专利名称：可双向旋转的气体润滑非接触式机械密封装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于机械密封技术领域，特别是涉及一种可双向旋转的气体润滑非接 触式机械密封装置。
背景技术：
目前，可双向旋转的螺旋槽端面密封，如中国专利98218316.X “可双向旋转的 双列双叶螺旋槽端面密封”、01102213. 2 “可双向旋转的螺旋槽端面密封装置”、美国专利 5090712等。它们都是在相互贴合的旋转环(简称动环)密封端面和静止环(简称静环) 密封端面中的至少一个上具有动压槽，动压槽的几何形状是上述发明的核心技术。当旋转 机械的旋转轴带动固定在其上的动环旋转时，由于动压槽的流体动压效应，将进入该槽的 密封气体进行压缩，使其压力升高，该压力作用在相互贴合的动、静环密封端面上，将这两 个面推开，使之脱离接触，并在两个面之间形成连续、稳定的一层薄薄的气膜，该气膜具有 一定的承载能力和刚度。由于动、静环密封面间的气膜有一定厚度，有少量的密封气体沿此 气膜从密封的高压侧泄漏到低压侧，可以起到润滑和冷却的作用，又能抑制密封气体的大 量泄漏，达到密封的目的。但现有的密封装置存在密封效果差，承载能力低，使用范围小等 技术问题。
发明内容本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种可双向旋转的气体润 滑非接触式机械密封装置。本实用新型的目的是提供一种结构简单，组装紧凑，密封性好，承载能力强，加工 制作方便，可双向旋转密封，使用范围广等特点的可双向旋转的气体润滑非接触式机械密 封装置。当装备这种密封装置后，不论旋转轴正向旋转或者逆向旋转时，在动、静环密封端 面之间均可形成连续、稳定的密封气膜，有效地实现双向旋转条件下的非接触运行。本实用新型可双向旋转的气体润滑非接触式机械密封装置，包括密封腔体、动环、 静环、密封圈、弹性元件、推环、固定组件；动环和静环密封端面中的至少一个上具有槽组， 该槽组沿密封端面的圆周方向分布，每个槽组包括径向的供气槽以及在供气槽左、右侧分 布的动压槽，良好的动压槽能保证密封装置在旋转轴正向旋转、逆向旋转时都能达到上述 功能。本实用新型可双向旋转的气体润滑非接触式机械密封装置所采取的技术方案 是可双向旋转的气体润滑非接触式机械密封装置，包括密封腔体、动环、静环、密封 圈和固定组件；密封腔体置于旋转机械的机壳内，旋转轴穿过密封腔体的孔；固定组件将 动环固定在旋转轴上，静环与动环贴合，其特点是密封腔体装有弹性元件和推环，弹性元 件位于密封腔体与推环之间，推环与静环的背面贴合，在弹性元件的弹力作用下静环与动 环相互贴合，两个相互贴合面为密封端面；动环或/和静环密封端面开有槽组，槽组沿密封端面的圆周方向分布，每个槽组由径向供气槽和动压槽构成，供气槽左侧和右侧分布动压槽。本实用新型可双向旋转的气体润滑非接触式机械密封装置还可以采用如下技术 方案所述的可双向旋转的气体润滑非接触式机械密封装置，其特点是左侧和右侧动 压槽的角度相等，角度为10-60°。所述的可双向旋转的气体润滑非接触式机械密封装置，其特点是槽组中的供气 槽深度为4-25 μ m。所述的可双向旋转的气体润滑非接触式机械密封装置，其特点是槽组中的供气 槽宽度为3-8mm。所述的可双向旋转的气体润滑非接触式机械密封装置，其特点是供气槽的两个 侧壁重合通过密封端面圆心的二条射线或两条平行的径向线段。所述的可双向旋转的气体润滑非接触式机械密封装置，其特点是供气槽深度从 外径向内径方向槽深逐渐变浅。所述的可双向旋转的气体润滑非接触式机械密封装置，其特点是槽组在圆周方 向所占角度与两个槽组之间未开槽部分在圆周方向所占角度比值为1-4。所述的可双向旋转的气体润滑非接触式机械密封装置，其特点是左侧和右侧动 压槽深度为2-10 μ m。所述的可双向旋转的气体润滑非接触式机械密封装置，其特点是左侧和右侧动 压槽深度沿圆周方向从供气槽分别向左侧动压槽和右侧动压槽方向，槽深度逐渐变浅。