一種非接觸式機械旋轉密封的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種非接觸式機械旋轉密封，包括轉子(1)和定子(2)，轉子(1)與定子(2)相互配合，二者之間形成介質腔(4)，還包括用于對介質腔(4)內的介質增壓的增壓機構(3)；轉子(1)或定子(2)設有高壓介質噴嘴和高壓介質通道，且轉子(1)和定子(2)的配合面形成射流通道(5)；增壓機構(3)將介質腔(4)內的介質增壓或加速后輸送至高壓介質通道，介質在高壓介質通道內形成高壓介質，高壓介質經高壓介質噴嘴噴入射流通道(5)，在射流通道(5)內形成與介質泄露方向相反的介質流，并返回介質腔(4)，有效地實現了介質的密封，同時，還可以精確控制密封流體的用量。
【專利說明】一種非接觸式機械旋轉密封
【技術領域】
[0001]本實施新型涉及機械密封領域，具體涉及一種非接觸式機械旋轉密封。
【背景技術】
[0002]旋轉密封是動密封的一種，目前，旋轉密封包括接觸式密封和非接觸密封。
[0003]接觸式密封需要滿足接觸表面的摩擦力要小、耐磨損和同心度高等要求，且密封結構要具有足夠的強度和剛度。目前，接觸式密封的密封結構的主要通過以下方面提高密封性能:使用柔性材料如塑膠，或使用浮動環結構，來彌補同心度誤差；在接觸面加潤滑齊U、提高接觸面表面光度，來減小摩擦力和延緩磨損速度；改善接觸面材料的性能，提高材料耐磨損能力；使用復合材料或結構，提高密封結構的強度和剛度，如在塑膠中增加鋼結構等；使用強度好、剛度好、耐磨損的材料，如鐵氟龍、石墨、高密度鋼絲刷等。但無論哪一種結構或材料，密封結構接觸面的相對速度都有使用限制，超過這個限制，密封面就會發熱、磨損直至最后失效。
[0004]非接觸密封又分為迷宮密封和動力密封兩類。
[0005]迷宮密封是利用流體在間隙處的節流效應，通過設置多道節流結構，減少流體的泄漏量，因此，迷宮密封不是完全密封的。
[0006]動力密封有離心密封、浮環密封和螺旋密封等，是依靠動力元件產生高的壓力，抵消密封件兩側的壓力差來獲得密封的。動力密封對工作轉速也有規定，不能太低，密封的壓力差也不是特別大；同時，動力密封對密封處的結構精度，如配合精度、同軸度和跳動等，有較高的技術要求，另外，密封處的結構尺寸也比較大，對密封結構的流體流量不能精確控制，導致密封效果不理想。
【發明內容】
[0007]針對現有的機械非接觸密封，由于其密封處的結構精度要求較高，而且密封處的流體流量不能精確控制，本申請提供一種非接觸式機械旋轉密封，包括轉子和定子，轉子與定子相互配合，二者之間形成介質腔，還包括用于對介質腔內的介質增壓的增壓機構；
[0008]轉子或定子設有高壓介質噴嘴和高壓介質通道，且轉子和定子的配合面形成射流通道；
[0009]介質腔通過增壓機構與高壓介質通道一端連通，高壓介質通道的另一端通過射流通道與所述介質腔連通，使得介質腔、高壓介質通道和射流通道形成一連通腔；
[0010]工作狀態下，增壓機構將介質腔內的介質增壓或加速后輸送至高壓介質通道，介質在高壓介質通道內形成高壓介質，高壓介質經高壓介質噴嘴噴入射流通道，形成與介質泄漏方向相反介質流并返回介質腔。
[0011]在一種實施例中，高壓介質噴嘴位于高壓介質通道與射流通道的交界處，其通道截面面積分別小于高壓介質通道、射流通道的通道截面面積。
[0012]在一種實施例中，增加機構為增壓泵；
[0013]增壓泵的入口與介質腔連通，增壓泵的出口與高壓介質通道連通。
[0014]在一種實施例中，非接觸式機械旋轉密封還包括傳動機構，傳動機構通過轉子向增壓泵提供動力。
