导流定向式压力轴端密封装置及使用该装置的密封方法

技术领域

本发明涉及密封技术领域，尤其涉及一种用于设备腔体上的轴端密封上、也可用在一些阻止外部或内部泄漏的一些设备密封位置的导流定向式压力轴端密封装置，同时也提供一种使用该装置的密封方法。

技术背景

目前有一些密封结构中，是将压力流体直接引入密封腔体实现密封的目的。

但是依然存在如下两个技术问题，技术问题一：一些密封结构，虽然将压力流体看似均匀的引入到密封腔体，但是流体的流动方向是杂乱的或是垂直于转轴，或是沿着转轴做切线圆周运动，没有充分利用流体的最大压力及流量，做最大有用功的流体压力值达不到最大限值，做有用功的流体流量值达不到最大流量，因为当流体在充满密封腔体后，虽然有一部分流体沿着被密封介质进入方向流动，但是也有一部分流体向相反的方向及其他方向流动，还有一些流体做杂乱无章的运动，不能发挥流体的最大有用值。

技术问题二：还有一些密封结构，由于转轴轴径远远大于引入流体的管径，导致流体无法均匀充满整个密封腔体，无法起到密封作用。

发明内容

本发明内容的主要目的在于提供一种能将压力流体均匀定向引导至所需位置而起到良好密封的导流定向式压力轴端密封装置。

同时还提供一种使用导流定向式压力轴端密封装置的密封方法。

一种导流定向式压力轴端密封装置，所述导流定向式压力轴端密封装置安装在设备腔体上的转轴上，用以阻挡设备腔体外的介质进入设备腔体内或设备腔体内的介质泄漏到设备腔体外，所述导流定向式压力轴端密封装置包括流体导入管、缓冲均压室、分配腔室、导向通道和第一转轴容纳腔，流体导入管和缓冲均压室相连通，缓冲均压室和分配腔室相连通，分配腔室和导向通道相连通，导向通道设置在第一转轴容纳腔周围，设备腔体上的转轴穿过第一转轴容纳腔，导向通道和转轴形成预设的夹角，该夹角的顶点落在转轴穿过第一转轴容纳腔的交汇处，或该夹角的顶点靠近转轴穿过第一转轴容纳腔的交汇处；流体导入管将流体输入缓冲均压室中，流体经过缓冲均压室后形成初步的稳压流体进入分配腔室；流体进入分配腔室后再次缓冲形成稳压的流体；形成稳压的流体经导向通道后以稳压的、定向的方式流动至转轴，流体在转轴周围形成均压流体后自转轴和第一转轴容纳腔之间的间隙处排出，达到阻挡壳体外介质的进入。

优选的，流体导入管可以为一个、或两个、或多个，一个、或两个、或多个流体导入管设置在缓冲均压室的周围并与缓冲均压室相连通，通过流体导入管将流体注入缓冲均压室中，能使流体快速充满缓冲均压室。

优选的，导流定向式压力轴端密封装置包括壳体，壳体为一个整体部件，壳体内设置缓冲均压室、分配腔室、导向通道和第一转轴容纳腔，流体导入管安装在壳体上和缓冲均压室相连通，缓冲均压室和分配腔室相连通，分配腔室和导向通道相连通，导向通道设置在第一转轴容纳腔周围，转轴穿过第一转轴容纳腔，导向通道和转轴形成预设的夹角，该夹角的顶点落在转轴穿过第一转轴容纳腔的交汇处，或该夹角的顶点靠近转轴穿过第一转轴容纳腔的交汇处；流体经过缓冲均压室后形成初步的稳压流体进入分配腔室，流体进入分配腔室后再次缓冲形成稳压的流体，形成稳压的流体经导向通道后以稳压的、定向的方式流动至转轴，达到阻挡壳体外介质的进入。

