專利名稱：帶變速裝置的自驅(qū)動(dòng)式中間旋轉(zhuǎn)環(huán)機(jī)械密封的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
帶變速裝置的自驅(qū)動(dòng)式中間旋轉(zhuǎn)環(huán)機(jī)械密封技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型屬于旋轉(zhuǎn)機(jī)器的一種軸向端面密封裝置，特別涉及一種帶變速裝置的自驅(qū)動(dòng)式中間旋轉(zhuǎn)環(huán)機(jī)械密封，可用于壓縮機(jī)、膨脹機(jī)、分離機(jī)、泵、反應(yīng)釜等旋轉(zhuǎn)類機(jī)器的軸向端面密封。
背景技術(shù)：
[0002]公知的流體端面機(jī)械密封，其核心構(gòu)件為面對(duì)面設(shè)置的動(dòng)環(huán)和靜環(huán)，通過動(dòng)環(huán)的密封面和靜環(huán)的密封直接接觸或小間隙分離實(shí)現(xiàn)介質(zhì)的密封。傳統(tǒng)機(jī)械密封的動(dòng)環(huán)與被密封機(jī)組的旋轉(zhuǎn)軸同步旋轉(zhuǎn)，而靜環(huán)固定在機(jī)座上周向靜止，動(dòng)、靜環(huán)兩密封端面之間的相對(duì)轉(zhuǎn)速即為被密封機(jī)組旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速。這樣導(dǎo)致的結(jié)果是兩密封面之間的相對(duì)轉(zhuǎn)速完全由被密封機(jī)組旋轉(zhuǎn)軸決定，無法進(jìn)行調(diào)控。使得密封面相對(duì)轉(zhuǎn)速嚴(yán)重影響密封的正常使用，特別是高速和低速機(jī)組軸向端面密封的穩(wěn)定性。例如，接觸式機(jī)械密封在高速狀態(tài)下密封面間相對(duì)轉(zhuǎn)速過高，導(dǎo)致密封面摩擦、磨損、發(fā)熱、變形等現(xiàn)象嚴(yán)重，密封性能迅速下降，甚至不能正常工作；而非接觸式機(jī)械密封在低轉(zhuǎn)速狀態(tài)下端面間流體膜不能生成足夠的開啟力和剛度，無法保證密封面的正常分離及間隙的穩(wěn)定性；另外當(dāng)被密封機(jī)組旋轉(zhuǎn)軸速度波動(dòng)時(shí)，特別是啟、停時(shí)，密封面間的接觸狀況更是急劇惡化。[0003]通過在動(dòng)、靜環(huán)之間增加中間旋轉(zhuǎn)環(huán)的方式，改變機(jī)械密封兩密封面之間的相對(duì)轉(zhuǎn)速，是一種行之有效的密封面相對(duì)轉(zhuǎn)速調(diào)控方法。但是，對(duì)于中間旋轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速的調(diào)整和控制是一個(gè)難點(diǎn)問題。[0004]在此，提出一種帶變速裝置的自驅(qū)動(dòng)式中間旋轉(zhuǎn)環(huán)機(jī)械密封，通過設(shè)置一個(gè)變速裝置，并將變速后所得轉(zhuǎn)速輸出到中間旋轉(zhuǎn)環(huán)的自驅(qū)動(dòng)式中間旋轉(zhuǎn)環(huán)機(jī)械密封。其特點(diǎn)是 通過一個(gè)變速裝置來主動(dòng)調(diào)整中間旋轉(zhuǎn)環(huán)的轉(zhuǎn)速，從而使不同轉(zhuǎn)速機(jī)組密封端面都能獲得一個(gè)合適的相對(duì)旋轉(zhuǎn)速度，擺脫被密封機(jī)組轉(zhuǎn)速對(duì)密封性能的影響，提升機(jī)械密封的穩(wěn)定性和使用壽命。 