CN107420550A - 一种旋转密封装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种旋转密封装置，属于船用机械领域。该旋转密封装置包括套筒、环形板、轴承、第一密封环、第二密封环和弹性元件，轴承设置在套筒的一端内，环形板同轴连接在套筒的另一端的端面上，第一密封环沿套筒的轴向可滑动地设置在套筒内，第一密封环位于环形板和轴承之间，第二密封环同轴固定连接在旋转轴上，第二密封环位于第一密封环的远离环形板的一侧，由于第一密封环的远离套筒的内壁的表面呈锥形，第二密封环的靠近第一密封环的表面呈锥形，因此在第一密封环与第二密封环之间出现磨损时，弹性元件可以将第一密封环向第二密封环一侧推动，使第一密封环和第二密封环保持贴合状态，避免密封环磨损出现的间隙，延长了旋转密封装置的寿命。

Description

一种旋转密封装置
技术领域
本发明涉及船用机械领域，特别涉及一种旋转密封装置。
背景技术
在机械设备中，密封主要分为静密封和动密封，静密封指两个相对静止的面之间的密封。动密封指两个相对运动的面之间的密封。在动密封中，较为常见的一种是旋转密封，通常是对旋转轴进行的密封。
现有的旋转密封装置中，为了提高密封圈的使用寿命，目前主要是通过选用比较耐磨损的材料制作密封圈。但是由于旋转轴的连续转动，密封圈仍然会出现较大的磨损，随着磨损时间的增加，最终会在密封圈处形成间隙，出现泄漏，且随着磨损的加剧，间隙会越来越大，最终导致密封圈完全失效。
发明内容
为了解决现有旋转密封装置使用寿命短的问题，本发明实施例提供了一种旋转密封装置。所述技术方案如下：
本发明实施例提供了一种旋转密封装置，所述旋转密封装置适用于旋转轴的密封，所述旋转密封装置包括套筒、环形板、轴承、第一密封环、第二密封环和弹性元件，所述轴承同轴设置在所述套筒的一端内，所述环形板同轴连接在所述套筒的另一端的端面上，且所述环形板的内径小于所述套筒的内径，所述第一密封环沿所述套筒的轴向可滑动地设置在所述套筒内，且所述第一密封环与所述套筒同轴，所述第一密封环位于所述环形板和所述轴承之间，所述第一密封环的外径与所述套筒的内径相等，所述第一密封环的远离所述套筒的内壁的表面呈锥形，且所述第一密封环的靠近所述环形板的一侧的内径小于远离所述环形板的一侧的内径，所述第二密封环同轴固定连接在所述旋转轴上，所述第二密封环位于所述第一密封环的远离所述环形板的一侧，所述第二密封环的靠近所述第一密封环的表面呈锥形，且所述第二密封环的锥形的表面与所述第一密封环的锥形的表面相贴合，所述弹性元件设置在所述环形板和所述第一密封环之间，所述弹性元件用于推动所述第一密封环向远离所述环形板一侧移动。
可选地，所述旋转密封装置还包括限位机构，所述限位机构用于避免所述第一密封环绕所述套筒的轴线转动。
进一步地，所述限位机构包括第一导向杆，所述第一导向杆的一端连接在所述环形板上，所述第一导向杆的另一端位于所述套筒内，且所述第一导向杆的轴线与所述套筒的轴线平行，所述第一密封环上设置有第一限位孔，所述第一限位孔的轴线平行于所述第一导向杆的轴线，所述第一导向杆插设在所述第一限位孔中。
可选地，所述套筒的内壁上设置有凸起的安装座，且所述安装座位于所述第一密封环的远离所述环形板的一侧，所述限位机构包括第二导向杆，所述第二导向杆的一端设置在所述安装座上，所述第二导向杆位于所述环形板和所述安装座之间，且所述第二导向杆的轴线平行于所述套筒的轴线，所述第一密封环上设置有第二限位孔，所述第二导向杆插设在所述第二限位孔中。
可选地，所述安装座呈圆柱筒状，所述安装座与所述套筒同轴固定连接，所述第二导向杆设置在所述安装座的靠近所述环形板的一端的端面上，所述轴承设置在所述安装座内。
具体地，所述限位机构包括沿所述套筒的轴向延伸的凸棱和滑槽，所述凸棱设置在所述套筒的靠近所述环形板一端的内壁上，所述滑槽设置在所述第一密封环的靠近所述套筒的内壁的表面上，所述凸棱设置在所述滑槽中，或者所述滑槽设置在所述套筒的靠近所述环形板一端的内壁上，所述凸棱设置在所述第一密封环的靠近所述套筒的内壁的表面上，所述凸棱设置在所述滑槽中。
