一种用于主轴上的空气机封结构的制作方法

1.本发明涉及主轴密封散热结构改进设计技术领域，尤其涉及一种用于主轴上的空气机封结构。


背景技术：

2.各种输送泵或搅拌机均需要配置轴密封装置，如输送流体物料的转子泵，机械式轴密封装置是利用受压弹簧迫使随转轴运动的动环与相对静止的静环端面相互紧贴形成密封的转动副，周边的缝隙处用密封圈密封。转轴工作时动环与静环摩擦，包括动环与静环及密封圈的机封件都需承受发热磨损，转动副的散热方式通常都是用输送的介质来散热。现有的机械密封，密封副上没有开槽，没有镶嵌在金属动环上，密封副与介质接触的面积小，主要是密封腔内的常温介质油来散热。
3.现有技术中，公告号为cn103746493b的专利公开了一种应用于orc的高速透平-发电机的主轴密封装置，包括高速透平膨胀机，高速发电机和紧固螺栓，还包括高速轴封以及空气密封与冷却系统；所述高速轴封设置于所述高速透平膨胀机叶轮轮背一侧的主轴上，利用接触密封降低有机工质蒸汽的泄露；所述空气密封与冷却系统的核心是在高速轴封背侧建立高压空气室，利用泄压阀调节高压空气室的压力；所述高压空气室的空气压力为所述高速轴封提供背压，具有气体密封的功能；所述高压空气室中流动的空气既可以冷却高速轴封，还可以带走高速轴封处微量的泄漏量；本发明可以解决主轴串气所导致的高速发电机热安全以及风磨损失过大等问题。
4.上述技术方案中，高压空气室是由所述高速轴封的背面、所述主轴的外回转面以及所述端盖的内回转面之间形成的环形腔体构成，所述高压空气室的空气压力为所述高速轴封提供背压，具有气体密封的功能，所述高压空气室中流动的空气既可以冷却高速轴封，还可以带走高速轴封处微量的泄漏量。由于需要采用外置的高压气泵设备为所述空气密封与冷却系统提供高压气源，对于各种输送泵或搅拌机的主机配置而言，应用场景受限。
5.本技术为了解决上述问题之一，提供了一种用于主轴上的空气机封结构。