[0015]在一種實施例中，增壓機構包括分別設置在轉子和定子上的泵體部分結構，組合構成增壓泵。
[0016]在另一種實施例中，增壓機構包括葉輪，葉輪與轉子為一體化結構，用于將介質腔內的介質加速。
[0017]在另一種實施例中，增壓機構還包括導向器；
[0018]導向器與定子為一體化結構，導向器設置于高壓介質通道的入口端，用于將葉輪加速后的介質導向高壓介質通道。
[0019]進一步，導向器包括葉片組，葉片組用于將介質導入高壓介質通道內。
[0020]本實用新型的有益效果是:本申請提供一種非接觸式機械旋轉密封，通過增壓機構將介質腔內的介質增壓或加速后輸送至高壓介質通道，介質在高壓介質通道內形成高壓介質，該高壓介質經高壓介質噴嘴噴入射流通道，在射流通道內形成與介質泄露方向相反的介質流，并從射流通道流入介質腔內，有效地實現了介質的密封，同時，由于高壓噴嘴處沒有運動部件和結構，可以精確控制密封流體的用量，當增壓機構不與轉子直接聯系時，機械密封不受轉子的轉速限制，甚至可以在轉子不轉動的情況下進行良好的密封。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為實施例一的非接觸式機械旋轉密封結構示意圖；
[0022]圖2為實施例二的非接觸式機械旋轉密封結構示意圖；
[0023]圖3為實施例三的非接觸式機械旋轉密封結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面通過【具體實施方式】結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
[0025]實施例一:
[0026]本例提供一種非接觸式機械旋轉密封，如圖1所示，包括轉子1、定子2和增壓機構3，轉子I與定子2相互配合，二者之間形成介質腔4，增壓機構3用于對介質腔4內的介質增壓，其中，介質可以為液體介質或氣體介質；本例的定子2設有高壓介質通道21和高壓介質噴嘴22，轉子I和定子2的配合面形成射流通道5 ;介質腔4通過增壓機構3與高壓介質通道21 —端連通，高壓介質通道21的另一端通過射流通道5與介質腔4連通，使得介質腔4、高壓介質通道21和射流通道5形成一連通腔，且高壓介質噴嘴22位于高壓介質通道21與射流通道5的交界處，其通道截面面積分別小于高壓介質通道21、射流通道5的通道截面面積。
[0027]本例中，增壓機構3具體為增壓泵，本例的增壓泵獨立于轉子I設置，即增壓泵獨立外設于機械密封體的外部，使得增壓泵的入口與介質腔4連通，增壓泵的出口與高壓介質通道21連通。
[0028]本例的非接觸式機械旋轉密封的工作原理是:增壓泵將介質腔4內的介質吸入泵體，并通過其出口將增壓后的介質噴出至高壓介質通道21，高壓介質通過高壓介質噴嘴22噴入射流通道5，由于高壓介質噴嘴22的通道截面面積分別小于高壓介質通道21、射流通道5的通道截面面積，高壓介質經過高壓介質噴嘴22噴入射流通道5內，并在射流通道5內形成與介質泄露方向相反的介質流，該介質流通過射流通道5流入介質腔4內，從而阻止了介質的泄漏，有效地實現了介質的密封。
[0029]由于密封處轉子1和定子2不需要直接接觸，使得本實施例的非接觸式機械旋轉密封對密封處轉子1相對定子2的線速度沒有限制。
[0030]另外，本例的增壓泵可以獨立設置于機械密封體外部，其增壓泵的動力與轉子1不直接聯系，使得在轉子1不轉動的情況下也可以進行良好的密封。
[0031]在其他實施例中，增壓泵可以通過轉子1提供動力，即可以在非接觸式機械旋轉密封中增加一個傳動機構，轉子1通過傳動機構與增壓泵聯動，使得傳動機構通過轉子1向增壓泵提供動力。
