本發(fā)明適用于醫(yī)藥、食品以及有害介質(zhì)和危險(xiǎn)性介質(zhì)等密封技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于干摩擦工況的自冷卻機(jī)械密封裝置。

背景技術(shù)：

無論是接觸式機(jī)械密封還是非接觸式機(jī)械密封，當(dāng)冷卻潤(rùn)滑介質(zhì)充足時(shí)，機(jī)械密封具有密封性好、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。當(dāng)無冷卻潤(rùn)滑介質(zhì)時(shí)，接觸式機(jī)械密封的動(dòng)靜環(huán)處于干摩擦即接觸干滑移動(dòng)的工作狀態(tài)，此時(shí)密封端面將會(huì)產(chǎn)生大量的熱，如果產(chǎn)生的熱量無法及時(shí)散除，將會(huì)導(dǎo)致密封環(huán)的破壞，從而影響機(jī)械密封的密封性能。在醫(yī)藥、食品以及有害介質(zhì)和危險(xiǎn)性介質(zhì)等密封技術(shù)領(lǐng)域，由于外部引入的冷卻潤(rùn)滑介質(zhì)泄漏會(huì)給被密封介質(zhì)帶來衛(wèi)生和安全問題，因此要求機(jī)械密封須能滿足干滑移動(dòng)的運(yùn)轉(zhuǎn)要求。

動(dòng)靜環(huán)干滑移動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)主要引起兩個(gè)問題，即機(jī)械密封環(huán)的自潤(rùn)滑問題以及密封端面在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生熱量的消除問題。目前，采用石墨材料制作的密封環(huán)具有良好的自潤(rùn)滑性，在機(jī)械密封領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。但即使采用石墨材料，機(jī)械密封摩擦副在干滑移動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，密封端面仍然會(huì)產(chǎn)生大量的熱，可能會(huì)導(dǎo)致密封環(huán)的破壞，從而嚴(yán)重影響機(jī)械密封的密封性能和可靠性，而且隨著旋轉(zhuǎn)速度的提高，密封端面產(chǎn)生的熱量會(huì)進(jìn)一步增大。因此，解決密封端面散熱問題，是解決機(jī)械密封密封環(huán)干滑移動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種適用于干摩擦工況的自冷卻機(jī)械密封裝置。本發(fā)明能夠及時(shí)消除密封端面產(chǎn)生的熱量，確保機(jī)械密封的綜合性能，且冷卻效果隨著轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的提高而增強(qiáng)。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

一種適用于干摩擦工況的自冷卻機(jī)械密封裝置，包括設(shè)置在轉(zhuǎn)軸上并構(gòu)成摩擦副的動(dòng)環(huán)和靜環(huán)，所述動(dòng)環(huán)和/或靜環(huán)的密封端面上設(shè)置有沿密封端面周向分布的圓環(huán)狀的消熱降壓槽，所述消熱降壓槽的槽深≥0.5mm；本裝置還包括設(shè)置在轉(zhuǎn)軸上并向密封端面一側(cè)吹風(fēng)的風(fēng)冷裝置。

優(yōu)選的，所述消熱降壓槽的槽寬占密封端面徑向長(zhǎng)度的比例≤0.2，消熱降壓槽的數(shù)量≥1，且所述消熱降壓槽與密封端面同心設(shè)置。

優(yōu)選的，所述動(dòng)環(huán)的密封端面的外側(cè)邊緣處以及內(nèi)側(cè)邊緣處均設(shè)置有沿圓周方向均布的導(dǎo)流散熱槽。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述導(dǎo)流散熱槽在動(dòng)環(huán)密封端面的外側(cè)邊緣以及內(nèi)側(cè)邊緣上的設(shè)置數(shù)量均≥4個(gè)，且設(shè)置在外側(cè)邊緣上的導(dǎo)流散熱槽與設(shè)置在內(nèi)側(cè)邊緣上的導(dǎo)流散熱槽交錯(cuò)排布；所述導(dǎo)流散熱槽的槽深即導(dǎo)流散熱槽沿密封端面的徑向深度占動(dòng)環(huán)密封端面的徑向長(zhǎng)度的比例≤0.2。