發(fā)明內(nèi)容[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種帶變速裝置的自驅(qū)動(dòng)式中間旋轉(zhuǎn)環(huán)機(jī)械密封。[0006]本實(shí)用新型為一種帶變速裝置的自驅(qū)動(dòng)式中間旋轉(zhuǎn)環(huán)機(jī)械密封，總體主要由機(jī)械密封部分、變速裝置部分和若干傳動(dòng)連接件構(gòu)成。具體主要由動(dòng)環(huán)I、中間旋轉(zhuǎn)環(huán)2、靜環(huán) 3、傳動(dòng)軸套4、變速裝置5、機(jī)座6、傳動(dòng)輪Z1、傳動(dòng)輪Z2、傳動(dòng)輪Z3、傳動(dòng)輪Z4、輸入軸II、 輸出軸III等構(gòu)成。其中機(jī)械密封部分包括動(dòng)環(huán)I、中間旋轉(zhuǎn)環(huán)2、靜環(huán)3 ;變速裝置部分包括變速裝置5、輸入軸II、輸出軸III ;傳動(dòng)連接件包括傳動(dòng)輪Zl、傳動(dòng)輪Z2、傳動(dòng)輪Z3、傳動(dòng)輪Z4、傳動(dòng)軸套4。[0007]傳動(dòng)輪Zl周向固定在軸I上，軸I為被密封機(jī)組旋轉(zhuǎn)軸，傳動(dòng)輪Z2周向固定在軸 II上，傳動(dòng)輪Zl為主動(dòng)輪，帶動(dòng)從動(dòng)輪Z2旋轉(zhuǎn)；傳動(dòng)輪Z3周向固定在軸III上，傳動(dòng)輪TA周向固定在傳動(dòng)軸套4上，傳動(dòng)輪Z3為主動(dòng)輪，帶動(dòng)從動(dòng)輪Z4旋轉(zhuǎn)，傳動(dòng)輪Z4、傳動(dòng)軸套4、中間旋轉(zhuǎn)環(huán)2三者周向固定并同步旋轉(zhuǎn),傳動(dòng)軸套4空套在軸I上。[0008]本實(shí)用新型主要采用以下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型一種帶變速裝置的自驅(qū)動(dòng)式中間旋轉(zhuǎn)環(huán)機(jī)械密封，是在以密封端面相對(duì)設(shè)置的由被密封旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)的動(dòng)環(huán)I和靜環(huán) 3之間，設(shè)置有兩端面分別與動(dòng)環(huán)I和靜環(huán)3相對(duì)且具有轉(zhuǎn)速差的中間旋轉(zhuǎn)環(huán)2，該中間旋轉(zhuǎn)環(huán)2由具有主驅(qū)動(dòng)軸I的變速裝置5驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，變速裝置5的輸入軸II與主驅(qū)動(dòng)軸I由傳動(dòng)輪Zl、傳動(dòng)輪Z2傳動(dòng)連接，輸出軸III通過傳動(dòng)輪Z3、傳動(dòng)輪TA與傳動(dòng)軸套4傳動(dòng)連接， 傳動(dòng)輪Z4、傳動(dòng)軸套4、中間旋轉(zhuǎn)環(huán)2三者周向固定并同步旋轉(zhuǎn),傳動(dòng)軸套4與中間旋轉(zhuǎn)環(huán) 2傳動(dòng)連接。[0009]在本實(shí)用新型上述一種帶變速裝置的自驅(qū)動(dòng)式中間旋轉(zhuǎn)環(huán)機(jī)械密封中，所說變速裝置5的主驅(qū)動(dòng)軸，可以為由獨(dú)立動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)的方式，但優(yōu)選的是直接采用該被密封的旋轉(zhuǎn)軸I，利用機(jī)器旋轉(zhuǎn)軸自身的動(dòng)力，經(jīng)變速裝置5驅(qū)動(dòng)該中間旋轉(zhuǎn)環(huán)2。