进一步地，所述套筒的远离所述环形板的一端设置有沿径向向外延伸的法兰。
可选地，所述旋转密封装置还包括传感器，所述传感器用于检测所述第一密封环的位移。
可选地，所述套筒的侧壁上设置有泄漏孔，所述泄漏孔位于所述环形板和所述第一密封环之间，所述泄漏孔贯穿所述套筒的侧壁。
可选地，所述轴承为水润滑轴承。
本发明实施例通过将旋转轴插装到套筒中，套筒的一端内设置有轴承，通过轴承支撑旋转轴，使旋转轴可以自由转动，通过在套筒的远离轴承的一端内同轴设置第一密封环，在旋转轴上同轴设置第二密封环，第一密封环与第二密封环相接触，通过在套筒的远离轴承的一端的端面上设置环形板，其中环形板的内径小于套筒的内径，从而可以在环形板和第一密封环之间设置弹性元件，使弹性元件能够压紧在第一密封环上，将第一密封环向轴承一侧推动，第二密封环和轴承之间的空间中充满水，在水压以及弹性元件的弹力作用下，第一密封环与第二密封环相互压紧，在套筒和旋转轴之间形成密封，避免第一密封环与第二密封环的靠近轴承一侧的水泄漏到第一密封环与第二密封环的靠近环形板的一侧。由于第一密封环的远离套筒的内壁的表面呈锥形，且第一密封环的靠近环形板的一侧的内径小于远离环形板的一侧的内径，第二密封环的靠近第一密封环的表面呈锥形，因此在第一密封环与第二密封环之间出现磨损时，弹性元件可以将第一密封环向第二密封环一侧推动，使第一密封环和第二密封环保持相互贴合的状态，避免由于密封环磨损而出现间隙，延长了旋转密封装置的寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种旋转密封装置的结构图；
图2是图1中的A处放大示意图；
图3是本发明实施例提供的一种第一密封环与套筒的配合示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
图1是本发明实施例提供的一种旋转密封装置的结构图，如图1所示，该旋转密封装置适用于旋转轴的密封，旋转密封装置包括套筒20、环形板30、轴承40、第一密封环51、第二密封环52和弹性元件。轴承40同轴设置在套筒20的一端内。
环形板30同轴连接在套筒20的另一端的端面上，且环形板30的内径小于套筒20的内径。
第一密封环51沿套筒20的轴向可滑动地设置在套筒20内，且第一密封环51与套筒20同轴，第一密封环51位于环形板30和轴承40之间，第一密封环51的外径与套筒20的内径相等，第一密封环51的远离套筒20的内壁的表面呈锥形，且第一密封环51的靠近环形板30的一侧的内径小于远离环形板30的一侧的内径。
第二密封环52同轴固定连接在旋转轴10上，第二密封环52位于第一密封环51的远离环形板30的一侧。第二密封环52的靠近第一密封环51的表面呈锥形，且第二密封环52的锥形的表面与第一密封环51的锥形的表面相贴合。
弹性元件设置在环形板30和第一密封环51之间，弹性元件用于推动第一密封环51向远离环形板30一侧移动。
通过将旋转轴插装到套筒中，套筒的一端内设置有轴承，通过轴承支撑旋转轴，使旋转轴可以自由转动，通过在套筒的远离轴承的一端内同轴设置第一密封环，在旋转轴上同轴设置第二密封环，第一密封环与第二密封环相接触，通过在套筒的远离轴承的一端的端面上设置环形板，其中环形板的内径小于套筒的内径，从而可以在环形板和第一密封环之间设置弹性元件，使弹性元件能够压紧在第一密封环上，将第一密封环向轴承一侧推动，第二密封环和轴承之间的空间中充满水，在水压以及弹性元件的弹力作用下，第一密封环与第二密封环相互压紧，在套筒和旋转轴之间形成密封，避免第一密封环与第二密封环的靠近轴承一侧的水泄漏到第一密封环与第二密封环的靠近环形板的一侧。由于第一密封环的远离套筒的内壁的表面呈锥形，且第一密封环的靠近环形板的一侧的内径小于远离环形板的一侧的内径，第二密封环的靠近第一密封环的表面呈锥形，因此在第一密封环与第二密封环之间出现磨损时，弹性元件可以将第一密封环向第二密封环一侧推动，使第一密封环和第二密封环保持相互贴合的状态，避免由于密封环磨损而出现间隙，延长了旋转密封装置的寿命。
