一种非接触式端面密封用金属密封结构制造技术

本发明专利技术公开了一种非接触式端面密封用金属密封结构，包括转轴、密封壳体、动环、静环、静环座和金属密封件，金属密封件整体呈封闭的圆环状，金属密封件包括内密封臂环和外密封臂环；内密封臂环和外密封臂环之间形成V形的开口槽，内密封臂环的内侧面为凸起的圆弧形面，记为内密封唇，内密封唇与静环座配合，外密封臂环的外侧面为凸起的圆弧形面，记为外密封唇，外密封唇与密封壳体配合；内密封臂环和外密封臂环交汇并延伸出支撑臂环，支撑臂环的端面作为定位面，定位面与环形凹槽紧密接触。本发明专利技术中V形的开口槽，使得内密封唇与静环座之间、外密封唇与密封壳体之间能够始终保持紧密接触，维持密封性，回弹能力强，并且对静环与动环在工作时脱开性能影响小。

【技术实现步骤摘要】
一种非接触式端面密封用金属密封结构
本专利技术涉及金属密封
，特别涉及一种非接触式端面密封用金属密封结构。
技术介绍
非接触式端面密封属于机械密封，常用于泵、压缩机等旋转流体机械的轴端密封，依靠旋转的动环与静止的静环安装在轴径向形成密封能力，阻止流体发生泄漏，为实现非接触式运转，一般将密封静环作为轴向补偿环，通过静环座与密封壳体之间安装的弹簧来补偿沿轴向的运动，因此，需对静环座与密封壳体的间隙进行密封。传统的密封形式采用O形橡胶圈或其他橡塑类材料，价格低廉且性能可靠，但在航空航天发动机泵、核电主泵、船舶机泵等领域，其密封需要在极端的温度下运转。绝大部分非金属材料在高温下均会融化无法适应高温工况，且橡胶材料在低温深冷环境下会失去弹性，变成玻璃态，无法维持密封性能；塑料材料低温收缩性大，在深冷环境下变硬，冷流和应力松弛难以克服，从而导致密封性能降低而产生泄漏。由此可见，传统的橡塑类材料在极端温度下不再能够保证密封性能，因此采用金属密封代替。对于金属密封，多以O形金属密封圈为主要密封形式，但O形金属密封的密封比压较弱，回弹能力较低，导致金属密封可靠性低下，使用寿命受到极大限制。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术存在密封比压较弱，回弹能力较低，导致金属密封可靠性低问题，提出了一种非接触式端面密封用金属密封结构。本专利技术的技术解决方案是：一种非接触式端面密封用金属密封结构，包括转轴、密封壳体、动环、静环、静环座和金属密封件，所述动环安装在所述转轴上，所述动环与静环相配合，所述静环与静环座相配合，所述静环座与密封壳体之间通过弹簧连接，所述静环座在远离静环的轴向上设置座圈，所述密封壳体上设置与座圈对应的环形凹槽，所述座圈与所述环形凹槽之间通过金属密封件进行密封；所述金属密封件整体呈封闭的圆环状，所述金属密封件包括内密封臂环和外密封臂环；所述内密封臂环和外密封臂环之间形成V形的开口槽，所述内密封臂环的内侧面为凸起的圆弧形面，记为内密封唇，所述内密封唇与所述静环座配合，所述外密封臂环的外侧面为凸起的圆弧形面，记为外密封唇，所述外密封唇与所述密封壳体配合；所述内密封臂环和外密封臂环交汇并延伸出支撑臂环，所述支撑臂环的端面作为定位面，所述定位面与所述环形凹槽紧密接触。进一步地，所述开口槽靠近所述内密封臂环侧为轴向的直边壁。进一步地，所述环形凹槽的外侧壁沿径向开设有一圈凹槽，在所述凹槽处嵌入设置有卡环，所述卡环凸出所述凹槽的部分与所述开口槽之间通过定位环连接，用于对金属密封件限位,定位环和卡环共同起到防止金属密封件发生位移，影响到密封效果。进一步地，所述定位环的内侧面为直边壁，与所述内密封臂环的直边壁相配合。进一步地，所述开口槽的开口夹角α为30°～60°。进一步地，所述外密封唇与密封壳体相配合的环形面为外密封区，所述内密封唇与静环座的座圈相配合的环形面为内密封区，所述内密封区的面积小于所述外密封区的面积。进一步地，所述内密封唇、所述外密封唇的表面粗糙度均≤Ra1.6μm。进一步地，所述内密封唇、所述外密封唇表面进行镀铜和镀银处理，所述镀铜层处于底层且镀铜层厚度为10～15μm，所述镀银层厚度为120～150μm。进一步地，所述内密封臂环径向尺寸D1为所述外密封臂环径向尺寸D1的1/3～1/4。进一步地，所述金属密封件1的截面各尺寸为：所述金属密封件的轴向尺寸H为5～15mm，所述内密封臂环的径向尺寸D1为0.5～1mm，所述外密封臂环的径向尺寸D2为1.5～2.5mm，所述定位面的尺寸D3为1.0～3.5mm，所述内密封唇的凸起的圆弧形半径R1为1.5～4mm，所述外密封唇的凸起的圆弧半径R2为6～10mm。本专利技术与现有技术相比，其有益效果如下：(1)本专利技术中金属密封件的内密封臂环和外密封臂环之间形成的V形的开口槽，使得内密封唇与静环座之间、外密封唇与密封壳体之间能够始终保持紧密接触，维持密封性，回弹能力强。