[0010]所述帶變速裝置的自驅(qū)動(dòng)式中間旋轉(zhuǎn)環(huán)機(jī)械密封，其中間旋轉(zhuǎn)環(huán)2與被密封機(jī)組旋轉(zhuǎn)軸I的轉(zhuǎn)速比可根據(jù)需要由變速裝置的變速比進(jìn)行調(diào)整，且其比值的優(yōu)選范圍為O.3 200。根據(jù)目前機(jī)械密封應(yīng)用機(jī)組情況，較高轉(zhuǎn)速機(jī)組其轉(zhuǎn)速約為700(Tl5000rpm，中等轉(zhuǎn)速機(jī)組其轉(zhuǎn)速約為250(T7000rpm，較低轉(zhuǎn)速機(jī)組其轉(zhuǎn)速約為2(T2500rpm，而根據(jù)實(shí)際使用情況來看， 接觸式密封如只設(shè)置一個(gè)中間環(huán)，考慮兩組密封面相對(duì)轉(zhuǎn)速的均勻性，比值的取值范圍應(yīng)在O. 5附近選取，而非接觸式密封轉(zhuǎn)速在800(Tl0000rpm范圍內(nèi)密封面能獲得較高的流體膜剛度和穩(wěn)定性，則的取值范圍約為2 500，適當(dāng)考慮實(shí)際加工過程中的特殊性和傳動(dòng)效率，確定轉(zhuǎn)速比值的取值范圍為O. 3 200。[0011]所述帶變速裝置的自驅(qū)動(dòng)式中間旋轉(zhuǎn)環(huán)機(jī)械密封，其傳動(dòng)輪的特征是能進(jìn)行周向回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳遞，具體可以是齒輪、帶輪、摩擦輪、鏈輪等，但優(yōu)選的是采用齒輪和帶輪作為傳動(dòng)輪，當(dāng)兩傳動(dòng)軸中心距較小時(shí)優(yōu)選齒輪為傳動(dòng)輪，當(dāng)兩傳動(dòng)軸中心距較大時(shí)優(yōu)選帶輪為傳動(dòng)輪。[0012]所述帶變速裝置的自驅(qū)動(dòng)式中間旋轉(zhuǎn)環(huán)機(jī)械密封，中間旋轉(zhuǎn)環(huán)2以其內(nèi)徑側(cè)與傳動(dòng)軸套4以銷、鍵、脹套、螺釘?shù)确绞絺鲃?dòng),但優(yōu)選的方式是經(jīng)傳動(dòng)銷方式傳動(dòng)連接。[0013]以下結(jié)合由附圖所示實(shí)施例的具體實(shí)施方式
，對(duì)本實(shí)用新型的上述內(nèi)容再作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。但不應(yīng)將此理解為本實(shí)用新型上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)例。在不脫離本實(shí)用新型上述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段做出的各種替換或變更，均應(yīng)包括在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。