優(yōu)選的，本裝置包括與所述動(dòng)環(huán)相配合的補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，所述補(bǔ)償機(jī)構(gòu)至少包括與動(dòng)環(huán)相連接并驅(qū)動(dòng)動(dòng)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)的彈簧座；所述風(fēng)冷裝置即為設(shè)置在彈簧座上并在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)向密封端面一側(cè)的吹風(fēng)扇葉或冷卻凸肋或冷卻凹槽。

優(yōu)選的，所述冷卻凹槽沿著彈簧座的外圓周面均勻排布。

優(yōu)選的，所述冷卻凹槽為V型槽或Y型槽。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述補(bǔ)償機(jī)構(gòu)包括彈簧座、補(bǔ)償彈簧以及推板，所述彈簧座通過聯(lián)接件與轉(zhuǎn)軸固接，所述彈簧座的朝向所述動(dòng)環(huán)的一側(cè)設(shè)置有凹部，所述補(bǔ)償彈簧和推板均設(shè)置在彈簧座的凹部中，且補(bǔ)償彈簧的一端與彈簧座凹部相連接，另一端與推板相連接；所述動(dòng)環(huán)的一端套入在彈簧座的凹部中，且動(dòng)環(huán)設(shè)置在推板背離補(bǔ)償彈簧的一側(cè)；所述彈簧座上設(shè)置有限位臂，所述限位臂與設(shè)置在動(dòng)環(huán)外側(cè)壁面上的軸向滑槽構(gòu)成滑動(dòng)配合。

優(yōu)選的，所述動(dòng)環(huán)的密封端面的外側(cè)邊緣處以及內(nèi)側(cè)邊緣處均設(shè)置有沿圓周方向均布的導(dǎo)流散熱槽，設(shè)置在動(dòng)環(huán)外側(cè)壁面上的軸向滑槽由其中至少一個(gè)導(dǎo)流散熱槽構(gòu)成。

優(yōu)選的，所述風(fēng)冷裝置為套設(shè)固定在轉(zhuǎn)軸上的風(fēng)扇。

本發(fā)明的有益效果在于：

1)本發(fā)明在動(dòng)環(huán)或靜環(huán)的密封端面上設(shè)置有至少一個(gè)沿密封端面周向分布的圓環(huán)狀的消熱降壓槽。由于消熱降壓槽具有≥0.5mm的槽深以及一定的槽寬，因此消熱降壓槽不但減少了摩擦面積，而且槽中能夠貯存一定量的隔熱氣體，從而可有效地降低熱量在密封環(huán)端面的積累，由此減少熱量對(duì)密封性能的影響。

此外，消熱降壓槽的設(shè)置可以增大氣流在密封端面之間的阻力，從而具有顯著的節(jié)流作用，不但能夠有效地降低氣體在密封端面之間的過流量，而且也降低了密封端面低壓側(cè)所承受的壓力。

2)本發(fā)明在動(dòng)環(huán)的內(nèi)外側(cè)均設(shè)置有沿周向均布的導(dǎo)流散熱槽，導(dǎo)流散熱槽的形狀可引導(dǎo)流體在槽面處流動(dòng)，從而可增強(qiáng)密封環(huán)內(nèi)側(cè)或外側(cè)處的流體流動(dòng)狀況，流動(dòng)性較強(qiáng)的流體可以帶走更多的熱量，從而導(dǎo)流散熱槽可以有效地減少密封端面的摩擦熱，有助于密封環(huán)的散熱和降溫。