技术实现要素：

6.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的问题，而提出的一种用于主轴上的空气机封结构，将动密封副镶嵌在金属密封动环上，金属散热快，静密封副上开有散热槽并通过容纳腔内介质带走密封副摩擦产生的热量，弹性o型圈有效的阻断了密封副摩擦热，弹性o型圈延长了整体使用寿命。
7.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种用于主轴上的空气机封结构，该空气机封结构位于齿轮箱端和介质输送端之间的主轴上，包括套设于主轴上的机封动环座和机封静环座，所述的机封静环座套装在机封动环座外并与机封动环座之间形成容纳腔，容纳腔内安装静密封副和动密封副以及密封圈，容纳腔与介质输送端相连通，密封圈卡在静密封副或动密封副上，静密封副和动密封副之间面接触，动密封副设在所述的机封
动环座上；所述的机封静环座外套装有密封腔体，机封静环座上加工的槽孔和容纳腔被密封圈隔断，该槽孔与密封腔体的空气隔断腔相连通。
8.进一步的，如上所述的机封动环座为第一机封动环座，第一机封动环座的轴向加工环形槽以嵌装第一动密封副，机封静环座为第一机封静环座，第一机封静环座的端部搭接在第一机封动环座上，第一机封动环座和第一机封静环座的端部搭接处与第一机封静环座上的槽孔相连通。
9.进一步的，如上所述的第一机封动环座外套装有第一静密封副且第一静密封副上与第一机封静环座之间设有第一弹性o型圈。
10.进一步的，如上所述的机封静环座包括两个分别嵌装有第二静密封副的第二机封静环座，机封动环座包括第二机封动环座和套设于第二机封动环座上的第三机封动环座。
11.进一步的，如上所述的第二机封动环座和第三机封动环座的轴向分别加工环形槽以容置两个第二动密封副和两个第二弹性o型圈，第二弹性o型圈位于第二动密封副外。
12.进一步的，如上所述的机封动环座包括分别嵌装有第三动密封副的第四机封动环座和第五机封动环座，第五机封动环座套设于第四机封动环座上；所述的机封静环座为同时套设于第四机封动环座和第五机封动环座上的第三机封静环座。
13.进一步的，如上所述的第四机封动环座上套装有第三静密封副和第三弹性o型圈，第三弹性o型圈位于第四机封动环座和第三机封静环座之间，两个所述的第三静密封副之间留有间隔并与第三机封静环座上加工的槽孔相连通。
14.进一步的，如上所述的机封动环座包括同时嵌装有两个第四动密封副的第六机封动环座，机封静环座为同时套设于第六机封动环座上的第四机封静环座。
15.进一步的，如上所述的第六机封动环座的轴向加工两个环形槽以嵌装第四动密封副，第四动密封副面接触第四静密封副，第四静密封副套装在第六机封动环座上并与第四机封静环座之间设置第四弹性o型圈。
16.进一步的，如上所述的动密封副和静密封副之间为局部面接触，静密封副位于容纳腔的部分加工有散热槽，机封动环座为金属材质，机封静环座靠近齿轮箱端的端部设置骨架密封。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本装置将动密封副镶嵌在金属密封动环上，金属散热快，密封副摩擦产生的热量很快有效传递出去，静密封副上开有散热槽并通过容纳腔内介质带走密封副摩擦产生的热量，弹性o型圈隔开容纳腔和空气隔断腔，常温介质带走了大部分密封副摩擦热量，有效的阻断了密封副摩擦热，这样一来，密封腔体内则不用加油进行散热，可以靠空气散热，还能避免改进前密封腔内加油出现的泄露问题，不会污染容纳腔内的介质，弹性o型圈延长了整体使用寿命。
附图说明
18.图1为本发明的实施例一俯视图；
19.图2为图1中a-a方向剖视图；
20.图3为本发明的实施例二侧视图；
21.图4为图3中b-b方向剖视图；
22.图5为本发明的实施例三侧视图；
23.图6为图5中c-c方向剖视图；
24.图7为本发明的实施例四俯视图；
25.图8为图5中d-d方向剖视图。
26.图中：1.主轴；2.第一机封静环座；3.第二机封静环座；41.第一动密封副；42.第二动密封副；43.第三动密封副；44.第四动密封副；5.第一机封动环座；61.第一静密封副；62.第二静密封副；63.第三静密封副；64.第四静密封副；71.第一弹性o型圈；72.第二弹性o型圈；73.第三弹性o型圈；74.第四弹性o型圈；8.空气隔断腔；9.密封腔体；10.骨架密封；11.第二机封动环座；12.第三机封动环座；13.第四机封动环座；14.第五机封动环座；15.第三机封静环座；16.第六机封动环座；17.第四机封静环座。
具体实施方式
27.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“固定”、“安装”、“连接”、“设置”等，应做广义理解，例如，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当元件被认为“安装在”另一个元件上，它可以直接安装在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。
29.对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.实施例一