优选的，导流定向式压力轴端密封装置包括第一壳体和第二壳体，第一壳体为一个整体部件、或为多个部件组合而成，多个部件组合后的形状和整体部件的形状一致，第二壳体为一个整体部件、或为多个部件组合而成，第一壳体设置分配腔室、导向台和第二转轴容纳腔，第二转轴容纳腔由导向台围设形成，导向台位于分配腔室和第二转轴容纳腔之间并将分配腔室和第二转轴容纳腔隔开；第二壳体设置流体导入管、缓冲均压室、第一转轴容纳腔和导流均压部，第二壳体组合在第一壳体上，导流均压部环绕组合在导向台周围，导流均压部为环形渐变凸台，导流均压部和导向台之间设置导向通道，第一转轴容纳腔和第二转轴容纳腔同轴心相连通，缓冲均压室和分配腔室相邻的一侧设置有连通通道。

优选的，导向通道设置为出口和入口尺寸相同；导向通道也可以设置为出口小于入口，用以增加流体压力；导向通道也可以设置为出口大于入口，用以减小流体压力，导向通道是一个圆环形渐变通道，或者导向通道是由多个倾斜孔环绕组成；导流定向式压力轴端密封装置还包括排泄孔，排泄孔设置在第二壳体上，排泄孔和第二转轴容纳腔相连通。

优选的，导流定向式压力轴端密封装置包括第一壳体和第二壳体，第二壳体设置流体导入管、缓冲均压室、分配腔室、第一转轴容纳腔、导向台、第二转轴容纳腔和导流均压部，导向台位于分配腔室和第一转轴容纳腔之间并将分配腔室和第一转轴容纳腔隔开，第二转轴容纳腔由导向台围设形成，导流均压部环绕设置在导向台周围，导流均压部和导向台之间设置导向通道，第一转轴容纳腔和第二转轴容纳腔同轴心相连通，缓冲均压室和分配腔室相邻的一侧设置有连通通道，第一壳体上设置排泄孔，第一壳体组合在第二壳体上，排泄孔和第二转轴容纳腔相连通。

优选的，导向通道设置为出口和入口尺寸相同；导向通道也可以设置为出口小于入口，用以增加流体压力；导向通道也可以设置为出口大于入口，用以减小流体压力，导向通道是一个圆环形渐变通道，或者导向通道是由多个倾斜孔环绕组成。

优选的，导流定向式压力轴端密封装置包括第二壳体，第二壳体设置流体导入管、缓冲均压室、分配腔室、第一转轴容纳腔、导向台、第二转轴容纳腔和导流均压部，导向台位于分配腔室和第一转轴容纳腔之间并将分配腔室和第一转轴容纳腔隔开，第二转轴容纳腔由导向台围设形成，导流均压部环绕设置在导向台周围，导流均压部和导向台之间设置导向通道，第一转轴容纳腔和第二转轴容纳腔同轴心相连通，缓冲均压室和分配腔室相邻的一侧设置有连通通道；导向通道设置为出口和入口尺寸相同；导向通道也可以设置为出口小于入口，用以增加流体压力；导向通道也可以设置为出口大于入口，用以减小流体压力；导向通道是一个圆环形渐变通道，或者导向通道是由多个倾斜孔环绕组成。

优选的，导流定向式压力轴端密封装置包括第一壳体和第二壳体，第一壳体为一个整体部件、或为多个部件组合而成，第二壳体为一个整体部件、或为多个部件组合而成，第一壳体设置分配腔室、导向台和第二转轴容纳腔，第二转轴容纳腔由导向台围设形成，导向台位于分配腔室和第二转轴容纳腔之间并将分配腔室和第二转轴容纳腔隔开；第二壳体设置流体导入管、缓冲均压室、第一转轴容纳腔和导流均压部，第二壳体组合在第一壳体上，导流均压部环绕在导向台周围，导流均压部包括中空锥台部和圆环形套筒，圆环形套筒环绕套设在中空锥台部上，圆环形套筒设置多个切向定向的切槽，切向定向的切槽将圆环形套筒外表壁的外部和圆环形套筒内表壁围设的空间相连通，导流均压部靠近分配腔室一端的端面上设置通道，该通道也可用开槽结构替换，通道将圆环形套筒内部与分配腔室相连通，中空锥台部和导向台之间设置导向通道，第一转轴容纳腔和第二转轴容纳腔同轴心相连通；流体进入缓冲均压室后沿着每个切向定向的切槽在缓冲均压室内形成稳压流体后再沿着通道进入分配腔室，使分配腔室内流体的压力均匀，压力均匀的流体再沿着导向通道以定向的方向流向转轴，流体在转轴周围形成预设压力后自转轴和第一转轴容纳腔之间的间隙处排出，形成有效密封。

