專利名稱：雙環(huán)帶螺旋槽端面密封的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)軸的軸端密封裝置，尤其是用于各種壓縮機(jī)、泵、反應(yīng)釜攪拌器等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的非接觸式螺旋槽端面密封裝置。
到目前為止，文獻(xiàn)中已有的單向螺旋槽端面密封都只有一個(gè)平面環(huán)帶，該環(huán)帶或者位于螺旋槽的內(nèi)側(cè)，或者位于螺旋槽的外側(cè)?，F(xiàn)根據(jù)圖1～圖4分別說明如下。
圖1為平面環(huán)帶在內(nèi)側(cè)的單向螺旋槽端面密封的旋轉(zhuǎn)非補(bǔ)償環(huán)，其旋向?yàn)轫槙r(shí)針方向。這是一種流體動(dòng)靜壓結(jié)合型螺旋槽端面密封，主要用作干式氣體密封(見USA.Patant 4,212,475)。
圖2也是平面環(huán)帶在內(nèi)側(cè)的單向螺旋槽端面密封的旋轉(zhuǎn)非補(bǔ)償環(huán)，不過其旋向與圖1相反，為逆時(shí)針方向。這是一種純流體動(dòng)壓型螺旋槽端面密封(見Journal ofLubrication Technology，April，1968，P.450)。
圖3所示為平面環(huán)帶位于螺旋槽外側(cè)的單向螺旋槽端面密封的旋轉(zhuǎn)非補(bǔ)償環(huán)，其旋向?yàn)槟鏁r(shí)針方向。這種密封是流體動(dòng)靜壓結(jié)合型的上游泵汲螺旋槽端面密封(見USA.Patant 4,290,611)。
圖4所示也是平面環(huán)帶位于螺旋槽外側(cè)的單向螺旋槽端面密封的旋轉(zhuǎn)非補(bǔ)償環(huán)，不過其旋向與圖3相反，為順時(shí)針方向。這是一種純流體動(dòng)壓型單向螺旋槽端面密封(見Journal of Lubrication Technology，April，1968，P.450)。
以上所述文獻(xiàn)中已有的單向螺旋槽端面密封都只有一個(gè)平面環(huán)帶，它或者位于螺旋槽的內(nèi)側(cè)，或者位于螺旋槽的外側(cè)。在純流體動(dòng)壓型密封中，該平面環(huán)帶起防止二次泄漏和停車密封作用；在流體動(dòng)靜壓結(jié)合型密封中，該平面環(huán)帶起節(jié)流和停車密封作用。這些密封的不足之處是第一，密封流體中若存在尺度小于螺旋槽深度h1與端面間隙h2之和h0但大于端面間隙h2的顆粒雜質(zhì)(見圖5)，則會(huì)造成密封端面的磨粒磨損；第二，對(duì)于純流體動(dòng)壓型單向螺旋槽端面密封而言，密封平衡比b的選擇受到停車密封性能的限制(b=(R32-Rb2)/(R32-Ro2)]]>，見附圖6和附圖7)。
本發(fā)明的目的在于提出一種新型螺旋槽端面密封，以克服上述密封的缺點(diǎn)，從而具有更佳的防顆粒性能和停車密封性能，密封平衡比的選擇余地更大。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)軸的軸端密封裝置，由補(bǔ)償環(huán)、非補(bǔ)償環(huán)、副密封圈、彈簧、防轉(zhuǎn)銷、靜密封圈、軸套、殼體等組成，其特征是在非補(bǔ)償環(huán)的密封端面上設(shè)置一組螺旋槽，在螺旋槽的外側(cè)和內(nèi)側(cè)各有一平面環(huán)帶；補(bǔ)償環(huán)密封端面的外徑大于螺旋槽的外徑，補(bǔ)償環(huán)密封端面的內(nèi)徑小于螺旋槽的內(nèi)徑，從而形成帶有雙環(huán)帶的螺旋槽端面密封。
端面上的螺旋槽既可以是單向螺旋槽，又可以是人字螺旋槽。
端面上螺旋槽的型線可以是除同心圓(螺旋角α＝0°)或徑向直線(螺旋角α＝90°)以外的任何曲線或直線，螺旋角α既可以是恒定的，又可以是變化的，其范圍為0°＜α＜90°。
內(nèi)環(huán)帶或外環(huán)帶的徑向?qū)挾确秶鸀?.1～15mm。
該密封可與浮環(huán)密封組合在一起成為浮環(huán)-螺旋槽端面組合密封。
