一种自动补偿轴线误差的端面石墨密封装置的制作方法

1.本发明涉及机械密封装置技术领域，具体涉及一种自动补偿轴线误差的端面石墨密封装置。


背景技术：

2.端面石墨密封装置也叫机械密封装置，用于高速旋转轴的密封，石墨密封装置一部分固定在机匣壳体上，一部分固定在高速转动轴上，两部分之间接触且相对高速转动，一般机匣壳体上的接触元件材料选择为石墨，高速转动轴上的接触元件材料选择为高硬度、表面粗糙非常好的钢，该接触副具有极低的摩擦系数，接触副的摩擦磨损损耗靠弹簧补偿。
3.一般端面石墨密封装置，如图1所示，由钢制摩擦环1、石墨摩擦块2、密封壳体3、弹簧4、挡板5和胶圈6组成。石墨摩擦块2、弹簧4、挡板5、胶圈6安装在密封壳体3内，密封壳体3固定在机匣壳体上，钢制摩擦环1固定在高速转动的轴上。工作时，弹簧4推动挡板5和石墨摩擦块2在密封壳体3内轴向运动，使石墨摩擦块2与摩擦环1接触且相对高速转动。如果石墨摩擦块出现磨损，弹簧4继续推动挡板5和石墨摩擦块2轴向运动，用以补偿磨损量。胶圈6保证石墨摩擦块2在移动过程中不漏油。然而该结构的石墨密封装置存在下面问题：
4.1、由于制造误差的存在，壳体轴线和转动轴之间是不同轴的，装配好的石墨密封装置轴线是偏斜的，导致石墨密封装置一端接触、一端未接触，造成漏油(如图2所示)，由于两端面仅局部接触，工作时会产生较大非正常磨损加剧泄露和影响石墨密封使用寿命。
5.2、在工作过程中(高速转动)，由于制造误差、装配误差、轴承间隙、振动的原因，还会导致石墨密封装置瞬间或持续出现图2的状态，导致漏油和异常磨损。


技术实现要素：

6.针对现有技术中的上述问题，本发明提供一种自动补偿轴线误差的端面石墨密封装置，以解决现有技术因轴线偏斜而导致漏油和异常磨损的问题。
7.本发明采用的技术方案如下：
8.一种自动补偿轴线误差的端面石墨密封装置，用于高速旋转轴的密封，包括钢制摩擦环、石墨接触单元，所述钢制摩擦环包括外球面摩擦环座以及内球面摩擦环，所述外球面摩擦环座固定于旋转轴上，所述内球面摩擦环与外球面摩擦环座之间形成仅造成二者轴线偏斜和复位的球面转动连接。
9.作为优选地，所述内球面摩擦环通过销转动连接于外球面摩擦环座上。
10.更优地，所述销的一端紧固安装于外球面摩擦环座上，另一端转动安装于内球面摩擦环上的安装槽内，防止内球面摩擦环在轴线旋转方向上转动，却不限制其它方向上的运动。
11.作为优选地，所述内球面摩擦环与外球面摩擦环座均由轴承钢制造并硬化处理而得。
12.作为优选地，所述外球面摩擦环座的外球面喷涂类金刚石涂层，以减少内球面摩
擦环与外球面摩擦环座之间的摩擦阻力和磨损。
13.作为优选地，所述内球面摩擦环的端面上设计有环形散热片，增加散热面积，以避免摩擦生热对机体的损伤。
14.作为优选地，所述石墨接触单元包括石墨摩擦块、密封壳体、弹簧、挡板和胶圈，所述石墨摩擦块、挡板、弹簧依次连接，且安装于密封壳体内，石墨摩擦块与内球面摩擦环之间形成接触副，可在除在轴线旋转方向上转动的任意方向上转动，胶圈安装在密封壳体内用于避免石墨摩擦块在移动过程中漏油。工作时，弹簧推动挡板和石墨摩擦块在密封壳体内沿旋转轴轴向运动，使石墨摩擦块与内球面摩擦环接触且相对高速转动。如果石墨摩擦块出现磨损，弹簧继续推动挡板和石墨摩擦块轴向运动，用以补偿磨损。胶圈与石墨摩擦块和密封壳体接触，保证石墨摩擦块在移动过程中不漏油。
15.综上所述，相比于现有技术，本发明具有如下优点及有益效果：
16.本发明提供的端面石墨密封装置，当出现轴线偏斜的情况时，外球面摩擦环座随转轴轴线倾斜，内球面摩擦环与石墨摩擦块接触时在弹簧的同步作用下，在外球面摩擦环座上发生转动，其轴线与外球面摩擦环座、转轴的轴线发生倾斜，且自动与石墨摩擦块端面贴紧，从而保障接触面始终接触，不漏油，同时由于摩擦环端面与石墨摩擦块端面始终平行接触，所以不会产生异常磨损，进而不会影响使用寿命。
附图说明
17.图1为现有端面石墨密封装置的结构示意图；
18.图2为现有端面石墨密封装置的接触副轴线偏斜工作状态示意图；
19.图3为本发明提供的端面石墨密封装置的结构示意图；
20.图4为本发明提供的端面石墨密封装置的接触副轴线偏斜工作状态示意图；
21.图中标号分别为：1、钢制摩擦环；11、内球面摩擦环；12、外球面摩擦环座；2、石墨摩擦块；3、密封壳体；4、弹簧；5、挡板；6、胶圈；7、销。
具体实施方式
22.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图以及各实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。
23.实施例1
24.本实施例提供一种自动补偿轴线误差的端面石墨密封装置，用于高速旋转轴的密封，包括钢制摩擦环1、石墨接触单元，其结构如图3所示，所述钢制摩擦环1包括外球面摩擦环座12以及内球面摩擦环11，所述外球面摩擦环座12固定于旋转轴上，所述内球面摩擦环11与外球面摩擦环座12之间形成仅造成二者轴线偏斜和复位的球面转动连接；所述石墨接触单元包括石墨摩擦块2、密封壳体3、弹簧4、挡板5和胶圈6，所述石墨摩擦块2、挡板5、弹簧4依次连接，且安装于密封壳体3内，石墨摩擦块2与内球面摩擦环11之间形成接触副，胶圈6安装在密封壳体3内用于避免石墨摩擦块2在移动过程中漏油。工作时，弹簧4推动挡板5和石墨摩擦块2在密封壳体3内轴向运动，使石墨摩擦块2与内球面摩擦环11接触且相对高速
转动。如果石墨摩擦块出现磨损，弹簧4继续推动挡板5和石墨摩擦块2轴向运动，用以补偿磨损。胶圈6与石墨摩擦块2和密封壳体3接触，保证石墨摩擦块2在移动过程中不漏油。
25.本实施例的石墨密封装置，当出现轴线偏斜的情况时，其工作状态如图4所示：外球面摩擦环座12随转轴轴线倾斜，内球面摩擦环11与石墨摩擦块2接触时在弹簧作用下，在外球面摩擦环座12上转动，自动与石墨摩擦块2端面贴紧，从而保障接触面始终接触，不漏油，同时由于内球面摩擦环11的端面与石墨摩擦块2的端面始终平行接触，所以不会产生异常磨损，影响使用寿命。
26.为了保证内球面摩擦环11与外球面摩擦环座12之间形成仅造成二者轴线偏斜和复位的转动球面连接，即内球面摩擦环11在除了绕旋转轴的轴线旋转方向外的其他方向上转动，本实施例采取的具体措施是：在内球面摩擦环11与外球面摩擦环座12的接触面上开设安装槽，并通过销7将内球面摩擦环11与外球面摩擦环座12连接，销7一端紧度安装在外球面摩擦环座12上，另一端转动安装在内球面摩擦环11的安装槽内。
27.为了保证钢制摩擦环1的刚度以及因变形引起的接触副摩擦系数上升，外球面摩擦环座12、内球面摩擦环11均由轴承钢制造并硬化处理。
28.为了减少内球面摩擦环11与外球面摩擦环座12之间的摩擦阻力和磨损，所述外球面摩擦环座12的外球面喷涂类金刚石涂层。
29.为了增加散热面积，以避免摩擦生热对机体的损伤，如图3的a向截面所示，所述内球面摩擦环11的端面上设计有环形散热片。
30.以上所述实施例仅表达了本技术的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。