32.参照图1和图2所示，本发明的一种用于主轴上的空气机封结构，该空气机封结构位于齿轮箱端和介质输送端之间的主轴1上，包括套设于主轴1上的第一机封动环座5和第一机封静环座2，所述的第一机封静环座2套装在第一机封动环座5外并与第一机封动环座5之间形成容纳腔，容纳腔内安装第一静密封副61和第一动密封副41以及第一弹性o型圈71，容纳腔与介质输送端相连通，通过介质在输送过程中流动带走密封副摩擦产生的大部分热量，第一弹性o型圈71卡在第一静密封副61上，第一静密封副61和第一动密封副41之间面接触，第一动密封副41固定在所述的第一机封动环座5上；所述的第一机封静环座2外套装有密封腔体9，第一机封静环座2上加工的槽孔和容纳腔被第一弹性o型圈71隔断，阻断摩擦副产生的热量向密封腔体9传递，该槽孔与密封腔体9的空气隔断腔8相连通。
33.进一步的，第一机封动环座5和第一机封静环座2均为台阶式设计，第一机封动环
座5的轴向加工环形槽以嵌装第一动密封副41，第一机封静环座2的端部搭接在第一机封动环座5上，第一机封动环座5和第一机封静环座2的端部搭接处与第一机封静环座2上的槽孔相连通。
34.实施例二
35.参照图3和图4所示，一种用于主轴上的空气机封结构，该空气机封结构位于齿轮箱端和介质输送端之间的主轴1上，包括套设于主轴1上的第二机封动环座11和第三机封动环座12以及第二机封静环座3，第三机封动环座12套设于第二机封动环座11上，第二机封静环座3套装在第二机封动环座11和第三机封动环座12外部，第二机封静环座3和第三机封动环座12以及第二机封动环座11外部之间形成两个容纳腔，容纳腔内安装第二静密封副62和第二动密封副42以及第二弹性o型圈72，其中一个容纳腔与介质输送端相连通，通过介质在输送过程中流动带走密封副摩擦产生的大部分热量，第二弹性o型圈72卡在第二动密封副42上，第二静密封副62和第二动密封副42之间面接触，第二静密封副62嵌装在所述的第二机封静环座3上；所述的第二机封静环座3上加工的槽孔和容纳腔被第二弹性o型圈72隔断，阻断摩擦副产生的热量向槽孔传递。
36.进一步的，第二机封动环座11和第三机封动环座12的轴向分别加工环形槽以容置两个第二动密封副42和两个第二弹性o型圈72，一个第二静密封副62嵌装在第二机封静环座3上的卡槽内，另一个第二静密封副62卡装在第二机封静环座3和第二机封动环座11之间。
37.实施例三
38.参照图5和图6所示，一种用于主轴上的空气机封结构，该空气机封结构位于齿轮箱端和介质输送端之间的主轴1上，包括套设于主轴1上的第四机封动环座13和第五机封动环座14以及第三机封静环座15，第五机封动环座14套设于第四机封动环座13上，第三机封静环座15同时套装在第四机封动环座13和第五机封动环座14外部，第三机封静环座15和第五机封动环座14以及第四机封动环座13外部之间形成两个容纳腔，容纳腔内安装第三静密封副63和第三动密封副43以及第三弹性o型圈73，其中一个容纳腔与介质输送端相连通，通过介质在输送过程中流动带走密封副摩擦产生的大部分热量，第三弹性o型圈73卡在第三静密封副63上，第三静密封副63和第三动密封副43之间面接触，第三动密封副43固定在所述的第四机封动环座13上；所述的第三机封静环座15上加工的槽孔和容纳腔被第三弹性o型圈73隔断，阻断摩擦副产生的热量向槽孔传递。
39.进一步的，第四机封动环座13的一端轴向加工环形槽嵌装一个第三动密封副43，另一个第三动密封副43安装在第五机封动环座14一端的轴向环形槽与第四机封动环座13之间，第五机封动环座14套设于第四机封动环座13上。此外，所述的第四机封动环座13上套装有第三静密封副63和第三弹性o型圈73，第三弹性o型圈73位于第四机封动环座13和第三机封静环座15之间，两个所述的第三静密封副63之间留有间隔并与第三机封静环座15上加工的槽孔相连通。
40.实施例四
41.参照图7和图8所示，一种用于主轴上的空气机封结构，该空气机封结构位于齿轮箱端和介质输送端之间的主轴1上，包括套设于主轴1上的第六机封动环座16和第四机封静环座17，所述的第四机封静环座17套装在第六机封动环座16外并与第六机封动环座16之间
形成容纳腔，容纳腔内安装第四静密封副64和第四动密封副44以及第四弹性o型圈74，容纳腔与介质输送端相连通，通过介质在输送过程中流动带走密封副摩擦产生的大部分热量，第四弹性o型圈74卡在第四静密封副64上，第四静密封副64和第四动密封副44之间面接触并分别设在所述的第六机封动环座16上；所述的第四机封静环座17上加工的槽孔和容纳腔被第四弹性o型圈74隔断，阻断摩擦副产生的热量向密封腔体9传递。
42.进一步的，第六机封动环座16同时嵌装有两个第四动密封副44，具体的，第六机封动环座16的轴向加工两个环形槽以嵌装第四动密封副44，这两个轴向环形槽可以相向设置也可以反向设置，图8中的两个轴向环形槽的开口方向相反，第六机封动环座16的截面形状为工字型。
43.在上述实施例中，所述的动密封副和静密封副之间为局部面接触，静密封副位于容纳腔的部分加工有散热槽，机封动环座为金属材质，密封圈为弹性o型圈，机封静环座靠近齿轮箱端的端部设置骨架密封10，防止齿轮箱内的润滑油泄露。