[0032]在其他實施例中，增壓機構3可以由轉子1和定子2上直接設置泵體結構組合而成，如增壓機構3包括分別設置在轉子1和定子2上的泵體部分結構，組合構成增壓泵，組合而成的增壓泵通過轉子1提供動力，向介質腔4內的介質增壓。
[0033]實施例二:
[0034]基于實施例一，本例提供另外一種非接觸式機械旋轉密封，如圖2所示，包括轉子
1、定子2和增壓機構3，轉子1與定子2相互配合，二者之間形成介質腔4，增壓機構3用于對介質腔4內的介質增壓，其中，介質可以為液體介質或氣體介質；本例的定子2設有高壓介質通道21和高壓介質噴嘴22，轉子1和定子2的配合面形成射流通道5 ;介質腔4通過增壓機構3與高壓介質通道21 —端連通，高壓介質通道21的另一端通過射流通道5與介質腔4連通，使得介質腔4、高壓介質通道21和射流通道5形成一連通腔，且高壓介質噴嘴22位于高壓介質通道21與射流通道5的交界處，其通道截面面積分別小于高壓介質通道21、射流通道5的通道截面面積。
[0035]本例的非接觸式機械旋轉密封與實施例一的非接觸式機械旋轉密封不同之處在于:本例的增壓機構3與轉子1和定子2 —體化結構，具體的，增壓機構3包括葉輪31和導向器32，葉輪31與轉子1為一體化結構，用于將介質腔內4的介質加速，導向器32與定子2為一體化結構，導向器32設置于高壓介質通道21的入口端，用于將葉輪31加速后的介質導向高壓介質通道21，進一步，導向器32包括葉片組，葉片組用于將介質導入高壓介質通道21內。
[0036]在其他實施例中，可以采用柱塞替換葉輪31，達到將介質腔4內的介質增壓的目的即可。
[0037]本例的非接觸式機械旋轉密封的工作原理是:轉子1帶動葉輪31旋轉，葉輪31將介質腔4內的介質加速，并通過導向器32輸送至高壓介質通道21，高壓介質通道21將介質的速度能轉化成壓能，使其轉化成高壓介質，高壓介質通過高壓介質噴嘴22噴入射流通道5，由于高壓介質噴嘴22的通道截面面積分別小于高壓介質通道21、射流通道5的通道截面面積，高壓介質經過高壓介質噴嘴22噴入射流通道5內，并在射流通道5內形成與介質泄露方向相反的介質流，該介質流通過射流通道5流入介質腔4內，從而阻止了介質的泄漏，有效地實現了介質的密封。
[0038]與實施例一相比，本例的葉輪31的動力與轉子1直接聯系，機械密封體受轉子1的轉速限制，必須在轉子I轉動的情況下才能進行良好密封，但結構簡單。
[0039]實施例三:
[0040]基于實施例二，本例提供另外一種非接觸式機械旋轉密封，如圖3所示，包括轉子1、定子2和增壓機構3，轉子I與定子2相互配合，二者之間形成介質腔4，增壓機構3用于對介質腔4內的介質增壓,其中，介質可以為液體介質或氣體介質；轉子I和定子2的配合面形成射流通道5。本例與實施例二不同之處在于:本例的轉子I設有高壓介質通道11和高壓介質噴嘴12，介質腔4通過增壓機構3與高壓介質通道11 一端連通，高壓介質通道11的另一端通過射流通道5與介質腔4連通，使得介質腔4、高壓介質通道11和射流通道5形成一連通腔，且高壓介質噴嘴12位于高壓介質通道11與射流通道5的交界處，其通道截面面積分別小于高壓介質通道11、射流通道5的通道截面面積。