一种使用上述导流定向式压力轴端密封装置的密封方法为：

流体导入管将流体输入缓冲均压室中，流体经过缓冲均压室后形成初步的稳压流体进入分配腔室；

流体进入分配腔室后再次缓冲形成稳压的流体；

形成稳压的流体经导向通道后以稳压的、定向的方式流动至转轴，流体在转轴周围形成均压流体后自转轴和第一转轴容纳腔之间的间隙处排出，达到阻挡壳体外介质的进入设备腔体内或腔体内的介质泄漏到腔体外。

上述导流定向式压力轴端密封装置中，流体导入管将流体输入缓冲均压室中，流体经过缓冲均压室后进入分配腔室，流体进入缓冲均压室经过第一次缓冲后流入分配腔室，流体进入分配腔室后再次缓冲形成稳压的流体，形成稳压的流体经导向通道后以定向的方向流动至转轴，流体在转轴周围形成预设压力后自转轴和第一转轴容纳腔之间的间隙处排出，达到阻挡壳体外介质的进入。

附图说明

图1是本发明第一实施例剖视结构示意图。

图2是本发明第二实施例剖视结构示意图。

图3是图2中第一壳体剖视结构示意图。

图4是图2中第二壳体剖视结构示意图。

图5是本发明第三实施例剖视结构示意图。

图6是图5中第一壳体剖视结构示意图。

图7是图5中第二壳体剖视结构示意图。

图8是本发明第五实施例剖视结构示意图。

图9是圆环形套筒立体图。

图10是图9前视图。

图11是图10中A-A处剖视图。

图中：导流定向式压力轴端密封装置100、第一壳体1、第二壳体2、流体导入管10、缓冲均压室20、连通通道21、对接面22、分配腔室30、导向通道40、第一转轴容纳腔50、导向台60、第二转轴容纳腔70、导流均压部80、中空锥台部81、圆环形套筒82、切向定向的切槽821、通道83、排泄孔90、转轴200。

具体实施方式

以下结合本发明的附图，对发明实施例的技术方案及技术效果做进一步的详细阐述。

参阅图1、图2、图5，导流定向式压力轴端密封装置100安装在设备腔体的转轴200上，用以阻挡设备腔体外的介质进入设备腔体内或设备腔体内的介质泄漏到设备腔体外，导流定向式压力轴端密封装置100包括流体导入管10、缓冲均压室20、分配腔室30、导向通道40和第一转轴容纳腔50，流体导入管10和缓冲均压室20相连通，缓冲均压室20和分配腔室30相连通，分配腔室30和导向通道40相连通，导向通道40设置在第一转轴容纳腔50周围，转轴200穿过第一转轴容纳腔50，导向通道40和转轴200形成预设的夹角，该夹角的顶点落在转轴200穿过第一转轴容纳腔50的交汇处，或该夹角的顶点靠近转轴200穿过第一转轴容纳腔50的交汇处。流体导入管10将流体输入缓冲均压室20中，流体进入缓冲均压室20经过第一次缓冲后形成初步的稳压流体流入分配腔室30；流体进入分配腔室30后再次缓冲形成稳压的流体；形成稳压的流体经导向通道40后以定向的方向流动至转轴200，流体在转轴200周围形成预设压力后自转轴200和第一转轴容纳腔50之间的间隙处排出，达到阻挡壳体外介质的进入，图中的箭头表示流体流向。

参阅图1、图2、图5，流体导入管10为一个、或两个、或多个，一个、或两个、或多个流体导入管10设置在缓冲均压室20的周围并与缓冲均压室20相连通，通过流体导入管10将流体注入缓冲均压室20中，能使流体快速充满缓冲均压室20。