44.传统的机械密封设计，密封副上没有开槽，也没有镶嵌在金属动环上，密封副与输送介质接触的面积小，主要是密封腔体9内的油来散热，即密封腔体9需要注油辅助密封副散热降温，这样存在密封腔体9内的油泄露至介质输送端的风险，如转子泵抽水长期工作后油泄漏至水中，影响水质。本发明的改进之处是，将动密封副镶嵌在金属密封动环上，由于金属散热快，密封副摩擦产生的热量很快有效传递出去，另一个静密封副上开有散热槽，介质流到槽内可以带走密封副摩擦产生的热量，弹性o型圈隔断介质输送端内的介质与密封腔体9，由于常温介质带走了大部分密封副摩擦热量，弹性o型圈有效的阻断了密封副摩擦热，延长了使用寿命，最后，传统的密封腔体9内是加油来进行散热，现在改进设计后的密封腔体9内可以不用加油，靠空气辅助散热即可使用要求。
45.本发明装置中涉及到的各部件的装配和配合关系，材质选用等为现有技术或材料，所属的技术人员根据所需的产品型号和规格，可以直接从市面购买或者订做。
46.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于主轴上的空气机封结构，该空气机封结构位于齿轮箱端和介质输送端之间的主轴上(1)，其特征在于，包括套设于主轴(1)上的机封动环座和机封静环座，所述的机封静环座套装在机封动环座外并与机封动环座之间形成容纳腔，容纳腔内安装静密封副和动密封副以及密封圈，容纳腔与介质输送端相连通，密封圈卡在静密封副或动密封副上，静密封副和动密封副之间面接触，动密封副设在所述的机封动环座上；所述的机封静环座外套装有密封腔体(9)，机封静环座上加工的槽孔和容纳腔被密封圈隔断，该槽孔与密封腔体(9)的空气隔断腔(8)相连通。2.根据权利要求1所述的一种用于主轴上的空气机封结构，其特征在于，所述的机封动环座为第一机封动环座(5)，第一机封动环座(5)的轴向加工环形槽以嵌装第一动密封副(41)，机封静环座为第一机封静环座(2)，第一机封静环座(2)的端部搭接在第一机封动环座(5)上，第一机封动环座(5)和第一机封静环座(2)的端部搭接处与第一机封静环座(2)上的槽孔相连通。3.根据权利要求2所述的一种用于主轴上的空气机封结构，其特征在于，所述的第一机封动环座(5)外套装有第一静密封副(61)且第一静密封副(61)上与第一机封静环座(2)之间设有第一弹性o型圈(71)。4.根据权利要求1所述的一种用于主轴上的空气机封结构，其特征在于，所述的机封静环座包括两个分别嵌装有第二静密封副(62)的第二机封静环座(3)，机封动环座包括第二机封动环座(11)和套设于第二机封动环座(11)上的第三机封动环座(12)。5.根据权利要求4所述的一种用于主轴上的空气机封结构，其特征在于，所述的第二机封动环座(11)和第三机封动环座(12)的轴向分别加工环形槽以容置两个第二动密封副(42)和两个第二弹性o型圈(72)，第二弹性o型圈(72)位于第二动密封副(42)外。6.根据权利要求1所述的一种用于主轴上的空气机封结构，其特征在于，所述的机封动环座包括分别嵌装有第三动密封副(43)的第四机封动环座(13)和第五机封动环座(14)，第五机封动环座(14)套设于第四机封动环座(13)上；所述的机封静环座为同时套设于第四机封动环座(13)和第五机封动环座(14)上的第三机封静环座(15)。7.根据权利要求6所述的一种用于主轴上的空气机封结构，其特征在于，所述的第四机封动环座(13)上套装有第三静密封副(63)和第三弹性o型圈(73)，第三弹性o型圈(73)位于第四机封动环座(13)和第三机封静环座(15)之间，两个所述的第三静密封副(63)之间留有间隔并与第三机封静环座(15)上加工的槽孔相连通。8.根据权利要求1所述的一种用于主轴上的空气机封结构，其特征在于，所述的机封动环座包括同时嵌装有两个第四动密封副(44)的第六机封动环座(16)，机封静环座为同时套设于第六机封动环座(16)上的第四机封静环座(17)。9.根据权利要求8所述的一种用于主轴上的空气机封结构，其特征在于，所述的第六机封动环座(16)的轴向加工两个环形槽以嵌装第四动密封副(44)，第四动密封副(44)面接触第四静密封副(64)，第四静密封副(64)套装在第六机封动环座(16)上并与第四机封静环座(17)之间设置第四弹性o型圈(74)。10.根据权利要求1-9任一所述的一种用于主轴上的空气机封结构，其特征在于，所述的动密封副和静密封副之间为局部面接触，静密封副位于容纳腔的部分加工有散热槽，机封动环座为金属材质，机封静环座靠近齿轮箱端的端部设置骨架密封(10)。

技术总结
本发明公开了一种用于主轴上的空气机封结构，该空气机封结构位于齿轮箱端和介质输送端之间，包括套设于主轴上的机封动环座和机封静环座，机封静环座套装在机封动环座外并与机封动环座之间形成容纳腔，容纳腔内安装静密封副和动密封副以及密封圈，容纳腔与介质输送端相连通，密封圈卡在静密封副或动密封副上，静密封副和动密封副之间面接触，动密封副设在所述的机封动环座上；机封静环座外套装有密封腔体，机封静环座上加工的槽孔和容纳腔被密封圈隔断，该槽孔与密封腔体的空气隔断腔相连通。本装置将动密封副镶嵌在金属密封动环上，金属散热快，静密封副上开散热槽槽并通过容纳腔内介质带走密封副摩擦产生的热量，弹性O型圈起到隔热作用。到隔热作用。到隔热作用。


技术研发人员：谭胜伟 皮佑喜 何继夫
受保护的技术使用者：湖南罗博思达环保科技有限公司
技术研发日：2023.07.11
技术公布日：2023/9/9