[0014]圖I是本實(shí)用新型帶變速裝置的自驅(qū)動(dòng)式中間旋轉(zhuǎn)環(huán)機(jī)械密封的優(yōu)選實(shí)施方式I 示意圖。[0015]圖2是本實(shí)用新型帶變速裝置的自驅(qū)動(dòng)式中間旋轉(zhuǎn)環(huán)機(jī)械密封的優(yōu)選實(shí)施方式2 示意圖。[0016]圖3是本實(shí)用新型帶變速裝置的自驅(qū)動(dòng)式中間旋轉(zhuǎn)環(huán)機(jī)械密封的優(yōu)選實(shí)施方式3 示意圖。[0017]圖4是與圖I至圖3對(duì)應(yīng)的一種機(jī)械密封裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。[0018]圖中主要相關(guān)符號(hào)為1 一動(dòng)環(huán)；2—中間旋轉(zhuǎn)環(huán)；3—靜環(huán)；4一傳動(dòng)軸套；5—變速裝置；6—機(jī)座；Z1—傳動(dòng)輪，同時(shí)代表該輪的直徑；Z2—傳動(dòng)輪，同時(shí)代表該輪的直徑； Z3—傳動(dòng)輪，同時(shí)代表該輪的直徑；Z4—傳動(dòng)輪，同時(shí)代表該輪的直徑；I 一被密封機(jī)組旋轉(zhuǎn)軸；II一變速裝置的輸入軸；111 一變速裝置的輸出軸。
具體實(shí)施方式
[0019]實(shí)施例I :參閱圖I、圖4。[0020]本實(shí)施例的總體主要由機(jī)械密封部分、變速裝置部分和若干傳動(dòng)連接件構(gòu)成。具體主要由動(dòng)環(huán)I、中間旋轉(zhuǎn)環(huán)2、靜環(huán)3、傳動(dòng)軸套4、變速裝置5、機(jī)座6、靜環(huán)座7、防轉(zhuǎn)銷8、 彈簧9、齒輪Ζ1、齒輪Ζ2、齒輪Ζ3、齒輪Ζ4、輸入軸II、輸出軸III等構(gòu)成。其中機(jī)械密封部分包括動(dòng)環(huán)I、中間旋轉(zhuǎn)環(huán)2、靜環(huán)3 ;變速裝置部分包括變速裝置5、輸入軸II、輸出軸III ； 傳動(dòng)連接件包括齒輪Ζ1、齒輪Ζ2、齒輪Ζ3、齒輪Ζ4、傳動(dòng)軸套4。[0021]齒輪Zl周向固定在軸I上，軸I為被密封機(jī)組旋轉(zhuǎn)軸，齒輪Ζ2周向固定在軸II 上，齒輪Zl為主動(dòng)輪，帶動(dòng)從動(dòng)輪Ζ2旋轉(zhuǎn)；齒輪Ζ3周向固定在軸III上，齒輪Ζ4周向固定在傳動(dòng)軸套4上，齒輪Ζ3為主動(dòng)輪，帶動(dòng)從動(dòng)輪TA旋轉(zhuǎn)，齒輪Ζ4、傳動(dòng)軸套4、中間旋轉(zhuǎn)環(huán)2 三者周向固定并同步旋轉(zhuǎn)，傳動(dòng)軸套4空套在軸I上。[0022]假定被密封機(jī)組旋轉(zhuǎn)軸I的轉(zhuǎn)速為nl，中間旋轉(zhuǎn)環(huán)2的轉(zhuǎn)速為n2，變速裝置5的傳動(dòng)比為i5， 5為變速裝置5的輸出軸III與輸入軸II的轉(zhuǎn)速之比，則中間旋轉(zhuǎn)環(huán)2和軸I 的轉(zhuǎn)速比i為i=n2/nl= i5 (Z1Z3) / (Z2Z4)?？赏ㄟ^變化變速裝置5的傳動(dòng)比i5和各齒輪的直徑，實(shí)現(xiàn)中間旋轉(zhuǎn)環(huán)2轉(zhuǎn)速n2的調(diào)整。動(dòng)環(huán)I的轉(zhuǎn)速跟旋轉(zhuǎn)軸I的轉(zhuǎn)速相同為nl， 貝慟環(huán)I和中間旋轉(zhuǎn)環(huán)2所構(gòu)成密封面的相對(duì)轉(zhuǎn)速為n2±nl，中間旋轉(zhuǎn)環(huán)2跟靜環(huán)3的構(gòu)成密封面的相對(duì)轉(zhuǎn)速為n2。[0023]實(shí)施例2 :參閱圖2、圖4。本實(shí)施例的總體仍主要由機(jī)械密封部分、變速裝置部分和若干傳動(dòng)連接件構(gòu)成。 