(2)本专利技术中金属密封件的内密封唇与静环座的接触面积较小，且内密封唇表面粗糙度小，因此内密封唇与静环座之间摩擦力小，这样对于静环与动环在工作时脱开性能影响也较小。(3)本专利技术中金属密封件尺寸可以根据介质压力大小、静环座与密封壳体结构进行适应性调整设计，适用温度范围广(-253～870℃)、适用介质种类多：包括液氢、液氧、甲烷、富氧燃气、四氧化二氮、肼类介质、水、氮气、空气、煤油、燃油等。附图说明图1为本专利技术实施例一的装配示意图；图2为本专利技术实施例一金属密封件与静环座、密封壳体的装配的示意图；图3为本专利技术实施例一金属密封件的截面结构示意图；图4为本专利技术实施例一金属密封件的截面的尺寸标注图；图5为本专利技术实施例二金属密封件与静环座、密封壳体的装配示意图；图6为本专利技术中金属密封件的截面的其他尺寸结构图(一)；图7为本专利技术中金属密封件的截面的其他尺寸结构图(二)。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解为本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。实施例一如图1-4、6、7所示，该非接触式端面密封用金属密封结构，包括转轴100、密封壳体200、动环300、静环400、静环座500和金属密封件1，动环300安装在转轴100上，动环300与静环400相配合，静环400与静环座500相配合，静环座500与密封壳体200之间通过弹簧连接，静环座500在远离静环400的轴向上设置座圈501，密封壳体200上设置与座圈501对应的环形凹槽201，座圈501与环形凹槽201之间通过金属密封件1进行密封；金属密封件1整体呈封闭的圆环状，金属密封件1包括内密封臂环11和外密封臂环12；内密封臂环11和外密封臂环12之间形成V形的开口槽14，开口槽14的开口夹角α为30°～60°,内密封臂环11的内侧面为凸起的圆弧形面，记为内密封唇110，内密封唇110与静环座500配合，外密封臂环12的外侧面为凸起的圆弧形面，记为外密封唇120，外密封唇120与密封壳体200配合,外密封唇120与密封壳体200相配合的环形面为外密封区，内密封唇110与静环座500的座圈501相配合的环形面为内密封区，内密封区的面积小于外密封区的面积；内密封臂环11和外密封臂环12交汇并延伸出支撑臂环13，支撑臂环13的端面作为定位面131，定位面131与环形凹槽201紧密接触。其中，内密封唇110、外密封唇120的表面粗糙度均≤Ra1.6μm,内密封唇110、外密封唇120表面进行镀铜和镀银处理，镀铜层处于底层且镀铜层厚度为10～15μm，镀银层厚度为120～150μm。其中，金属密封件1的截面各尺寸为：金属密封件1的轴向尺寸H为5～15mm，内密封臂环11的径向尺寸D1为0.5～1mm，外密封臂环12的径向尺寸D2为1.5～2.5mm，内密封臂环11径向尺寸D1为外密封臂环12径向尺寸D1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非接触式端面密封用金属密封结构，包括转轴(100)、密封壳体(200)、动环(300)、静环(400)、静环座(500)和金属密封件(1)，所述动环(300)安装在所述转轴(100)上，所述动环(300)与静环(400)相配合，所述静环(400)与静环座(500)相配合，所述静环座(500)与密封壳体(200)之间通过弹簧连接，所述静环座(500)在远离静环(400)的轴向上设置座圈(501)，所述密封壳体(200)上设置与座圈(501)对应的环形凹槽(201)，所述座圈(501)与所述环形凹槽(201)之间通过金属密封件(1)进行密封；/n其特征在于：所述金属密封件(1)整体呈封闭的圆环状，所述金属密封件(1)包括内密封臂环(11)和外密封臂环(12)；/n所述内密封臂环(11)和外密封臂环(12)之间形成V形的开口槽(14)，所述内密封臂环(11)的内侧面为凸起的圆弧形面，记为内密封唇(110)，所述内密封唇(110)与所述静环座(500)配合，所述外密封臂环(12)的外侧面为凸起的圆弧形面，记为外密封唇(120)，所述外密封唇(120)与所述密封壳体(200)配合；/n所述内密封臂环(11)和外密封臂环(12)交汇并延伸出支撑臂环(13)，所述支撑臂环(13)的端面作为定位面(131)，所述定位面(131)与所述环形凹槽(201)紧密接触。/n...