所述的可双向旋转的气体润滑非接触式机械密封装置，其特点是槽组的槽根边 界为圆弧，圆弧与密封端面内径圆心重合。所述的可双向旋转的气体润滑非接触式机械密封装置，其特点是供气槽外侧部 分的径向长度与动压槽部分的径向长度的比值为0. 1-2。所述的可双向旋转的气体润滑非接触式机械密封装置，其特点是槽组的径向长 度与未开槽的平面部分在径向所占高度比值为0.5-2. 5。所述的可双向旋转的气体润滑非接触式机械密封装置，其特点是槽组数量为 3-30 组。本实用新型具有的优点和积极效果可双向旋转的气体润滑非接触式机械密封装置由于采用了本实用新型全新的技 术方案，与现有技术相比，旋转轴正向或者逆向旋转时槽组的动压效应均能形成有效的气 膜承载能力，而且槽型结构简单易于优化设计与加工，特别适用于用户现场可能存在反转 的旋转机械上。本实用新型具有结构简单，组装紧凑，密封性好，承载能力强，加工制作方 便，可双向旋转密封，使用范围广等优点，适用于各种透平压缩机、膨胀机、风机、泵、反应釜 搅拌器等旋转机械中旋转轴的密封，特别是可双向旋转的干式气体密封。
图1是本实用新型剖视结构示意图；图2是图1中动环密封端面上槽组结构示意图。[0025]图中，1.旋转轴，2.机壳，3.密封腔体，4.静环，5.动环，6.弹性元件，7.推环， 8.圆柱销，9.密封圈，10.固定组件。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的实用新型内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并 配合附图详细说明如下参阅附图1和图2。实施例1可双向旋转的气体润滑非接触式机械密封装置，包括密封腔体、动环、静环、密封 圈、弹性元件、推环、固定组件；旋转机械的旋转轴1与机壳2之间构成安装密封的空间，密 封腔体3置于旋转机械的机壳2内，旋转轴1穿过密封腔体3的孔；固定组件10将动环5 固定在旋转轴1上，静环4与动环5贴合，弹性元件6位于密封腔体3与推环7之间，推环 7与静环4的背面贴合，在弹性元件的弹力作用下使静环4与动环5相互贴合，两个相互贴 合面为密封端面，密封圈9安装在静环4与推环7之间，防止被密封流体通过此处泄漏；固 定在密封腔体3上的圆柱销8用来防止静环4转动，但允许其轴向移动。本实用新型特征 是动环5和静环4端面上至少有一个具有该槽组，如图2所示该槽组沿密封端面的圆周方 向分布，每个槽组包括供气槽A，其深度为4-25 μ m，其宽度S为3_8mm。供气槽的两个侧壁 由通过密封端面圆心的二条射线构成，二条射线不平行；也可以由两条平行的径向线段构 成。供气槽A的左、右两侧有动压槽，动压槽就是在密封端面上加工的浅槽，该槽侧壁的外 观型线可以是圆弧线、对数螺旋线，或者是阿基米德螺旋线、二次曲线、直线。动压槽以供气 槽A为对称轴，在其两侧分布，供气槽左侧的动压槽与右侧的动压槽是对称的，如B与B’是 对称的。左侧的动压槽所占圆周方向的夹角β工与右侧的动压槽所占圆周方向的夹角β2 相等，P1= β2。每个动压槽组在圆周方向所占角度为β，β = P1+β 2，两组动压槽之间未开槽的 平面部分在圆周方向所占角度为Y，β/Υ = 1-4。动、静环的两个密封端面相互贴合部分的外径为R。，内径为Ri,槽根半径为Rg，动 压槽与供气槽交点半径为Rd，动压槽组在径向所占高度(R。_Rg)与未开槽的平面部分及坝 区在径向所占高度(Rg-Ri)比值(Rtj-RgV(Rg-Ri) = 0. 5-2. 5。左侧动压槽与右侧动压槽的角度的绝对值相等，但方向相反，一侧为正角，另一侧 为负角，角度定义为上述动压槽外观型线的曲线上，某一点的切线与过该点的密封端面的 同心圆的切线之间的夹角，角度的绝对值I α I = 10-60°。供气槽外侧部分的径向长度(R。_Rd)与动压槽部分的径向长度(Rd-Rg)的比值 (R0-Rd)/(Rd-Rg) = 0. 1-2。每个动压槽的深度范围为2-10 μ m。全部动压槽的深度可以相等，也可以不相等。 例如，沿径向从外圆到内孔方向槽深逐渐变浅；同时，在圆周方向上每个动压槽的深度也可 以是变化的，例如从供气槽开始向两侧逐渐变浅。根据动环和静环尺寸的不同动压槽组(即β角所占区域)的数量也不同，尺寸越 大则槽组数量越多。本实施例槽组数量为8组。无论旋转轴正向旋转，或者逆向旋转，本实用新型的可双向旋转的机械密封槽型都可以在动静环密封端面之间形成连续稳定的流体薄膜，而且流体薄膜的承载能力和刚度 较大，有效地实现双向旋转条件下的密封。本实用新型适用于各种压缩机、泵、反应釜搅拌 器等旋转机械的轴端密封，特别是可双向旋转的干式气体密封。