[0041]本例的增壓機構3僅包括葉輪31，且葉輪31與轉子I 一體化結構，本例的非接觸式機械旋轉密封的工作原理是:轉子I帶動葉輪31旋轉，葉輪31將介質腔4內的介質加速，直接輸送至高壓介質通道11，高壓介質通道11將介質的速度能轉化成壓能，使其轉化成高壓介質，高壓介質通過高壓介質噴嘴12噴入射流通道5，由于高壓介質噴嘴12的通道截面面積分別小于高壓介質通道11、射流通道5的通道截面面積，高壓介質經過高壓介質噴嘴12噴入射流通道5內，并在射流通道5內形成與介質泄露方向相反的介質流，該介質流通過射流通道5流入介質腔4內，從而阻止了介質的泄漏，有效地實現了介質的密封。
[0042]本實用新型各實施例的非接觸式機械旋轉密封的結構簡單，使用方便，密封處轉子I和定子2不需要接觸，密封處轉子I相對定子2的線速度沒有限制，使用壽命長。
[0043]各實施例中，增壓機構3的原理還可使用葉片泵、柱塞泵、齒輪泵、螺桿泵等各類增壓泵原理和結構，達到增壓機構3對介質腔4內的介質增壓的目的即可。
[0044]以上內容是結合具體的實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換。
【權利要求】
1.一種非接觸式機械旋轉密封，包括轉子⑴和定子(2)，所述轉子⑴與所述定子(2)相互配合，二者之間形成介質腔(4)，其特征在于，還包括用于對所述介質腔(4)內的介質增壓的增壓機構(3)； 所述轉子(I)或定子(2)設有高壓介質噴嘴和高壓介質通道，且所述轉子(I)和定子(2)的配合面形成射流通道(5)； 所述介質腔(4)通過所述增壓機構(3)與所述高壓介質通道一端連通，所述高壓介質通道的另一端通過所述射流通道(5)與所述介質腔(4)連通，使得所述介質腔(4)、高壓介質通道和射流通道(5)形成一連通腔； 工作狀態下，所述增壓機構(3)將所述介質腔(4)內的介質增壓或加速后輸送至所述高壓介質通道，所述介質在所述高壓介質通道內形成高壓介質，所述高壓介質經所述高壓介質噴嘴噴入所述射流通道(5)，形成與介質泄漏方向相反介質流并返回所述介質腔(4)。
2.如權利要求1所述的非接觸式機械旋轉密封，其特征在于，所述高壓介質噴嘴位于所述高壓介質通道與所述射流通道(5)的交界處，其通道截面面積分別小于所述高壓介質通道、所述射流通道(5)的通道截面面積。
3.如權利要求2所述的非接觸式機械旋轉密封，其特征在于，所述增壓機構(3)為增壓栗; 所述增壓泵的入口與所述介質腔(4)連通，所述增壓泵的出口與所述高壓介質通道連通。
4.如權利要求2所述的非接觸式機械旋轉密封，其特征在于，所述增壓機構(3)包括葉輪(31)，所述葉輪(31)與所述轉子(I)為一體化結構，用于將所述介質腔(4)內的介質加速。
5.如權利要求2所述的非接觸式機械旋轉密封，其特征在于，所述增壓機構包括分別設置在所述轉子(I)和定子(2)上的泵體部分結構，組合構成增壓泵。
6.如權利要求3所述的非接觸式機械旋轉密封，其特征在于，還包括傳動機構，所述傳動機構通過所述轉子(I)向所述增壓泵提供動力。
7.如權利要求4所述的非接觸式機械旋轉密封，其特征在于，所述增壓機構(3)還包括導向器(32)； 所述導向器(32)與所述定子(2)為一體化結構，所述導向器(32)設置于所述高壓介質通道的入口端，用于將所述葉輪(31)加速后的介質導向所述高壓介質通道。
8.如權利要求7所述的非接觸式機械旋轉密封，其特征在于，所述導向器(32)包括葉片組，所述葉片組用于將介質導入所述高壓介質通道內。
【文檔編號】F16J15/16GK204114137SQ201420464086
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年8月15日 優先權日:2014年8月15日
【發明者】李航越, 李天維 申請人:李天維, 李航越