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        應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的新型軸面密封方式的研究

        2017-12-27 07:16:49遼寧軌道交通職業(yè)學(xué)院李強(qiáng)
        湖北農(nóng)機(jī)化 2017年6期
        關(guān)鍵詞:靜環(huán)軸面動環(huán)

        遼寧軌道交通職業(yè)學(xué)院 李強(qiáng)

        應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的新型軸面密封方式的研究

        遼寧軌道交通職業(yè)學(xué)院 李強(qiáng)

        為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的端面機(jī)械密封存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、拆卸和裝配不方便等缺陷,本文設(shè)計了一種應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的新型軸面密封裝置。該新型軸面密封裝置包括靜環(huán)、彈性密封體和殼體。其中,靜環(huán)套接在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的主軸外圓周面上,相關(guān)彈性密封體套接在相應(yīng)靜環(huán)的外圓周面上,相應(yīng)彈性密封體置于殼體內(nèi),彈性密封體的外圓周面、殼體的徑向端部的內(nèi)表面及兩個側(cè)壁的內(nèi)表面圍成密封的備壓腔,此備壓腔在安裝后使用前用施壓裝置施壓規(guī)定要求的壓力,使靜環(huán)和動環(huán)間均勻形成一層介子膜,以達(dá)到密封效果。

        密封裝置;靜環(huán);動環(huán);彈性密封體;備壓腔

        目前,帶有旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)機(jī)械通常采用端面機(jī)械密封。端面機(jī)械密封是一種應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸封裝置,所述旋轉(zhuǎn)機(jī)械包括普通機(jī)械設(shè)備主軸、離心泵、離心機(jī)和壓縮機(jī)等設(shè)備。在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中,由于傳動軸通常貫穿在設(shè)備內(nèi)外,傳動軸與設(shè)備之間存在一個圓周間隙,設(shè)備中的介質(zhì)可能會通過該間隙向外泄漏,如果設(shè)備內(nèi)壓力低于大氣壓時,則空氣很可能向設(shè)備內(nèi)滲入,因此必須有一個阻止泄漏或滲入的軸封裝置。遺憾的是,目前端面機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、拆卸不方便。有時必須將相關(guān)附件拆卸后,才能拆卸端面機(jī)械密封。并且,端面機(jī)械密封的裝配精度要求高,摩擦面之間的速度梯度值為變值,摩擦力隨著速度梯度值的變化而變化,另外,端面機(jī)械密封在使用過程中存在軸向力不平衡的現(xiàn)象,發(fā)生故障時處理較困難。因此,有必要針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷進(jìn)行改進(jìn)。

        1 旋轉(zhuǎn)機(jī)械的新型軸面密封方式的結(jié)構(gòu)

        為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷,本文設(shè)計了一種應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的新型軸面密封裝置,此軸面機(jī)械密封包括靜環(huán)20、彈性密封體30和殼體40,具體見圖1,其中,靜環(huán)套接在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的主軸的外圓周面上,彈性密封體30套接在靜環(huán)20的外圓周面上,彈性密封體30置于殼體40內(nèi),彈性密封體30的外圓周面、殼體40的徑向端部的內(nèi)表面及2個側(cè)壁的內(nèi)表面圍成密封的備壓腔,備壓腔有專門的結(jié)構(gòu)可以連接施壓裝置,靜環(huán)20的位于徑向上的一部分置于殼體40內(nèi)。其中,靜環(huán)20和主軸之間設(shè)置有動環(huán)10,動環(huán)10用于套接在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的主軸的外圓周面上,并且動環(huán)10會隨著所述主軸旋轉(zhuǎn)。靜環(huán)20套接在動環(huán)10的外圓周面上,彈性密封體30套接在靜環(huán)20的外圓周面上。

        2 新型軸面密封方式的密封原理

        殼體40套接在彈性密封體30的外圓周面上,彈性密封體30置于殼體40內(nèi),彈性密封體30的外圓周面、殼體40的徑向端部的內(nèi)表面及2個側(cè)壁的內(nèi)表面圍成密封的備壓腔,備壓腔上有用于連接施壓裝置的結(jié)構(gòu),靜環(huán)20的位于徑向上的一部分置于殼體40內(nèi)。由此,當(dāng)此新型軸面密封裝置備壓腔施以要求的壓力后,通過彈性密封體對靜環(huán)的外圓周面均勻施壓,從而實現(xiàn)靜環(huán)和動環(huán)之間的密封。

