外一方面在安裝過程中，對迷宮式密封刮油環(huán)和甩油環(huán)04之間的間隙要求很高，因而這部分可以用來測量兩者的間隙。
[0034]在所述環(huán)孔12位于推力端14的孔段的孔壁上設(shè)置有若干環(huán)形的節(jié)流齒15，該節(jié)流齒15在所述環(huán)孔12孔壁上所占有的長度就是所述迷宮式密封刮油環(huán)的密封段。該密封段的長度原則上受到較嚴(yán)格的限制，一般是給定的，見圖5，本實施例中，節(jié)流齒15的齒數(shù)為3排，齒間距W為6mmο
[0035]請參閱圖5，在所述節(jié)流齒15的齒與齒之間形成了一系列渦流空腔，即膨脹室，有關(guān)理論表明，膨脹室的深度對泄漏量有影響，深度越淺對減少泄漏量越有利，但深度在超過5 — IOmm的范圍以后，其相關(guān)數(shù)幾乎成為常數(shù)，就是說，深迷宮并不能提高密封性。然而考慮到大型船用柴油機潤滑油流量比較大的實際情況和通過試驗，本發(fā)明反常規(guī)地選擇了較大的深度，見圖5，所述的節(jié)流齒15的齒高H為15mm，也就是膨脹室的深度為15mm，達到了適合大型船舶柴油機的泄漏量減少最優(yōu)化的效果。
[0036]參見圖5，所述節(jié)流齒15的齒尖朝油流方向(見圖4中箭頭所示方向)傾斜30°，形成斜齒結(jié)構(gòu)，從而比直齒對提高密封效果有更有利的影響，使油介質(zhì)在膨脹室內(nèi)的擴散更加徹底，減少透氣效應(yīng)，更有利于泄漏率的降低。
[0037]在所述節(jié)流齒15的齒頂與曲軸02表面形成了多個油介質(zhì)泄漏的通道，即節(jié)流間隙，該節(jié)流間隙的形狀及尺寸不僅決定節(jié)流效果而且對隨后渦流空腔中介質(zhì)的流動狀況有顯著影響，從而直接影響密封的性能。本實施例中，所述迷宮式密封刮油環(huán)與曲軸02之間
的間隙配合為fi。
[0038]請參閱圖5，在所述的下刮油環(huán)2的下部設(shè)有多個貫穿各節(jié)流齒15之間溝槽底部的泄油孔16，本實施例中，該泄油孔16的直徑為8_，數(shù)量為3個。相應(yīng)地，請參閱圖8和圖10，所述罩殼03上設(shè)有與該泄油孔16相對應(yīng)的3><φ8的回油孔33，使刮下來的潤滑油流經(jīng)該回油孔33再回到油底殼中。
[0039]請參閱圖3和圖4，所述的迷宮式密封刮油環(huán)的外周為一圓環(huán)凸臺11，該圓環(huán)凸臺11在自由端13與推力端14之間，用于與所述罩殼03內(nèi)圈的凹槽32相配合，見圖10。
[0040]所述的定位螺釘5設(shè)于所述上刮油環(huán)I的上部，對應(yīng)地，請參閱圖9，所述罩殼03上設(shè)有相應(yīng)的缺口 31對該定位螺釘5進行限位，既能保證迷宮式密封刮油環(huán)的安裝定位，又能保證迷宮式密封刮油環(huán)不隨曲軸02轉(zhuǎn)動產(chǎn)生甩油現(xiàn)象。
[0041]本發(fā)明所述迷宮式密封刮油環(huán)安裝時，先將該迷宮式密封刮油環(huán)套在曲軸02上，扳緊螺栓3和螺母4，轉(zhuǎn)動迷宮式密封刮油環(huán)，保證迷宮式密封刮油環(huán)可以在曲軸02上自由轉(zhuǎn)動，然后安裝罩殼03，使迷宮式密封刮油環(huán)的圓環(huán)凸臺11嵌在罩殼03內(nèi)圈的凹槽32內(nèi)，將定位螺釘5安放在罩殼03的缺口 31內(nèi)，扳緊罩殼03的連接面螺栓，再扳緊罩殼03與機體01的連接螺栓。
[0042]本發(fā)明采用直通型迷宮密封結(jié)構(gòu)，使被密封的油介質(zhì)在通過曲折的節(jié)流間隙時產(chǎn)生節(jié)流效應(yīng)，利用渦流消耗油介質(zhì)的動能，降低潤滑油的壓力，從而達到了減少潤滑油向外泄漏的效果，提高了大型船用柴油機曲軸軸封裝置的密封性和工作可靠性，有效地消除了船用柴油機軸封漏油的質(zhì)量故障，減少了因軸封漏油而造成的火災(zāi)隱患、柴油機無法運轉(zhuǎn)甚至報廢等問題，也更有利于產(chǎn)品滿足相關(guān)的環(huán)保法。所述迷宮式密封刮油環(huán)具有制造組裝容易、成本低、維護方便、壽命長等優(yōu)點，尤其適用于高溫、高壓、高速和大尺寸船用柴油機的曲軸軸封裝置。
【權(quán)利要求】
1.一種迷宮式密封刮油環(huán)，安裝于船用柴油機曲軸軸封裝置的罩殼的凹槽中，其特征在于，所述密封刮油環(huán)包括有由螺栓連接起來的上刮油環(huán)和下刮油環(huán)，該上刮油環(huán)和下刮油環(huán)為半圓環(huán)形，其對合連接后中間形成用于穿置所述曲軸的環(huán)孔，該密封刮油環(huán)沿油流方向的外側(cè)為推力端，內(nèi)側(cè)為自由端，所述環(huán)孔位于該自由端的孔段為光孔，在所述環(huán)孔位于推力端的孔段的孔壁上設(shè)置有若干環(huán)形的節(jié)流齒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的迷宮式密封刮油環(huán)，其特征在于，所述的節(jié)流齒的齒高為15mm，齒間距為6mm，齒數(shù)為3，該節(jié)流齒的齒尖朝油流方向傾斜30°。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的迷宮式密封刮油環(huán)，其特征在于，所述的迷宮式密封刮油環(huán)與曲軸之間的間隙配合為
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的迷宮式密封刮油環(huán)，其特征在于，在所述的下刮油環(huán)的下部設(shè)有多個貫穿各節(jié)流齒之間溝槽底部的泄油孔，所述罩殼上設(shè)有與該泄油孔相對應(yīng)的回油孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的迷宮式密封刮油環(huán)，其特征在于，所述的泄油孔的直徑為8mm,數(shù)量為3個。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的迷宮式密封刮油環(huán)，其特征在于，所述的上刮油環(huán)的上部設(shè)有定位螺釘，所述罩殼上設(shè)有相應(yīng)的對該定位螺釘限位的缺口。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的迷宮式密封刮油環(huán)，其特征在于，所述的迷宮式密封刮油環(huán)的外周為一圓環(huán)凸臺，該圓環(huán)凸臺在自由端與推力端之間且與所述罩殼的凹槽相配合。
【文檔編號】F16J15/447GK103821944SQ201310572243
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月13日
【發(fā)明者】林海洋, 徐穎龍, 丁一 申請人:滬東重機有限公司