3)本發(fā)明中還設(shè)置有向密封端面一側(cè)吹風(fēng)的風(fēng)冷裝置，所述風(fēng)冷裝置固定設(shè)置在轉(zhuǎn)軸上，則當(dāng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)且摩擦副開始工作時(shí)，風(fēng)冷裝置便及時(shí)地向摩擦副吹風(fēng)冷卻，從而本發(fā)明裝置在不增加其他冷卻系統(tǒng)的前提下，依靠自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，有效地降低了密封環(huán)端面產(chǎn)生的熱量，滿足了干滑移動(dòng)的運(yùn)轉(zhuǎn)要求，且其冷卻效果隨著轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的提高而增強(qiáng)。

4)本發(fā)明中的風(fēng)冷裝置既可以設(shè)置為獨(dú)立的風(fēng)扇，也可以設(shè)置為帶有冷卻凹槽的彈簧座。設(shè)置有冷卻凹槽的彈簧座和/或風(fēng)扇可隨著轉(zhuǎn)軸一起旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)過程中，帶有冷卻凹槽的彈簧座或扇葉為密封端面提供風(fēng)冷，從而降低密封端面的溫度，從而確保機(jī)械密封的密封環(huán)干滑移動(dòng)的可靠運(yùn)轉(zhuǎn)。

5)本發(fā)明特別適用于機(jī)械密封的干摩擦工況或者無潤(rùn)滑冷卻介質(zhì)的工作場(chǎng)合，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且具有較高的經(jīng)濟(jì)性。本發(fā)明不但可有效降低密封環(huán)以及密封端面的溫度，而且降低了干摩擦對(duì)石墨環(huán)性能的要求，對(duì)提高機(jī)械密封的壽命具有重要作用。

附圖說明

圖1為機(jī)械密封裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1的局部放大圖。

圖3為動(dòng)環(huán)的密封端面示意圖。

圖4為外側(cè)帶V型冷卻凹槽的彈簧座三維結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為外側(cè)帶Y型冷卻凹槽的彈簧座三維結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)記符號(hào)的含義如下：

10—轉(zhuǎn)軸 20—?jiǎng)迎h(huán) 21-動(dòng)環(huán)膠圈 30-靜環(huán) 31-靜環(huán)膠圈

40-法蘭 50-補(bǔ)償機(jī)構(gòu) 51-彈簧座 511-限位臂

52-補(bǔ)償彈簧 53-推板 54-聯(lián)接件

60/60A/70/70A-冷卻凹槽 61/71-彈簧座外壁面

A-消熱降壓槽 B-密封端面 C-導(dǎo)流散熱槽

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。

如圖1所示，一種適用于干摩擦工況的自冷卻機(jī)械密封裝置，包括設(shè)置在轉(zhuǎn)軸10上并構(gòu)成摩擦副的動(dòng)環(huán)20和靜環(huán)30，所述動(dòng)環(huán)20和/或靜環(huán)30的密封端面上設(shè)置有沿密封端面周向分布的圓環(huán)狀的消熱降壓槽A，所述消熱降壓槽A的槽深≥0.5mm；本裝置還包括設(shè)置在轉(zhuǎn)軸10上并向密封端面一側(cè)吹風(fēng)的風(fēng)冷裝置。

如圖3所示，所述消熱降壓槽A的槽寬占密封端面徑向長(zhǎng)度的比例≤0.2，消熱降壓槽A的數(shù)量設(shè)置為一個(gè)。當(dāng)然消熱降壓槽A的數(shù)量可以設(shè)置為兩個(gè)、三個(gè)或者更多個(gè)，且多個(gè)消熱降壓槽A均與密封端面同心設(shè)置。

