抗軸向振動型機械密封裝置制造方法
【專利摘要】抗軸向振動型機械密封裝置，包括由動環(huán)和靜環(huán)接觸構成的密封付，所述的動環(huán)和靜環(huán)的密封端面的垂直方向定義為軸向，其特征在于：所述的動環(huán)設置在動環(huán)座內，所述的靜環(huán)設置在靜環(huán)座內，所述的動環(huán)座和靜環(huán)座都固結在基座上；還包括一個由彈性部件和振子組成的彈簧振子系統(tǒng)，所述的彈性部件連接所述的動環(huán)座和振子，所述的振子僅有軸向自由度；所述的靜環(huán)與靜環(huán)座撓性連接，靜環(huán)僅有軸向自由度，動環(huán)固結在動環(huán)座上，或者，所述的動環(huán)與動環(huán)座撓性連接，動環(huán)僅有軸向自由度，靜環(huán)固結在靜環(huán)座上。
【專利說明】抗軸向振動型機械密封裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種旋轉機械的軸端密封，具體涉及一種有一定的軸向振動頻率或在一定頻率范圍內軸向振動的旋轉機械軸端密封。
【背景技術】
[0002]機械密封以其低泄漏、低功耗、長壽命等顯著的性能優(yōu)勢在旋轉機械的軸端密封上獲得廣泛應用，如壓縮機、泵、反應釜及風機等各種旋轉機械。但在很多旋轉機械中，由于工況的復雜性，使其轉軸存在劇烈的軸向振動，從而破壞了機械密封的穩(wěn)定運行，同時也限制了機械密封的進一步推廣。具體表現(xiàn)在:接觸式機械密封在軸向振動劇烈的狀態(tài)下密封端面磨損嚴重，密封壽命和性能迅速下降；而對于非接觸式機械密封，劇烈的軸向振動使得密封端面間隙無法正常保持，甚至使密封端面上的動壓槽迅速磨損，從而導致非接觸式機械密封的失效。由于旋轉機械大多是在固定轉速下運轉，因此大多數(shù)旋轉機械的軸向振動都具有一定的頻率，針對這種情況，很有必要研宄一種抗軸向振動型機械密封裝置，使其在一定范圍的振動頻率內能有效控制轉軸的軸向振動，從而增加密封的穩(wěn)定性，延長其使用壽命O
[0003]早在1928年，美國的奧蒙德羅伊德和鄧哈托就提出了動力吸振器的原理。其原理可簡述為只需在消振對象上用彈簧附加一個小振子，讓小振子的固有頻率和外界的激勵頻率相等。則激勵力只能激發(fā)起小振子的激烈振動，而直接受激勵的物體卻紋絲不動。從能量的觀點分析，由于激勵頻率和小振子的固有頻率相等，使小振子處于共振狀態(tài)，所產生的慣性力與激勵力平衡，吸收了外界激勵的全部能量，則物體的振動就被抑制為零。由于不需要消耗能源就能達到消除振動的效果，動力吸振器是很理想的消振方案。在實際應用方面，動力吸振器原理也得到廣泛應用，如理發(fā)推子、內燃機的曲柄軸以及臺北101大樓等的抗振系統(tǒng)。
[0004]利用動力吸振器原理，可以設計出一種簡單有效的抗軸向振動型機械密封裝置，從而消除或減小旋轉機械軸向振動，提高機組密封運行的穩(wěn)定性，延長其使用壽命。
【發(fā)明內容】
[0005]本實用新型要克服現(xiàn)有技術軸向抗震性差的缺點，提供一種抗軸向振動型機械密封裝置，該機械密封裝置可消除機組轉軸在受到一定頻率的軸向激勵下所產生的軸向振動。