與已有的單環(huán)帶單向螺旋槽端面密封相比，本發(fā)明有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)第一，雙環(huán)帶中的一個(gè)環(huán)帶可以起防顆粒壩的作用，防止尺度小于螺旋槽深度h1與端面間隙h2之和h0，但大于端面間隙h2的顆粒雜質(zhì)進(jìn)入密封端面之間而引起磨粒磨損。第二，停車密封效果更佳。第三，由于停車密封性能的改進(jìn)，密封端面平衡比b選取的余地更大，特別是對(duì)純流體動(dòng)壓型密封來說這一點(diǎn)更為重要。第四，純流體動(dòng)壓型的雙環(huán)帶螺旋槽端面密封與浮環(huán)密封組合在一起之后，可以發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)高速、高壓、微內(nèi)漏、微磨損和長壽命。第五，本發(fā)明密封的適用范圍更廣既可以是純流體動(dòng)壓型的，又可以是流體動(dòng)靜壓結(jié)合型的；既可以由內(nèi)側(cè)向外側(cè)泵汲，又可以由外側(cè)向內(nèi)側(cè)泵汲；既可以上游泵汲，又可以下游泵汲；既可以液體潤滑，又可以氣體潤滑。
現(xiàn)對(duì)


如下
圖1是單環(huán)帶在內(nèi)側(cè)的流體動(dòng)靜壓結(jié)合型單向螺旋槽端面密封。
圖2是單環(huán)帶在內(nèi)側(cè)的純流體動(dòng)壓型單向螺旋槽端面密封。
圖3是單環(huán)帶在外側(cè)的流體動(dòng)靜壓結(jié)合型上游泵汲單向螺旋槽端面密封。
圖4是單環(huán)帶在外側(cè)的純流體動(dòng)壓型單向螺旋槽端面密封。
圖5是螺旋槽深度與端面間隙示意圖。
圖6是雙環(huán)帶螺旋槽端面密封結(jié)構(gòu)視圖。
圖7是浮環(huán)-雙環(huán)帶螺旋槽端面組合密封結(jié)構(gòu)視圖。
圖8是雙環(huán)帶單向螺旋槽端面密封的非補(bǔ)償環(huán)端面視圖。
圖9是雙環(huán)帶人字螺旋槽端面密封的非補(bǔ)償環(huán)端面視圖。
圖10是螺旋槽型線示意圖。
在以上附圖中，符號(hào)含義如下h1-螺旋槽深度。
h2-端面間隙。
h0-螺旋槽深度h1與端面間隙h2之和，h0＝h1+h2。
Rb-密封平衡半徑。
R1-螺旋槽內(nèi)半徑。
R2-螺旋槽外半徑。
Rh-人字螺旋槽中正反螺旋槽交匯半徑。
R0-補(bǔ)償環(huán)端面內(nèi)半徑。
R8-補(bǔ)償環(huán)端面外半徑。
α-螺旋角。
b-密封平衡比，b=(R32-Rb2)/(R32-Ro2).]]>。
下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖6是實(shí)施本發(fā)明的雙環(huán)帶螺旋槽端面密封的結(jié)構(gòu)視圖。該密封由非補(bǔ)償環(huán)1、補(bǔ)償環(huán)2、副密封圈3、彈簧4、推環(huán)5、防轉(zhuǎn)銷6、殼體7、軸套8、旋轉(zhuǎn)軸9和靜止密封圈10組成。其特征在于在非補(bǔ)償環(huán)1上與補(bǔ)償環(huán)2相配合的密封端面上加工一組螺旋槽；補(bǔ)償環(huán)密封端面的內(nèi)半徑R0小于螺旋槽的內(nèi)半徑R1，其外半徑R3大于螺旋槽的外半徑R2。R1與R0之間的平面環(huán)帶為內(nèi)環(huán)帶，R3與R2之間的平面環(huán)帶為外環(huán)帶。當(dāng)該密封作為下游泵汲的流體動(dòng)靜壓結(jié)合型密封而工作時(shí)，密封流體被由外向內(nèi)泵汲，此時(shí)內(nèi)環(huán)帶起節(jié)流和停車密封作用，外環(huán)帶則主要起防顆粒的作用兼起停車密封作用。
圖7是本發(fā)明浮環(huán)-雙環(huán)帶螺旋槽端面組合密封的結(jié)構(gòu)視圖。浮環(huán)密封位于大氣側(cè)，起節(jié)流作用。雙環(huán)帶螺旋槽端面密封位于被密封氣體側(cè)，它是作為由內(nèi)向外上游泵汲的純流體動(dòng)壓型密封而工作的，其內(nèi)環(huán)帶起停車密封和防止二次泄漏的作用，外環(huán)帶則主要起防顆粒作用兼起停車密封作用。該組合密封的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)高速、高壓、微內(nèi)漏、微磨損和長壽命。
在本發(fā)明雙環(huán)帶螺旋槽端面密封中，螺旋槽既可以是單向螺旋槽(見圖8)，又可以是人字螺旋槽(見圖9)。