如圖3所示，所述動(dòng)環(huán)20的密封端面的外側(cè)邊緣處以及內(nèi)側(cè)邊緣處均設(shè)置有沿圓周方向均布的導(dǎo)流散熱槽C，所述導(dǎo)流散熱槽C的槽長(zhǎng)方向與轉(zhuǎn)軸10的軸向平行，導(dǎo)流散熱槽C的槽長(zhǎng)可以等于動(dòng)環(huán)20的軸向長(zhǎng)度，也可以設(shè)置為小于動(dòng)環(huán)20的軸向長(zhǎng)度。所述導(dǎo)流散熱槽C在動(dòng)環(huán)密封端面的外側(cè)邊緣以及內(nèi)側(cè)邊緣上的設(shè)置數(shù)量均≥4個(gè)，且設(shè)置在外側(cè)邊緣上的導(dǎo)流散熱槽C與設(shè)置在內(nèi)側(cè)邊緣上的導(dǎo)流散熱槽C交錯(cuò)排布，即設(shè)置在外側(cè)邊緣上的導(dǎo)流散熱槽C與設(shè)置在內(nèi)側(cè)邊緣上的導(dǎo)流散熱槽C不在同一條直徑上。所述導(dǎo)流散熱槽C的槽深即導(dǎo)流散熱槽C沿密封端面的徑向深度占動(dòng)環(huán)密封端面的徑向長(zhǎng)度的比例≤0.2。

如圖1、4、5所示，本裝置包括與所述動(dòng)環(huán)20相配合的補(bǔ)償機(jī)構(gòu)50，所述補(bǔ)償機(jī)構(gòu)50至少包括與動(dòng)環(huán)20相連接并驅(qū)動(dòng)動(dòng)環(huán)20轉(zhuǎn)動(dòng)的彈簧座51；所述風(fēng)冷裝置即為設(shè)置在彈簧座51上并在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)向密封端面一側(cè)的吹風(fēng)扇葉或冷卻凸肋或冷卻凹槽。

如圖4、5所示，所述冷卻凹槽60、冷卻凹槽60A、冷卻凹槽70以及冷卻凹槽70A沿著彈簧座51的外圓周面均勻排布。

如圖4所示，所述冷卻凹槽60、冷卻凹槽60A的形狀完全相同，且均為V型槽。如圖5所示，所述冷卻凹槽70、冷卻凹槽70A的形狀也完全相同，且均為Y型槽。

如圖2所示，所述補(bǔ)償機(jī)構(gòu)50包括彈簧座51、補(bǔ)償彈簧52以及推板53，所述彈簧座51通過聯(lián)接件54與轉(zhuǎn)軸10固接，所述彈簧座51的朝向所述動(dòng)環(huán)20的一側(cè)設(shè)置有凹部，所述補(bǔ)償彈簧52和推板53均設(shè)置在彈簧座51的凹部中，且補(bǔ)償彈簧52的一端與彈簧座51凹部相連接，另一端與推板53相連接；所述動(dòng)環(huán)20的一端套入在彈簧座51的凹部中，且動(dòng)環(huán)20設(shè)置在推板53背離補(bǔ)償彈簧52的一側(cè)；所述彈簧座51上設(shè)置有限位臂511，所述限位臂511與設(shè)置在動(dòng)環(huán)20外側(cè)壁面上的軸向滑槽構(gòu)成滑動(dòng)配合。

如圖1、2所示，所述軸向滑槽可以直接采用設(shè)置在密封端面外側(cè)邊緣處的導(dǎo)流散熱槽C，此時(shí)導(dǎo)流散熱槽C沿著動(dòng)環(huán)20的外壁面貫穿設(shè)置，導(dǎo)流散熱槽C起到防轉(zhuǎn)凹槽的作用，即動(dòng)環(huán)20在限位臂511的作用下只能沿轉(zhuǎn)軸10的軸向移動(dòng)，而不能在圓周方向相對(duì)轉(zhuǎn)軸10發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。

如圖1所示，所述風(fēng)冷裝置也可以設(shè)置為套設(shè)固定在轉(zhuǎn)軸10上的風(fēng)扇80。需要說明的是，風(fēng)扇80與彈簧座51上的冷卻凹槽可以同時(shí)設(shè)置，也可以僅單獨(dú)設(shè)置風(fēng)扇80，或者僅單獨(dú)設(shè)置彈簧座51上的冷卻凹槽。