本發(fā)明適用于軸承箱、曲軸箱等軸端密封裝置，尤其涉及一種適用于乏油工況的機(jī)械密封裝置。

背景技術(shù)：

機(jī)械密封廣泛應(yīng)用于石油化工、航海、船舶、航天航空等領(lǐng)域。在密封流體充足以及沖洗方案合理的情況下，機(jī)械密封具有良好的密封性能和較長(zhǎng)的使用壽命。而在軸承箱、曲軸箱等軸端用機(jī)械密封裝置，由于冷卻潤(rùn)滑介質(zhì)不足且受空間限制無(wú)法安裝輔助系統(tǒng)的條件下，密封裝置在旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的攪拌熱和密封環(huán)之間的摩擦熱無(wú)法消除，可能會(huì)造成密封端面的破壞，且由于密封端面間的潤(rùn)滑極差，密封環(huán)會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重磨損等現(xiàn)象。尤其是對(duì)于石墨環(huán)材料制成的密封環(huán)摩擦副，其密封端面在磨損后極易產(chǎn)生皰疤，對(duì)機(jī)械密封的密封性能將產(chǎn)生很大影響。

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乏油工況的機(jī)械密封裝置。本發(fā)明在密封環(huán)的密封端面上設(shè)置有能夠貯存潤(rùn)滑液的鎖油槽，從而可以有效地阻止密封端面上的潤(rùn)滑油向外泄漏，保證了密封端面之間的潤(rùn)滑性能，也確保了整個(gè)裝置的密封性能。

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：

一種適用于乏油工況的機(jī)械密封裝置，包括構(gòu)成摩擦的動(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)置有微米級(jí)的鎖油槽；所述鎖油槽沿密封端面的圓周方向排布，圓環(huán)狀的所述鎖油槽沿密封端面的徑向至少設(shè)置為三道，且圓環(huán)狀的所述鎖油槽彼此同心設(shè)置。

優(yōu)選的，任一圓環(huán)狀的所述鎖油槽均由若干圓弧狀槽沿密封端面的圓周方向排布而成。

優(yōu)選的，所述鎖油槽的槽寬為20～150μm，槽深為10μm～30μm。

優(yōu)選的，相鄰鎖油槽之間以及構(gòu)成任一鎖油槽的相鄰圓弧狀槽之間的間距均為20μm～300μm。

優(yōu)選的，所述動(dòng)環(huán)和/或靜環(huán)的密封端面的邊緣處開設(shè)有用于導(dǎo)流的動(dòng)壓槽。

優(yōu)選的，當(dāng)轉(zhuǎn)軸的工作轉(zhuǎn)速≤9000rpm時(shí)，動(dòng)環(huán)的材料硬度應(yīng)高于靜環(huán)的材料硬度；當(dāng)轉(zhuǎn)軸的工作轉(zhuǎn)速＞9000rpm時(shí)，動(dòng)環(huán)的材料硬度與靜環(huán)的材料硬度相當(dāng)。

進(jìn)一步優(yōu)選的，當(dāng)轉(zhuǎn)軸的工作轉(zhuǎn)速≤9000rpm時(shí)，動(dòng)環(huán)的材料為SiC硬質(zhì)合金，靜環(huán)的材料為石墨環(huán)；當(dāng)轉(zhuǎn)軸的工作轉(zhuǎn)速＞9000rpm時(shí)，動(dòng)環(huán)的材料與靜環(huán)的材料均為SiC硬質(zhì)合金。

優(yōu)選的，所述動(dòng)壓槽自密封端面的邊緣處向密封端面的內(nèi)側(cè)呈內(nèi)凹狀，且動(dòng)壓槽的位于密封端面的內(nèi)側(cè)的槽面形狀為平滑的曲線狀。

優(yōu)選的，所述動(dòng)壓槽的槽深自密封端面的邊緣處向密封端面的內(nèi)側(cè)逐漸變小。

優(yōu)選的，所述動(dòng)壓槽沿密封端面的圓周方向排布，動(dòng)壓槽的數(shù)量至少為4個(gè)，動(dòng)壓槽的槽深為5μm～15μm。

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)置有若干道同心的鎖油槽。當(dāng)動(dòng)環(huán)隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，潤(rùn)滑油將會(huì)自密封端面的外緣處進(jìn)入密封端面，由于鎖油槽的槽深為微米級(jí)，因此，當(dāng)潤(rùn)滑油進(jìn)入密封端面上的鎖油槽時(shí)，潤(rùn)滑油將在其自身表面張力的作用下緊緊的依附在鎖油槽中，從而鎖油槽起到了將潤(rùn)滑油貯存在密封端面內(nèi)的作用，有效地阻止了潤(rùn)滑油向外泄露，改善了密封端面的潤(rùn)滑狀況，消除了在乏油工況下石墨環(huán)端面因磨損而出現(xiàn)皰疤等的破壞現(xiàn)象，確保了機(jī)械密封裝置能夠持續(xù)穩(wěn)定可靠的工作。

2)本發(fā)明中的鎖油槽不但能夠貯存潤(rùn)滑油，而且能夠捕捉和貯存進(jìn)入密封端面的固體顆粒，從而進(jìn)一步保護(hù)了密封端面，保證了機(jī)械密封的密封性能。