权利要求可双向旋转的气体润滑非接触式机械密封装置，包括密封腔体、动环、静环、密封圈和固定组件；密封腔体置于旋转机械的机壳内，旋转轴穿过密封腔体的孔；固定组件将动环固定在旋转轴上，静环与动环贴合，其特征是密封腔体装有弹性元件和推环，弹性元件位于密封腔体与推环之间，推环与静环的背面贴合，在弹性元件的弹力作用下静环与动环相互贴合，两个相互贴合面为密封端面；动环或/和静环密封端面开有槽组，槽组沿密封端面的圆周方向分布，每个槽组由径向供气槽和动压槽构成，供气槽左侧和右侧分布动压槽。
2.根据权利要求1所述的可双向旋转的气体润滑非接触式机械密封装置，其特征是 左侧和右侧动压槽的角度相等，角度为10-60°。
3.根据权利要求1所述的可双向旋转的气体润滑非接触式机械密封装置，其特征是 槽组中的供气槽深度为4-25 μ m。
4.根据权利要求1所述的可双向旋转的气体润滑非接触式机械密封装置，其特征是 槽组中的供气槽宽度为3-8mm。
5.根据权利要求1所述的可双向旋转的气体润滑非接触式机械密封装置，其特征是 供气槽的两个侧壁重合通过密封端面圆心的二条射线或两条平行的径向线段。
6.根据权利要求1所述的可双向旋转的气体润滑非接触式机械密封装置，其特征是 供气槽深度从外径向内径方向槽深逐渐变浅。
7.根据权利要求1可双向旋转的气体润滑非接触式机械密封装置，其特征是槽组在 圆周方向所占角度与两个槽组之间未开槽部分在圆周方向所占角度比值为1-4。
8.根据权利要求1至7任一权利要求所述的可双向旋转的气体润滑非接触式机械密封 装置，其特征是左侧和右侧动压槽深度为2-10 μ m。
9.根据权利要求1至7任一权利要求所述的可双向旋转的气体润滑非接触式机械密封 装置，其特征是左侧和右侧动压槽深度沿圆周方向从供气槽分别向左侧动压槽和右侧动 压槽方向，槽深度逐渐变浅。
10.根据权利要求1至7任一权利要求所述的可双向旋转的气体润滑非接触式机械密 封装置，其特征是槽组的槽根边界为圆弧，圆弧与密封端面内径圆心重合。
11.根据权利要求1至7任一权利要求所述的可双向旋转的气体润滑非接触式机械密 封装置，其特征是供气槽外侧部分的径向长度与动压槽部分的径向长度的比值为0. 1-2。
12.根据权利要求1至7任一权利要求所述的可双向旋转的气体润滑非接触式机械密 封装置，其特征是槽组的径向长度与未开槽的平面部分在径向所占高度比值为0. 5-2. 5。
13.根据权利要求1至7任一权利要求所述的可双向旋转的气体润滑非接触式机械密 封装置，其特征是槽组数量为3-30组。
专利摘要本实用新型涉及一种可双向旋转的气体润滑非接触式机械密封装置。本实用新型属于机械密封技术领域。本实用新型密封腔体置于旋转机械的机壳内，旋转轴穿过密封腔体的孔；固定组件将动环固定在旋转轴上，静环与动环贴合，其特点是密封腔体装有弹性元件和推环，弹性元件位于密封腔体与推环之间，推环与静环的背面贴合，在弹性元件的弹力作用下静环与动环相互贴合，两个相互贴合面为密封端面；动环或/和静环密封端面开有槽组，槽组沿密封端面的圆周方向分布，每个槽组由径向供气槽和动压槽构成，供气槽左侧和右侧分布动压槽。本实用新型具有结构简单，组装紧凑，密封性好，承载能力强，加工制作方便，双向旋转密封，使用范围广等优点。
文档编号F16J15/40GK201696617SQ201020240148
公开日2011年1月5日 申请日期2010年6月29日 优先权日2010年6月29日
发明者杨惠霞 申请人:杨惠霞