技术特征：
1.一种自动补偿轴线误差的端面石墨密封装置，用于高速旋转轴的密封，包括钢制摩擦环(1)、石墨接触单元，其特征在于，所述钢制摩擦环(1)包括外球面摩擦环座(12)以及内球面摩擦环(11)，所述外球面摩擦环座(12)固定于旋转轴上，所述内球面摩擦环(11)与外球面摩擦环座(12)之间形成仅造成二者轴线偏斜和复位的球面转动连接。2.如权利要求1所述的自动补偿轴线误差的端面石墨密封装置，其特征在于，所述内球面摩擦环(11)通过销(7)转动连接于外球面摩擦环座(12)上。3.如权利要求2所述的自动补偿轴线误差的端面石墨密封装置，其特征在于，所述销(7)的一端紧固安装于外球面摩擦环座(12)上，另一端转动安装于内球面摩擦环(11)上的安装槽内。4.如权利要求1所述的自动补偿轴线误差的端面石墨密封装置，其特征在于，所述内球面摩擦环(11)与外球面摩擦环座(12)均由轴承钢制造并硬化处理而得。5.如权利要求1所述的自动补偿轴线误差的端面石墨密封装置，其特征在于，所述外球面摩擦环座(12)的外球面喷涂类金刚石涂层。6.如权利要求1所述的自动补偿轴线误差的端面石墨密封装置，其特征在于，所述内球面摩擦环(11)的端面上设计有环形散热片。7.如权利要求1所述的自动补偿轴线误差的端面石墨密封装置，其特征在于，所述石墨接触单元包括石墨摩擦块(2)、密封壳体(3)、弹簧(4)、挡板(5)和胶圈(6)，所述石墨摩擦块(2)、挡板(5)、弹簧(4)依次连接，且安装于密封壳体(3)内，石墨摩擦块(2)与内球面摩擦环(11)之间形成接触副，胶圈(6)安装在密封壳体(3)内用于避免石墨摩擦块(2)在移动过程中漏油。

技术总结
本发明公开了一种自动补偿轴线误差的端面石墨密封装置，涉及机械密封装置技术领域，用于高速旋转轴的密封，包括钢制摩擦环、石墨接触单元，所述钢制摩擦环包括外球面摩擦环座以及内球面摩擦环，所述外球面摩擦环座固定于旋转轴上，所述内球面摩擦环与外球面摩擦环座之间形成仅造成二者轴线偏斜和复位的球面转动连接。本发明提供的端面石墨密封装置，当出现轴线偏斜(任意方向)的情况时，内球面摩擦环与石墨摩擦块接触时在弹簧的同步作用下，由于球面结构的存在在外球面摩擦环座上发生适应轴线偏斜方向上的转动，自动与石墨摩擦块端面贴紧，从而保障接触面始终接触，不漏油，同时由于摩擦环端面与石墨摩擦块端面始终平行接触，不会产生异常磨损。不会产生异常磨损。不会产生异常磨损。


技术研发人员：单建平
受保护的技术使用者：单建平
技术研发日：2023.03.20
技术公布日：2023/8/5