【技术特征摘要】
1.一种非接触式端面密封用金属密封结构，包括转轴(100)、密封壳体(200)、动环(300)、静环(400)、静环座(500)和金属密封件(1)，所述动环(300)安装在所述转轴(100)上，所述动环(300)与静环(400)相配合，所述静环(400)与静环座(500)相配合，所述静环座(500)与密封壳体(200)之间通过弹簧连接，所述静环座(500)在远离静环(400)的轴向上设置座圈(501)，所述密封壳体(200)上设置与座圈(501)对应的环形凹槽(201)，所述座圈(501)与所述环形凹槽(201)之间通过金属密封件(1)进行密封；
其特征在于：所述金属密封件(1)整体呈封闭的圆环状，所述金属密封件(1)包括内密封臂环(11)和外密封臂环(12)；
所述内密封臂环(11)和外密封臂环(12)之间形成V形的开口槽(14)，所述内密封臂环(11)的内侧面为凸起的圆弧形面，记为内密封唇(110)，所述内密封唇(110)与所述静环座(500)配合，所述外密封臂环(12)的外侧面为凸起的圆弧形面，记为外密封唇(120)，所述外密封唇(120)与所述密封壳体(200)配合；
所述内密封臂环(11)和外密封臂环(12)交汇并延伸出支撑臂环(13)，所述支撑臂环(13)的端面作为定位面(131)，所述定位面(131)与所述环形凹槽(201)紧密接触。


2.如权利要求1所述的非接触式端面金属密封结构，其特征在于：所述开口槽(14)靠近所述内密封臂环(11)侧为轴向的直边壁。


3.如权利要求2所述的非接触式端面金属密封结构，其特征在于：所述环形凹槽(201)的外侧壁沿径向开设有一圈凹槽，在所述凹槽处嵌入设置有卡环(3)，所述卡环(3)凸出所述凹槽的部分与所述开口槽(14)之间通过定位环(2)连接，用于对金属密封件(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：马莹，李智军，闫方琦，常涛，郝飞，牛晋波，宋勇，
申请(专利权)人：西安航天动力研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61