[0006]抗軸向振動型機械密封裝置，包括由動環(huán)和靜環(huán)接觸構成的密封付，所述的動環(huán)和靜環(huán)的密封端面的垂直方向定義為軸向，所述的動環(huán)設置在動環(huán)座內，所述的靜環(huán)設置在靜環(huán)座內，所述的動環(huán)座和靜環(huán)座都固結在基座上；還包括一個由彈性部件和振子組成的彈簧振子系統(tǒng)，所述的彈性部件連接所述的動環(huán)座和振子，所述的振子僅有軸向自由度；所述的靜環(huán)與靜環(huán)座撓性連接，靜環(huán)僅有軸向自由度，動環(huán)固結在動環(huán)座上，或者，所述的動環(huán)與動環(huán)座撓性連接，動環(huán)僅有軸向自由度，靜環(huán)固結在靜環(huán)座上。
[0007]進一步，所述的密封付有2級以上。
[0008]進一步，所述的彈性部件采用下列結構之一:周向均布的多個小彈簧，或一個大彈簧，或一個金屬波紋管。
[0009]進一步，限制所述的振子僅有軸向自由度的具體結構是:振子上開有第一軸向通槽，設置在基座上的第一銷釘插入所述的第一軸向通槽內；限制所述的靜環(huán)僅有軸向自由度的具體結構是:靜環(huán)上設有第二軸向通槽，靜環(huán)座上設置第二銷釘，第二銷釘插入所述的第二軸向通槽內；限制所述的動環(huán)僅有軸向自由度的具體結構是:動環(huán)上設有第三軸向通槽，動環(huán)座上設置第三銷釘，第三銷釘插入所述的第三軸向通槽內。
[0010]更進一步，所述的彈性部件通過第一彈簧座和第二彈簧座分別連接所述的動環(huán)座和振子，第一彈簧座通過第一螺釘連接動環(huán)座，第二彈簧座通過第二螺釘連接振子。
[0011]更進一步，所述的動環(huán)的密封端面或靜環(huán)的密封端面上設有流體動壓槽。
[0012]本實用新型具有以下特點:
[0013]1.彈簧振子系統(tǒng)的固有頻率可根據機組轉軸的軸向振動頻率進行調控。
[0014]2.彈簧振子系統(tǒng)可以通過更換不同質量的振子來改變其固有頻率。
[0015]3.能消除機組轉軸在一定激勵頻率下的軸向振動，同時能減小激勵頻率在小范圍波動下的軸向振動，從而使機械密封具有更高的穩(wěn)定性。
(四)
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型靜環(huán)為撓性安裝，彈簧振子系統(tǒng)中彈性元件為周向均布小彈簧的一種結構示意圖。
[0017]圖2是本實用新型動環(huán)為撓性安裝，彈簧振子系統(tǒng)中彈性元件為周向均布小彈簧的一種結構示意圖。
[0018]圖3是本實用新型彈簧振子系統(tǒng)中彈性元件為一個大彈簧的一種結構示意圖。
[0019]圖4是本實用新型彈簧振子系統(tǒng)中彈性元件為金屬波紋管的一種結構示意圖。
[0020]圖5是本實用新型端面淺槽位于動環(huán)上的一種結構示意圖。
[0021]圖6是本實用新型端面淺槽位于靜環(huán)上的一種結構示意圖。
(五)
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖對本實用新型進行分析。
[0023]本實用新型具體實施種類繁多，在此根據動靜環(huán)的安裝方式、彈簧振子系統(tǒng)中彈性元件7的設置形式以及端面設置流體動壓槽的位置不同舉例分析說明。
[0024]實施例1
[0025]參照附圖1:
[0026]圖1是本實用新型實施例1的結構示意圖。該抗軸向振動型機械密封裝置包括靜環(huán)座1、靜環(huán)2、動環(huán)3、動環(huán)座4、彈簧振子系統(tǒng)和其它相關零件，所述彈簧振子系統(tǒng)包括第一彈簧座6、彈性元件7、螺釘8、第二彈簧座9、振子10。