容易想到的是，第二密封环52的锥形的表面与第一密封环51的锥形的表面的锥角相同，以使得第二密封环52的锥形的表面与第一密封环51的锥形的表面能够完全贴合。
可选地，第二密封环52的锥形的表面与第一密封环51的锥形的表面的锥角均为20°～40°。
第二密封环52可以通过旋转轴10上的轴肩进行轴向限位，并通过压环10a压紧，避免第二密封环52出现松动。
如图1所示，套筒20可以插装在用于支撑旋转轴10的支撑板11上，套筒20的外壁与支撑板11密封连接。
需要说明的是，图1中的套筒20设置在两个支撑板11上的设置形式仅为示例，在其他实施例中，套筒20也可以只安装在一个支撑板11上。
优选地，套筒20的远离环形板30的一端可以设置有沿径向向外延伸的法兰21。法兰21与支撑板11之间可以密封连接，从而提高套筒20与支撑板11之间的密封性。
具体地，法兰21与支撑板11之间可以夹设密封圈21a。
可选地，套筒20与支撑板11之间可以通过焊接连接，从而在实现套筒20的安装的同时，实现套筒20与支撑板11之间的密封。
实现时，旋转密封装置还可以包括限位机构，限位机构用于避免第一密封环51绕套筒20的轴线转动，从而减少第一密封环51与套筒20的内壁之间的泄漏。
图2是图1中的A处放大示意图，如图2所示，限位机构可以包括第一导向杆61，第一导向杆61的一端连接在环形板30上，第一导向杆61的另一端位于套筒20内，且第一导向杆61的轴线与套筒20的轴线平行，第一密封环51上设置有第一限位孔51a，第一限位孔51a的轴线平行于第一导向杆61的轴线，第一导向杆61插设在第一限位孔51a中，在弹性元件推动第一密封环51移动时，第一导向杆61***第一限位孔51a的深度逐渐减小，第一密封环51可以沿着第一导向杆61移动，且可以使第一密封环51的移动平稳。
优选地，限位机构可以包括一一对应设置的多根第一导向杆61和多个第一限位孔51a，从而可以使得第一密封环51的移动更加平稳，多根第一导向杆61可以沿套筒20的周向等角度间隔设置。
容易想到的是，第一限位孔51a为盲孔，即第一限位孔51a的靠近环形板30的一端开放，第一限位孔51a的远离环形板30的一端封闭，以避免第一限位孔51a连通第一密封环51的两侧，造成泄漏。
实现时，弹性元件可以是弹簧64，弹簧64可以同轴套设在第一导向杆61上，弹簧64的一端可以与环形板30接触，弹簧64的另一端可以与第一密封环51接触，从而可以确保弹簧64的弹力方向始终沿着第一导向杆61。
可选地，第一导向杆61与环形板30可以通过螺纹连接，以便于第一导向杆61的拆装。
进一步地，第一导向杆61的位于环形板30和第一密封环51之间的部分还可以设置有螺纹，第一导向杆61上可以设置调节板63，调节板63的板面与第一导向杆61垂直，调节板63与第一导向杆61通过螺纹连接，弹簧64的一端支撑在调节板63上，弹簧64的另一端与第一密封环51接触，从而可以通过转动调节板63，使调节板63沿着第一导向杆61移动，以改变弹簧64的弹力大小，使弹簧64有足够的弹力压紧第一密封环51和第二密封环52。
优选地，多根第一导向杆61上的螺纹的螺距相同，且每根第一导向杆61上的螺纹距离环形板30的最小距离均相同，从而可以通过控制每根第一导向杆61上的调节板63转动相同的圈数，以使调节板63移动相同的距离，可以便于控制每根第一导向杆61上的弹簧64的长度，使每根弹簧64产生的弹力大小相等。
如图2所示，旋转密封装置还可以包括传感器70，传感器70用于检测第一密封环51的位移。随着第一密封环51和第二密封环52磨损程度的增加，第一密封环51移动的距离逐渐增大，当第一密封环51和第二密封环52磨损到一定程度时，密封效果不能满足要求，则需要更换第一密封环51和第二密封环52，通过设置传感器70检测第一密封环51的位移，从而可以在第一密封环51移动的距离达到某一设定距离时，更换第一密封环51和第二密封环52。