具體主要由動(dòng)環(huán)I、中間旋轉(zhuǎn)環(huán)2、靜環(huán)3、傳動(dòng)軸套4、變速裝置5、機(jī)座6、靜環(huán)座7、防轉(zhuǎn)銷8、彈簧9、齒輪21、齒輪22、帶輪23、帶輪Z4、輸入軸II、輸出軸III等構(gòu)成。其中機(jī)械密封部分包括動(dòng)環(huán)I、中間旋轉(zhuǎn)環(huán)2、靜環(huán)3 ;變速裝置部分包括變速裝置5、輸入軸II、輸出軸 III ;傳動(dòng)連接件包括齒輪Z1、齒輪Z2、帶輪Z3、帶輪Z4、傳動(dòng)軸套4。[0025]實(shí)施例2跟實(shí)施例I的差別在于實(shí)施例2中Z3、TA兩個(gè)傳動(dòng)輪為帶輪，而實(shí)施例I中Z3、TA兩個(gè)傳動(dòng)輪為齒輪。實(shí)施例2的轉(zhuǎn)速比、密封面相對(duì)轉(zhuǎn)速計(jì)算方法與實(shí)施例 I相同。[0026]實(shí)施例3 :參閱圖3、圖4。[0027]本實(shí)施例的總體仍主要由機(jī)械密封部分、變速裝置部分和若干傳動(dòng)連接件構(gòu)成。 具體主要由動(dòng)環(huán)I、中間旋轉(zhuǎn)環(huán)2、靜環(huán)3、傳動(dòng)軸套4、變速裝置5、機(jī)座6、靜環(huán)座7、防轉(zhuǎn)銷8、彈簧9、帶輪Z1、帶輪Z2、帶輪Z3、帶輪Z4、輸入軸II、輸出軸III等構(gòu)成。其中機(jī)械密封部分包括動(dòng)環(huán)I、中間旋轉(zhuǎn)環(huán)2、靜環(huán)3 ;變速裝置部分包括變速裝置5、輸入軸II、輸出軸 III ;傳動(dòng)連接件包括帶輪Z1、帶輪Z2、帶輪Z3、帶輪Z4、傳動(dòng)軸套4。[0028]實(shí)施例3跟實(shí)施例I的差別在于實(shí)施例3中Z1、Z2、Z3、Z4四個(gè)傳動(dòng)輪皆為帶輪， 而實(shí)施例I中Z1、Z2、Z3、Z4四個(gè)傳動(dòng)輪皆為齒輪。實(shí)施例3的轉(zhuǎn)速比、密封面相對(duì)轉(zhuǎn)速計(jì)算方法與實(shí)施例I相同。[0029]以上實(shí)施例中，重點(diǎn)在于體現(xiàn)變速裝置5的輸入軸II與主驅(qū)動(dòng)軸I之間，輸出軸 III與傳動(dòng)軸套4之間的傳動(dòng)連接方式。實(shí)施例中分別使用了齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)以及他們的不同組合方式，而在實(shí)際應(yīng)用中鏈傳動(dòng)、摩擦輪傳動(dòng)等也可達(dá)到 相同的效果。為了更清楚的描述核心問題，以上實(shí)施例只涉及單級(jí)密封結(jié)構(gòu)，而在實(shí)際使用過程中，密封總體布局根據(jù)需要可有多種型式如單端面密封、雙端面密封、串聯(lián)式密封(兩級(jí)以上)、串聯(lián)帶中間迷宮 (兩級(jí)以上)，還可跟浮環(huán)密封、碳環(huán)密封、迷宮密封等其它密封型式組成組合式密封。