3)本發(fā)明在動(dòng)環(huán)和/或靜環(huán)的密封端面的邊緣處開設(shè)有用于導(dǎo)流的動(dòng)壓槽。則當(dāng)轉(zhuǎn)軸的工作轉(zhuǎn)速＞9000rpm時(shí)，進(jìn)入動(dòng)壓槽的潤(rùn)滑油分為兩路，一路沿動(dòng)壓槽進(jìn)入密封端面間，對(duì)密封端面進(jìn)行潤(rùn)滑，改善密封端面間在高速轉(zhuǎn)動(dòng)下的潤(rùn)滑狀況；另一路則在動(dòng)壓槽槽面的作用下重新流出密封端面，在上述過程中，由于動(dòng)環(huán)和靜環(huán)間的高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的泵壓效應(yīng)，處于動(dòng)壓槽內(nèi)的潤(rùn)滑油對(duì)兩個(gè)密封端面均產(chǎn)生向外的推力，即兩密封端面在動(dòng)壓槽中的潤(rùn)滑油壓的作用下有互相分離的趨勢(shì)，從而極大的降低了密封端面間的摩擦熱，提高了密封端面的潤(rùn)滑性能，確保了機(jī)械密封裝置能夠持續(xù)穩(wěn)定可靠的工作。

4)本發(fā)明將所述動(dòng)壓槽的槽深設(shè)置為自密封端面的邊緣處向密封端面的內(nèi)側(cè)逐漸變小，從而有助于潤(rùn)滑油進(jìn)入密封端面，改善其潤(rùn)滑狀況。

附圖說明

圖1為機(jī)械密封裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為設(shè)有鎖油槽的密封端面示意圖。

圖3為設(shè)有鎖油槽和動(dòng)壓槽的密封端面示意圖。

圖4為圖3的局部放大圖。

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 42-法蘭膠圈 42-卡圈 50-彈性元件

A-鎖油槽 B-密封端面 C-動(dòng)壓槽

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2、3所示，一種適用于乏油工況的機(jī)械密封裝置，包括構(gòu)成摩擦的動(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)置有微米級(jí)的鎖油槽A；所述鎖油槽即為開設(shè)在密封端面B上的微米級(jí)淺槽。所述鎖油槽A沿密封端面的圓周方向排布，圓環(huán)狀的所述鎖油槽A沿密封端面的徑向至少設(shè)置為三道，且圓環(huán)狀的所述鎖油槽A彼此同心設(shè)置。

如圖2、3所示，任一圓環(huán)狀的所述鎖油槽A均由若干圓弧狀槽沿密封端面的圓周方向排布而成，即任一圓環(huán)狀的所述鎖油槽A在圓周方向上均不連續(xù)，而是分成若干個(gè)圓弧狀的微米級(jí)淺槽。

如圖2、3所示，所述鎖油槽A的槽寬為20～150μm，槽深為10μm～30μm；同心的相鄰鎖油槽A之間的間距為20μm～300μm，而任一鎖油槽A中的相鄰圓弧狀槽之間的間距也均為20μm～300μm。

當(dāng)轉(zhuǎn)軸10的工作轉(zhuǎn)速≤9000rpm時(shí)，動(dòng)環(huán)20的材料硬度應(yīng)高于靜環(huán)30的材料硬度，比如動(dòng)環(huán)20的材料為SiC硬質(zhì)合金，靜環(huán)30的材料為石墨環(huán)；當(dāng)轉(zhuǎn)軸10的工作轉(zhuǎn)速＞9000rpm時(shí)，動(dòng)環(huán)20的材料硬度與靜環(huán)30的材料硬度相當(dāng)，比如動(dòng)環(huán)20的材料與靜環(huán)30的材料均為SiC硬質(zhì)合金。

如圖3所示，為了保證機(jī)械密封裝置在＞9000rpm的高轉(zhuǎn)速的情況下仍能保持良好的工作狀態(tài)，本發(fā)明在動(dòng)環(huán)20和/或靜環(huán)30的密封端面的邊緣處開設(shè)有用于導(dǎo)流的動(dòng)壓槽C。

如圖3所示，所述動(dòng)壓槽C沿密封端面的圓周方向排布，動(dòng)壓槽C的數(shù)量≥4，動(dòng)壓槽C的槽深為5μm～15μm。

如圖4所示，所述動(dòng)壓槽C自密封端面的邊緣處向密封端面的內(nèi)側(cè)呈內(nèi)凹狀，且動(dòng)壓槽C的位于密封端面的內(nèi)側(cè)的槽面形狀為平滑的曲線狀。動(dòng)壓槽C可以設(shè)計(jì)為如半圓槽、波形槽等形狀。

為了保證潤(rùn)滑油在高轉(zhuǎn)速情況下能夠順利進(jìn)入密封端面，所述動(dòng)壓槽C的槽深自密封端面的邊緣處向密封端面的內(nèi)側(cè)逐漸變小。

如圖4所示，當(dāng)轉(zhuǎn)軸的工作轉(zhuǎn)速＞9000rpm時(shí)，進(jìn)入動(dòng)壓槽C的潤(rùn)滑油分為兩路，一路沿動(dòng)壓槽C進(jìn)入密封端面間(如圖4動(dòng)壓槽C處向下的箭頭所示)，對(duì)密封端面B進(jìn)行潤(rùn)滑，改善密封端面間在高速轉(zhuǎn)動(dòng)下的潤(rùn)滑狀況；另一路則在動(dòng)壓槽槽面C的作用下重新流出密封端面B(如圖4動(dòng)壓槽C處向上的箭頭所示)，在上述過程中，由于動(dòng)環(huán)和靜環(huán)間的高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的泵壓效應(yīng)，處于動(dòng)壓槽內(nèi)的潤(rùn)滑油對(duì)兩個(gè)密封端面均產(chǎn)生向外的推力，實(shí)現(xiàn)對(duì)密封裝置的保護(hù)。