第一实施例中，参阅图1，导流定向式压力轴端密封装置100包括壳体3，壳体3为一个整体部件，壳体3内设置缓冲均压室20、分配腔室30、导向通道40和第一转轴容纳腔50，流体导入管10安装在壳体3上和缓冲均压室20相连通，缓冲均压室20和分配腔室30相连通，分配腔室30和导向通道40相连通，导向通道40设置在第一转轴容纳腔50周围，转轴200穿过第一转轴容纳腔50，导向通道40和转轴200形成预设的夹角，该夹角的顶点落在转轴穿过第一转轴容纳腔50的交汇处，或该夹角的顶点靠近转轴200穿过第一转轴容纳腔50的交汇处；流体经过缓冲均压室20后形成初步的稳压流体进入分配腔室30，流体进入分配腔室30后再次缓冲形成稳压的流体，形成稳压的流体经导向通道40后以稳压的、定向的方式流动至转轴200，达到阻挡壳体3外部介质的进入。

在实际生产中，也可根据加工的需要改变流体导入管进入缓冲均压室的方向，改变各腔室内部结构及位置，相应的根据需要也要改变壳体内部结构流体流动的方向，改变后的结构密封原理与本发明的结构密封原理相同，都是用流体导入管将流体进入缓冲均压室，流体在缓冲均压室内缓冲均压后，再进入分配腔室，再次缓冲形成稳压的流体；形成稳压的流体经导向通道后以稳压的、定向的方式流动至转轴，流体在转轴周围形成均压流体后自转轴和第一转轴容纳腔之间的间隙处排出，达到阻挡壳体外介质的进入设备腔体内或腔体内的介质泄漏到腔体外。还可以根据加工的需要将壳体3的整个密封原理结构划分为便于加工制作的多个部件，加工的多个部件组装后的结构密封原理和图1中的结构密封原理相同，都属于本发明中另一种实施方式。

第二实施例中，参阅图2至图4，导流定向式压力轴端密封装置100包括第一壳体1和第二壳体2，第一壳体1为一个整体部件、或为多个部件组合而成，多个部件组合式的结构便于加工制造，组合后的形状和功能和整体部件相同，第二壳体2为一个整体部件、或为多个部件组合而成，多个部件组合式的结构便于加工制造，组合后的形状和功能和整体部件相同，第一壳体1设置分配腔室30、导向台60和第二转轴容纳腔70，第二转轴容纳腔70由导向台60围设形成，导向台60位于分配腔室30和第二转轴容纳腔70之间并将分配腔室30和第二转轴容纳腔70隔开；第二壳体2设置流体导入管10、缓冲均压室20、第一转轴容纳腔50和导流均压部80，第二壳体2组合在第一壳体1上，导流均压部80环绕在导向台60周围，导流均压部80为环形渐变凸台，导流均压部80和导向台60之间设置导向通道40，第一转轴容纳腔50和第二转轴容纳腔70同轴心相连通，缓冲均压室20和分配腔室30相邻的一侧设置有连通通道21。导向通道40设置为出口和入口尺寸相同；导向通道40也可以设置为出口小于入口，用以增加流体压力；导向通道40也可以设置为出口大于入口，用以减小流体压力。导向通道40是一个圆环形渐变通道，或者导向通道40是由多个倾斜孔环绕组成，流体通过导向通道40导入到指定位置，将被密封介质阻挡在密封腔体以外，从而达到密封效果。

参阅图2和图3，导流定向式压力轴端密封装置100还包括排泄孔90，排泄孔90设置在第一壳体1上，排泄孔90和第二转轴容纳腔70相连通，在流体进入第一转轴容纳腔50后压力增大只通过转轴200和第一转轴容纳腔50之间的缝隙排泄无法满足时，多余的流体进入第二转轴容纳腔70，然后从排泄孔90流出。

第三实施例中，参阅图5至图7，导流定向式压力轴端密封装置100包括第一壳体1和第二壳体2，第二壳体2设置流体导入管10、缓冲均压室20、分配腔室30、第一转轴容纳腔50、导向台60、第二转轴容纳腔70和导流均压部80，导向台60位于分配腔室30和第一转轴容纳腔50之间并将分配腔室30和第一转轴容纳腔50隔开，第二转轴容纳腔70由导向台60围设形成，导流均压部80环绕设置在导向台60周围，导流均压部80和导向台60之间设置导向通道40，第一转轴容纳腔50和第二转轴容纳腔70同轴心相连通，缓冲均压室20和分配腔室30相邻的一侧设置连通通道21，第一壳体1上设置排泄孔90，第一壳体1组合在第二壳体2上，排泄孔90和第二转轴容纳腔70相连通。导向通道40设置为出口和入口尺寸相同；导向通道40也可以设置为出口小于入口，用以增加流体压力；导向通道40也可以设置为出口大于入口，用以减小流体压力。导向通道40是一个圆环形渐变通道，或者导向通道40是由多个倾斜孔环绕组成，流体通过导向通道40导入到指定位置，将被密封介质阻挡在密封腔体以外，从而达到密封效果。