權(quán)利要求1.一種帶變速裝置的自驅(qū)動(dòng)式中間旋轉(zhuǎn)環(huán)機(jī)械密封，在以密封端面相對(duì)設(shè)置的由被密封旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)的動(dòng)環(huán)(I)和靜環(huán)(3)之間，設(shè)置有兩端面分別與動(dòng)環(huán)(I)和靜環(huán)(3)相對(duì)且具有轉(zhuǎn)速差的中間旋轉(zhuǎn)環(huán)(2)，其特征是中間旋轉(zhuǎn)環(huán)(2)由具有主驅(qū)動(dòng)軸(I )的變速裝置(5)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，變速裝置(5)的輸入軸(II)與主驅(qū)動(dòng)軸(I )由傳動(dòng)輪(Z1)、傳動(dòng)輪(Z2)傳動(dòng)連接，輸出軸(III)通過傳動(dòng)輪(Z3)、傳動(dòng)輪(Z4)與傳動(dòng)軸套(4)傳動(dòng)連接，傳動(dòng)輪(Z4)、 傳動(dòng)軸套(4 )、中間旋轉(zhuǎn)環(huán)(2 )三者周向固定并同步旋轉(zhuǎn),傳動(dòng)軸套(4 )與中間旋轉(zhuǎn)環(huán)(2 )傳動(dòng)連接。
2.如權(quán)利要求I所述的帶變速裝置的自驅(qū)動(dòng)式中間旋轉(zhuǎn)環(huán)機(jī)械密封，其特征是所述變速裝置(5)的主驅(qū)動(dòng)軸(I )為被密封的旋轉(zhuǎn)軸。
3.如權(quán)利要求I所述的帶變速裝置的自驅(qū)動(dòng)式中間旋轉(zhuǎn)環(huán)機(jī)械密封，其特征是所述中間旋轉(zhuǎn)環(huán)(2)與主驅(qū)動(dòng)軸(I )的轉(zhuǎn)速比的取值范圍為O. 3 200。
4.如權(quán)利要求I所述的帶變速裝置的自驅(qū)動(dòng)式中間旋轉(zhuǎn)環(huán)機(jī)械密封，其特征是所述的傳動(dòng)輪(ZI)、傳動(dòng)輪(Z2 )、傳動(dòng)輪(Z3 )、傳動(dòng)輪(Z4 )為齒輪或帶輪。
5.如權(quán)利要求I所述的帶變速裝置的自驅(qū)動(dòng)式中間旋轉(zhuǎn)環(huán)機(jī)械密封，其特征是所述的中間旋轉(zhuǎn)環(huán)(2)以其內(nèi)徑側(cè)與傳動(dòng)軸套(4)經(jīng)傳動(dòng)銷方式傳動(dòng)連接。
專利摘要帶變速裝置的自驅(qū)動(dòng)式中間旋轉(zhuǎn)環(huán)機(jī)械密封，是在以密封端面相對(duì)設(shè)置的動(dòng)環(huán)和靜環(huán)之間，設(shè)有兩端面分別與動(dòng)環(huán)和靜環(huán)相對(duì)且具有轉(zhuǎn)速差的中間旋轉(zhuǎn)環(huán)，該中間旋轉(zhuǎn)環(huán)由具有主驅(qū)動(dòng)軸的變速裝置驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。該變速裝置的輸入軸與主驅(qū)動(dòng)軸通過傳動(dòng)輪組連接，輸出軸通過傳動(dòng)輪組與傳動(dòng)軸套連接，傳動(dòng)軸套與中間旋轉(zhuǎn)環(huán)周向固定并同步旋轉(zhuǎn)。該機(jī)械密封的密封端面間相對(duì)轉(zhuǎn)速可調(diào)，且被密封機(jī)組轉(zhuǎn)速不直接決定密封端面相對(duì)轉(zhuǎn)速，并能使高、低速機(jī)械密封具有更高的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)F16J15/16GK202659894SQ20122019024
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月2日
發(fā)明者王和順, 朱維兵, 董霖, 牛苗苗, 鄔瓦尼, 鄭建科, 王良柱, 李柯, 秦小嶼, 陳華 申請(qǐng)人:西華大學(xué)