实现时，传感器70可以设置在环形板30上。
进一步地，旋转密封装置还可以包括报警器(未示出)，报警器可以与传感器70电连接，当传感器70检测到第一密封环51移动的距离达到某一设定距离时，报警器发出警报，以提醒操作人员更换第一密封环51和第二密封环52。
具体地，报警器可以是但不限于是嗡鸣器、灯、扬声器或其组合，发出的警报可以是声音、灯光或是其组合的形式。
优选地，套筒20的侧壁上可以设置有泄漏孔20a，泄漏孔20a位于环形板30和第一密封环51之间，泄漏孔20a贯穿套筒20的侧壁。通过设置泄漏孔20a，可以将通过第一密封环51和第二密封环52泄漏到环形板30和第一密封环51之间的水排出套筒20，确保传感器70的正常工作。
容易想到的是，泄漏孔20a应位于支撑板11的靠近环形板30的一侧。
此外，还可以在支撑板11的靠近环形板30的表面上设置防护罩80，通过防护罩80将套筒20罩设在其中，防护罩80上还可以设置储水箱81，以储存从泄漏孔20a中泄漏出来的水。
如图2所示，套筒20的内壁上可以设置有凸起的安装座22，且安装座22位于第一密封环51的远离环形板30的一侧，限位机构包括第二导向杆62，第二导向杆62的一端设置在安装座22上，第二导向杆62位于环形板30和安装座22之间，且第二导向杆62的轴线平行于套筒20的轴线，第一密封环51上设置有第二限位孔51b，第二导向杆62插设在第二限位孔51b中。在弹性元件推动第一密封环51移动时，第二导向杆62逐渐***到第二限位孔51b中，第一密封环51可以沿着第二导向杆62移动，可以使第一密封环51的移动平稳。
容易想到的是，第二限位孔51b为盲孔，即第二限位孔51b的远离环形板30的一端开放，第二限位孔51b的靠近环形板30的一端封闭，以避免第二限位孔51b连通第一密封环51的两侧，造成泄漏。
可选地，安装座22可以是凸块，凸块位于轴承40和第二密封环52之间。
优选地，安装座22呈圆柱筒状，安装座22与套筒20同轴固定连接，第二导向杆62设置在安装座22的靠近环形板30的一端的端面上，轴承40设置在安装座22内。通过设置圆柱筒状的安装座22安装轴承40的同时，利用安装座22的端面安装第二导向杆62，可以简化套筒20的结构，方便制造。其中，轴承40可以为水润滑轴承。
图3是本发明实施例提供的一种第一密封环与套筒的配合示意图，如图3所示，限位机构可以包括沿套筒20的轴向延伸的凸棱201和滑槽511，凸棱201设置在套筒20的靠近环形板30一端的内壁上，滑槽511设置在第一密封环51的靠近套筒20的内壁的表面上，凸棱201设置在滑槽511中。通过设置相适配的凸棱201和滑槽511，可以使第一密封环51的移动更加平稳。凸棱201可以沿套筒20的周向等角度间隔布置多条。
在本发明实施例的另一种实现方式中，滑槽511也可以设置在套筒20的靠近环形板30一端的内壁上，凸棱201设置在第一密封环51的靠近套筒20的内壁的表面上，凸棱201设置在滑槽511中。
本发明中所提供的旋转密封装置可以适用于旋转接头、水下绞车、潜液泵或是其他需要进行旋转密封的设备。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种旋转密封装置，所述旋转密封装置适用于旋转轴的密封，其特征在于，所述旋转密封装置包括套筒(20)、环形板(30)、轴承(40)、第一密封环(51)、第二密封环(52)和弹性元件，所述轴承(40)同轴设置在所述套筒(20)的一端内，所述环形板(30)同轴连接在所述套筒(20)的另一端的端面上，且所述环形板(30)的内径小于所述套筒(20)的内径，所述第一密封环(51)沿所述套筒(20)的轴向可滑动地设置在所述套筒(20)内，且所述第一密封环(51)与所述