        圖1 新型軸面密封方式的結(jié)構(gòu)

        在圖1所示結(jié)構(gòu)中,動環(huán)10緊密結(jié)合在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的主軸的外圓周面上,并且動環(huán)10與主軸一起旋轉(zhuǎn),與之對應(yīng)的是,靜環(huán)20(如圖2所示)、彈性密封體30和殼體40依次套接并且它們作為一個整體相對于動環(huán)10處于靜止?fàn)顟B(tài),從而在靜環(huán)20的內(nèi)圓周面和動環(huán)10的外圓周面之間形成動密封。并且,當(dāng)動環(huán)10隨著主軸旋轉(zhuǎn)時,套接在靜環(huán)20的外圓周面上的彈性密封體30能夠為靜環(huán)20提供徑向向內(nèi)的力,從而使得靜環(huán)20的內(nèi)圓周面和動環(huán)10的外圓周面緊密貼合,進(jìn)而達(dá)到很好的密封效果。

        圖2 新型軸面密封方式的靜環(huán)

        3 應(yīng)用效果分析

        表1.1 表面粗糙度值為Ra3.2時的實驗結(jié)果

        備壓腔的壓力(0.05MPa)、備壓腔的壓力(0.1MPa)、備壓腔的壓力(0.2MPa);靜環(huán)的層數(shù)(一層):嚴(yán)重泄漏、泄漏、輕微泄漏;靜環(huán)的層數(shù)(二層):泄漏、輕微泄漏、有泄漏痕跡;靜環(huán)的層數(shù)(三層):輕微泄漏、有泄漏、痕跡無泄漏。

        表1.2 表面粗糙度值為Ra1.6時的實驗結(jié)果

        備壓腔的壓力(0.05MPa)、備壓腔的壓力(0.1MPa)、備壓腔的壓力(0.2MPa);靜環(huán)的層數(shù)(一層):泄漏輕微、泄漏、無泄漏;靜環(huán)的層數(shù)(二層):輕微泄漏、無泄漏、無泄漏;靜環(huán)的層數(shù)(三層):無泄漏、無泄漏、無泄漏。

        表1.3 表面粗糙度值為Ra0.8時的實驗結(jié)果

        備壓腔的壓力(0.05MPa)、備壓腔的壓力(0.1MPa)、備壓腔的壓力(0.2MPa);靜環(huán)的層數(shù)(一層):輕微泄漏、無泄漏、無泄漏;靜環(huán)的層數(shù)(二層):無泄漏、無泄漏、無泄漏;靜環(huán)的層數(shù)(三層):無泄漏、無泄漏、無泄漏。

        4 結(jié)論

        (1)密封的效果與動環(huán)表面的粗糙度值、靜環(huán)的層數(shù)以及備壓腔的壓力都有關(guān)系,且隨著動環(huán)表面粗糙度值的減小、靜環(huán)的層數(shù)的增加,備壓腔壓力的增加,密封效果有提高的趨勢。

        (2)密封的效果與動環(huán)的材料關(guān)聯(lián)不顯著,但動環(huán)的材料要有一定的硬度要求,這樣可以提高此密封結(jié)構(gòu)的使用壽命。

        (3)密封的效果與軸徑的大小關(guān)系不大,因為此密封結(jié)構(gòu)動環(huán)和靜環(huán)的接觸壓力一直保持定值,并且此壓力可以用備壓腔的壓力來進(jìn)行調(diào)整。

        [1]陳家慶,徐林林,許宏奇.流體動壓密封技術(shù)及其在石油礦場機(jī)械中的應(yīng)用.石油機(jī)械,2002,30(3):53 ~ 55.

        [2]Cress L A,Rick Stone,MikeTangedahl.History and development of a rotating blowout preventer.IADC/SPE 23931.

        [3]段芳莉,韋云隆.水潤滑橡膠軸承的彈流潤滑分析.潤滑與密封,2001,(3):5 ~ 7.

        2017-11-03)

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