第四实施例中，参阅图7，导流定向式压力轴端密封装置100包括第二壳体2，第二壳体2设置流体导入管10、缓冲均压室20、分配腔室30、第一转轴容纳腔50、导向台60、第二转轴容纳腔70和导流均压部80，导向台60位于分配腔室30和第一转轴容纳腔50之间并将分配腔室30和第一转轴容纳腔50隔开，第二转轴容纳腔70由导向台60围设形成，导流均压部80环绕设置在导向台60周围，导流均压部80和导向台60之间设置导向通道40，第一转轴容纳腔50和第二转轴容纳腔70同轴心相连通，缓冲均压室20和分配腔室30相邻的一侧设置连通通道21；导向通道40设置为出口和入口尺寸相同；导向通道40也可以设置为出口小于入口，用以增加流体压力；导向通道40也可以设置为出口大于入口，用以减小流体压力；导向通道40是一个圆环形渐变通道，或者导向通道40是由多个倾斜孔环绕组成，在第二壳体2的靠近分配腔室30的端面为对接面22。转轴200依次穿过第二转轴容纳腔70和第一转轴容纳腔50，对接面22和安装转轴200的外壳密封安装，该实施方式在轴端密封领域狭小的安装空间中，增加该装置的适用性。为了便于理解，第四实施例即为第三实施例中不包括第一壳体1的实施方式，也可以理解为第一壳体1由安装转轴200的装置外壳所代替。

第五实施例中，参阅图8至图11，导流定向式压力轴端密封装置100包括第一壳体1和第二壳体2，第一壳体1为一个整体部件、或为多个部件组合而成，第二壳体2为一个整体部件、或为多个部件组合而成，第一壳体1设置分配腔室30、导向台60和第二转轴容纳腔70，第二转轴容纳腔70由导向台60围设形成，导向台60位于分配腔室30和第二转轴容纳腔70之间并将分配腔室30和第二转轴容纳腔70隔开；第二壳体2设置流体导入管10、缓冲均压室20、第一转轴容纳腔50和导流均压部80，第二壳体2组合在第一壳体1上，导流均压部80环绕在导向台60周围，导流均压部80包括中空锥台部81和圆环形套筒82，圆环形套筒82环绕套设在中空锥台部81上，圆环形套筒82设置多个切向定向的切槽821，切向定向的切槽821将圆环形套筒82外表壁的外部和圆环形套筒82内表壁围设的空间相连通，参阅图8，导流均压部80靠近分配腔室30一端的端面上设置通道83，该通道83也可用开槽结构、开孔结构替换，通道83将圆环形套筒82内部与分配腔室30相连通，中空锥台部81和导向台60之间设置导向通道40，第一转轴容纳腔50和第二转轴容纳腔70同轴心相连通；流体进入缓冲均压室20后沿着每个切向定向的切槽821在缓冲均压室20内形成稳压流体后再沿着通道83进入分配腔室30，使分配腔室30内流体的压力均匀，压力均匀的流体再沿着导向通道40以定向的方向流向转轴，流体在转轴200周围形成预设压力后自转轴和第一转轴容纳腔50之间的间隙处排出，形成有效密封。

一种使用上述导流定向式压力轴端密封装置的密封方法为：

流体导入管10将流体输入缓冲均压室20中，流体进入缓冲均压室20经过第一次缓冲后形成初步的稳压流体流入分配腔室30；

流体进入分配腔室30后再次缓冲形成稳压的流体；

形成稳压的流体经导向通道40后以定向的方向流动至转轴200，流体在转轴200周围形成预设压力后自转轴200和第一转轴容纳腔50之间的间隙处排出，达到阻挡壳体外介质的进入。