套筒(20)同轴，所述第一密封环(51)位于所述环形板(30)和所述轴承(40)之间，所述第一密封环(51)的外径与所述套筒(20)的内径相等，所述第一密封环(51)的远离所述套筒(20)的内壁的表面呈锥形，且所述第一密封环(51)的靠近所述环形板(30)的一侧的内径小于远离所述环形板(30)的一侧的内径，所述第二密封环(52)同轴固定连接在所述旋转轴(10)上，所述第二密封环(52)位于所述第一密封环(51)的远离所述环形板(30)的一侧，所述第二密封环(52)的靠近所述第一密封环(51)的表面呈锥形，且所述第二密封环(52)的锥形的表面与所述第一密封环(51)的锥形的表面相贴合，所述弹性元件设置在所述环形板(30)和所述第一密封环(51)之间，所述弹性元件用于推动所述第一密封环(51)向远离所述环形板(30)一侧移动。
2.根据权利要求1所述的旋转密封装置，其特征在于，所述旋转密封装置还包括限位机构，所述限位机构用于避免所述第一密封环(51)绕所述套筒(20)的轴线转动。
3.根据权利要求2所述的旋转密封装置，其特征在于，所述限位机构包括第一导向杆(61)，所述第一导向杆(61)的一端连接在所述环形板(30)上，所述第一导向杆(61)的另一端位于所述套筒(20)内，且所述第一导向杆(61)的轴线与所述套筒(20)的轴线平行，所述第一密封环(51)上设置有第一限位孔(51a)，所述第一限位孔(51a)的轴线平行于所述第一导向杆(61)的轴线，所述第一导向杆(61)插设在所述第一限位孔(51a)中。
4.根据权利要求2所述的旋转密封装置，其特征在于，所述套筒(20)的内壁上设置有凸起的安装座(22)，且所述安装座(22)位于所述第一密封环(51)的远离所述环形板(30)的一侧，所述限位机构包括第二导向杆(62)，所述第二导向杆(62)的一端设置在所述安装座(22)上，所述第二导向杆(62)位于所述环形板(30)和所述安装座(22)之间，且所述第二导向杆(62)的轴线平行于所述套筒(20)的轴线，所述第一密封环(51)上设置有第二限位孔(51b)，所述第二导向杆(62)插设在所述第二限位孔(51b)中。
5.根据权利要求4所述的旋转密封装置，其特征在于，所述安装座(22)呈圆柱筒状，所述安装座(22)与所述套筒(20)同轴固定连接，所述第二导向杆(62)设置在所述安装座(22)的靠近所述环形板(30)的一端的端面上，所述轴承(40)设置在所述安装座(22)内。
6.根据权利要求2所述的旋转密封装置，其特征在于，所述限位机构包括沿所述套筒(20)的轴向延伸的凸棱(201)和滑槽(511)，所述凸棱(201)设置在所述套筒(20)的靠近所述环形板(30)一端的内壁上，所述滑槽(511)设置在所述第一密封环(51)的靠近所述套筒(20)的内壁的表面上，所述凸棱(201)设置在所述滑槽(511)中，或者所述滑槽(511)设置在所述套筒(20)的靠近所述环形板(30)一端的内壁上，所述凸棱(201)设置在所述第一密封环(51)的靠近所述套筒(20)的内壁的表面上，所述凸棱(201)设置在所述滑槽(511)中。
7.根据权利要求1～6任一项所述的旋转密封装置，其特征在于，所述套筒(20)的远离所述环形板(30)的一端设置有沿径向向外延伸的法兰(21)。
8.根据权利要求1～6任一项所述的旋转密封装置，其特征在于，所述旋转密封装置还包括传感器(70)，所述传感器(70)用于检测所述第一密封环(51)的位移。
9.根据权利要求8所述的旋转密封装置，其特征在于，所述套筒(20)的侧壁上设置有泄漏孔(20a)，所述泄漏孔(20a)位于所述环形板(30)和所述第一密封环(51)之间，所述泄漏孔(20a)贯穿所述套筒(20)的侧壁。
10.根据权利要求1～6任一项所述的旋转密封装置，其特征在于，所述轴承(40)为水润滑轴承。
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