在本發(fā)明雙環(huán)帶螺旋槽端面密封中，螺旋槽的型線可以是除同心圓(螺旋角α＝0°)或徑向直線(螺旋角α＝90°)以外的任何曲線或直線，例如等角螺旋線(即對(duì)數(shù)螺旋線)、阿基米德螺旋線、圓弧線、斜直線等等。螺旋角的定義(參照?qǐng)D10)如下設(shè)任何形式的曲線(或直線)從內(nèi)徑R1處的A點(diǎn)(或A′點(diǎn))開始，到外徑R2處的B點(diǎn)(或B′點(diǎn))為止，在R1與R2之間的任意半徑R處的同心圓與該曲線相交于P點(diǎn)(或P′點(diǎn))，在該點(diǎn)曲線的切線(或直線本身)與同心圓的切線之間的夾角α即定義為螺旋角。從密封性能方面看，等角螺旋線是最佳的；從制造方面看，斜直線是最簡單的。
在本發(fā)明雙環(huán)帶螺旋槽端面密封中，非補(bǔ)償環(huán)可以是旋轉(zhuǎn)的，也可以是靜止的。密封的總體布局除上述的浮環(huán)-雙環(huán)帶螺旋槽端面組合密封之外，還可以有多種方式單端面密封、雙端面密封、兩級(jí)串聯(lián)密封和三級(jí)串聯(lián)密封等。從工作原理來看，本發(fā)明的密封既可以是純流體動(dòng)壓型的，又可以是流體動(dòng)靜壓結(jié)合型的；既可以上游泵汲，又可以下游泵汲；既可以由內(nèi)向外泵汲，又可以由外向內(nèi)泵汲；既可以液體潤滑，又可以氣體潤滑。本發(fā)明可用于各種壓縮機(jī)、泵、反應(yīng)釜攪拌器等旋轉(zhuǎn)軸的軸端密封。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)軸的軸端密封裝置，由補(bǔ)償環(huán)、非補(bǔ)償環(huán)、副密封圈、彈簧、防轉(zhuǎn)銷、靜密封圈、軸套、殼體等組成，其特征是在非補(bǔ)償環(huán)的密封端面上設(shè)置一組螺旋槽，在螺旋槽的外側(cè)和內(nèi)側(cè)各有一平面環(huán)帶；補(bǔ)償環(huán)密封端面的外徑大于螺旋槽的外徑，補(bǔ)償環(huán)密封端面的內(nèi)徑小于螺旋槽的內(nèi)徑，從而形成帶有雙環(huán)帶的螺旋槽端面密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙環(huán)帶螺旋槽端面密封，其特征是端面上的螺旋槽既可以是單向螺旋槽，又可以是人字螺旋槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙環(huán)帶螺旋槽端面密封，其特征是端面上螺旋槽的型線可以是除同心圓(螺旋角α＝0°)或徑向直線(螺旋角α＝90°)以外的任阿曲線或直線，螺旋角α既可以是恒定的，又可以是變化的，其范圍為0°＜α＜90°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙環(huán)帶螺旋槽端面密封，其特征是內(nèi)環(huán)帶或外環(huán)帶的徑向?qū)挾确秶鸀?.1～15mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙環(huán)帶螺旋槽端面密封，其特征是該密封可與浮環(huán)密封組合在一起成為浮環(huán)-螺旋槽端面組合密封。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙環(huán)帶螺旋槽端面密封，其特征是在非補(bǔ)償環(huán)的密封端面上設(shè)置一組螺旋槽，在螺旋槽的外側(cè)和內(nèi)側(cè)各有一平面環(huán)帶；補(bǔ)償環(huán)端面的外徑大于螺旋槽的外徑，其內(nèi)徑小于螺旋槽的內(nèi)徑，從而形成帶有雙環(huán)帶的螺旋槽端面密封。其主要優(yōu)點(diǎn)是具有更佳的防顆粒性能和停車密封性能，密封平衡比的選擇余地更大。該密封可與浮環(huán)密封組合在一起成為浮環(huán)-螺旋槽端面組合密封。該密封可以用于各種旋轉(zhuǎn)軸的軸端密封。
文檔編號(hào)F16J15/40GK1147598SQ9610861
公開日1997年4月16日 申請(qǐng)日期1996年6月22日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月22日
發(fā)明者王玉明, 李克永 申請(qǐng)人:王玉明, 李克永