[0027]抗軸向振動型機械密封裝置，包括由動環(huán)3和靜環(huán)2接觸構成的密封付，所述的動環(huán)3和靜環(huán)2的密封端面的垂直方向定義為軸向，所述的動環(huán)3設置在動環(huán)座4內，所述的靜環(huán)2設置在靜環(huán)座I內，所述的動環(huán)座4和靜環(huán)座I都固結在基座12上；還包括一個由彈性部件和振子10組成的彈簧振子系統(tǒng)，所述的彈性部件連接所述的動環(huán)座4和振子10，所述的振子10僅有軸向自由度；所述的靜環(huán)2與靜環(huán)座I撓性連接，靜環(huán)2僅有軸向自由度，動環(huán)3固結在動環(huán)座4上。
[0028]限制所述的振子10僅有軸向自由度的具體結構是:振子10上開有第一軸向通槽，設置在基座12上的第一銷釘13插入所述的第一軸向通槽內；限制所述的靜環(huán)2僅有軸向自由度的具體結構是:靜環(huán)2上設有第二軸向通槽，靜環(huán)座I上設置第二銷釘11，第二銷釘11插入所述的第二軸向通槽內。
[0029]所述的彈性部件通過第一彈簧座6和第二彈簧座9分別連接所述的動環(huán)座4和振子10，第一彈簧座6通過第一螺釘5連接動環(huán)座，第二彈簧座9通過第二螺釘8連接振子10。
[0030]本實施例的特點是:靜環(huán)2撓性安裝在靜環(huán)座I上，彈簧振子系統(tǒng)中的彈性元件7為周向均布小彈簧，機械密封為接觸式機械密封，動靜環(huán)上都不設置動壓槽。
[0031]根據圖1，彈簧振子系統(tǒng)通過第一螺釘5與動環(huán)座4固定連接，振子10與第二彈簧座9也是通過第二螺釘8連接，可方便更換振子10，使彈簧振子系統(tǒng)的固有頻率可根據機組轉軸的軸向振動頻率進行調節(jié)。
[0032]所需振子10的質量可計算如下:
[0033]ω2= ω n2 = nk/(m ^m2+m) (I)
[0034]m = nk/ ω 2I1-1ii2 (2)
[0035]式I中ω為機組軸向振動頻率，ωη*彈簧振子系統(tǒng)的固有頻率，η為彈簧振子系統(tǒng)中周向均布小彈簧的個數(shù)，k為每個小彈簧的剛度，Hi1為第二螺釘8的質量，1112為第二彈簧座9的質量，m為振子10的質量。
[0036]實施例2
[0037]參照附圖2:
[0038]圖2是本實用新型實施例2的結構示意圖。其關鍵技術要求跟實施例1基本相同，主要區(qū)別是實施例2中的靜環(huán)2是固定安裝在靜環(huán)座I上的，動環(huán)3是撓性安裝在動環(huán)座上3的，即所述的動環(huán)3與動環(huán)座4撓性連接，動環(huán)3僅有軸向自由度，靜環(huán)2固結在靜環(huán)座I上。
[0039]限制所述的動環(huán)3僅有軸向自由度的具體結構是:動環(huán)3上設有第三軸向通槽，動環(huán)座4上設置第三銷釘14，第三銷釘14插入所述的第三軸向通槽內。
[0040]實施例3
[0041]參照附圖3:
[0042]圖3是本實用新型實施例3的結構示意圖。其密封結構和關鍵技術要求跟實施例1基本相同，主要的區(qū)別是實施例3中彈簧振子系統(tǒng)中的彈性元件7為一個大彈簧，振子10質量的計算區(qū)別就是用該大彈簧的剛度替換周向均布小彈簧的總剛度。
[0043]實施例4
[0044]參照附圖4:
[0045]圖4是本實用新型實施例4的結構示意圖。其密封結構和關鍵技術要求跟實施例1基本相同，
[0046]主要區(qū)別是實施例4中彈簧振子系統(tǒng)中彈性元件7為金屬波紋管，振子10質量的計算區(qū)別就是用該金屬波紋管剛度替換周向均布小彈簧的總剛度。
[0047]實施例5
[0048]參照附圖5:
[0049]圖5是本實用新型實施例5的結構示意圖。其密封結構和關鍵技術要求跟實施例1基本相同，
[0050]區(qū)別處是:在動環(huán)3密封端面上設置流體動壓槽。
[0051]實施例6
[0052]參照附圖6:
[0053]圖6是本實用新型實施例6的結構示意圖。其密封結構和關鍵技術要求跟實施例1基本相同，
[0054]其區(qū)別是:在靜環(huán)2密封端面上設置流體動壓槽。
[0055]在以上實施例中，重點在于體現(xiàn)動靜環(huán)的安裝方式、彈簧振子系統(tǒng)中彈性元件7的選用以及密封端面上開槽形式。為了更清楚描述核心問題，以上實施例中均只涉及單級密封結構，而在實際使用時，可以根據需要進行各種密封總體布局，如單端面密封、雙端面密封、多級串聯(lián)密封、或者帶有迷宮密封等的組合式密封。
[0056]本說明書實施例所述的內容僅僅是對實用新型構思的實現(xiàn)形式的列舉，本實用新型的保護范圍不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本實用新型的保護范圍也及于本領域技術人員根據本實用新型構思所能夠想到的等同技術手段。
【權利要求】
1.抗軸向振動型機械密封裝置，包括由動環(huán)和靜環(huán)接觸構成的密封付，所述的動環(huán)和靜環(huán)的密封端面的垂直方向定義為軸向，其特征在于:所述的動環(huán)設置在動環(huán)座內，所述的靜環(huán)設置在靜環(huán)座內，所述的動環(huán)座和靜環(huán)座都固結在基座上；還包括一個由彈性部件和振子組成的彈簧振子系統(tǒng)，所述的彈性部件連接所述的動環(huán)座和振子，所述的振子僅有軸向自由度；所述的靜環(huán)與靜環(huán)座撓性連接，靜環(huán)僅有軸向自由度，動環(huán)固結在動環(huán)座上，或者，所述的動環(huán)與動環(huán)座撓性連接，動環(huán)僅有軸向自由度，靜環(huán)固結在靜環(huán)座上。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于:所述的密封付有2級以上。
3.如權利要求2所述的裝置，其特征在于:所述的彈性部件采用下列結構之一:周向均布的多個小彈簧，或一個大彈簧，或一個金屬波紋管。
4.如權利要求3所述的裝置，其特征在于:限制所述的振子僅有軸向自由度的具體結構是:振子上開有第一軸向通槽，設置在基座上的第一銷釘插入所述的第一軸向通槽內；限制所述的靜環(huán)僅有軸向自由度的具體結構是:靜環(huán)上設有第二軸向通槽，靜環(huán)座上設置第二銷釘，第二銷釘插入所述的第二軸向通槽內；限制所述的動環(huán)僅有軸向自由度的具體結構是:動環(huán)上設有第三軸向通槽，動環(huán)座上設置第三銷釘，第三銷釘插入所述的第三軸向通槽內。
5.如權利要求4所述的裝置，其特征在于:所述的彈性部件通過第一彈簧座和第二彈簧座分別連接所述的動環(huán)座和振子，第一彈簧座通過第一螺釘連接動環(huán)座，第二彈簧座通過第二螺釘連接振子。
6.如權利要求5所述的裝置，其特征在于:所述的動環(huán)的密封端面或靜環(huán)的密封端面上設有流體動壓槽。
【文檔編號】F16F7/104GK204186998SQ201420403203
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年7月21日 優(yōu)先權日:2014年7月21日
【發(fā)明者】彭旭東, 陳源, 白少先, 孟祥鎧, 楊笑, 李紀云 申請人:浙江工業(yè)大學