具有双旋向动压效应的机械密封端面槽型结构的制作方法
【专利摘要】具有双旋向动压效应的机械密封端面槽型结构，包括机械密封的动环与静环，所述槽型设在静环或动环上均可产生稳定的流体动压效应；密封端面外径侧为高压密封介质，即上游，内径侧为大气侧，即下游；所述槽型端面由两个螺旋槽、两个周向分流槽和径向引流槽组成，两螺旋槽在运转时可实现泵入与泵出的循环效果；两分流槽沿径向分布，同时在周向方向延伸，为同心圆结构，起到良好的稳压效果；引流槽沿半径方向直线分布，槽型整体为对称结构，从而可以实现密封结构的双向旋转，到达良好的密封效果。
【专利说明】
具有双旋向动压效应的机械密封端面槽型结构
技术领域
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[0001]本实用新型涉及一种可双向旋转的动压型密封端面槽型，该装置可以用于各种型式的压缩机、膨胀机、分离机、栗、反应釜搅拌器等流体机械的旋转轴上，属于流体动密封领域。
【背景技术】
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[0002]基于现代流体动压润滑理论，新型的非接触式机械密封如干气密封、液膜密封等基本实现了被密封接触的零泄漏或零逸出。同时避免了密封端面的直接接触摩擦，使密封的使用寿命大大延长，密封可靠性显著提高。但是在特殊的场合(如频繁启停、正反双向旋转)的流体机械，非接触式机械密封因槽型等问题还会有泄漏现象的发生。因此，为达到良好的密封效果，端面槽型的设计也一直是科研工作者研究的方向。从工程应用情况看，现有双向旋转密封槽加工和制造工艺难度较大，同时在高速旋转情况下其气动参数如泄漏量和开启力还有待进一步改善。由于动压槽的动压效应，两端面之间形成连续、稳定的流体膜，该流体膜具有一定的刚度和承载能力，最终使得密封端面长时间处于稳定的非接触状态，达到密封介质的目的。因此在增强端面动压开启特性、减小端面摩擦磨损和增强密封端面润滑的同时，如何减小泄漏量成为机械密封中一个关键的问题。
【实用新型内容】:
[0003]为解决非接触式机械密封目前仍存在的问题，本发明设计了一种可双向旋转的非接触式流体动压槽型结构，通过对密封端面上流体动压槽结构的创新，在转轴双向旋转时，动、静环密封端面间可形成连续、稳定的流体膜，从而实现双向旋转条件下非接触机械密封的可靠运行。
[0004]本发明的技术方案是:
[0005]具有双旋向动压效应的机械密封端面槽型结构，包括机械密封的动环与静环，所述槽型设在静环或动环上均可产生稳定的流体动压效应;密封端面外径侧为高压密封介质，即上游，内径侧为大气侧，即下游;所述槽型端面由两个螺旋槽、两个周向分流槽和径向引流槽组成，两螺旋槽在运转时可实现栗入与栗出的循环效果;两分流槽沿径向分布，同时在周向方向延伸，为同心圆结构，起到良好的稳压效果；引流槽沿半径方向直线分布，槽型整体为对称结构。
[0006]所述密封结构，其特征在于:端面槽型在端面上呈周期分布。
[0007]所述密封结构，其特征在于:引流槽的深度为3?30μπι，分流槽深度为2?25μπι，螺旋槽深度为3?30μηι。
[0008]所述密封结构，其特征在于:整体槽型的轴向等分个数取值范围为:20，优选值范围为:6彡N彡12。
[0009]所述密封结构，其特征在于:螺旋槽可以是螺旋线、圆弧线或其他曲线。当为螺旋线时，其螺旋角α为10?40°。
[0010]所述密封结构，特征在于:两周向分流槽与内径为同心圆结构，其槽末端壁面为半径方向，两分流槽之间距离C为2?20mm，分流槽在周向呈扇形分布，分流槽相对于圆心O的夹角Θ为10?40°。
[0011 ]所述密封结构，其特征在于:螺旋槽Wl、分流槽W2、引流槽W3的槽宽取值范围为:2?16mm0
[0012]本实用新型具有的积极效果:
[0013]具有双旋向动压效应的机械密封端面槽型结构，两螺旋槽在运转时可分别实现栗入与栗出的循环效果，还具有排除杂质，使密封环外缘冷却的作用;两分流槽沿径向分布，同时在周向方向延伸，起到良好的稳压效果;径向引流槽沿半径方向直线分布，可在端面之间形成润滑和压力楔，从而可以减少摩擦面的接触压力，降低摩擦热。槽型整体为对称结构，从而可以实现密封结构的双向旋转，到达良好的密封效果。而且槽型结构简单易于优化设计，具有灵活的适用范围。
【附图说明】
[0014]图1是本发明实施例一的端面结构示意图；
[0015]图2为本发明一个周期的槽型结构示意图；
[0016]图3是本发明实施例二的端面结构示意图；
[0017]图4是本发明实施例三的局部放大示意图。
[0018]其中，卜螺旋槽，2-分流槽，3-引流槽。
【具体实施方式】
[0019]以下结合附图所示实施例的【具体实施方式】，对本实用新型的上述内容再作进一步详细说明。
[0020]实施例一
[0021]参照图1和图2所示，具有双旋向动压效应的机械密封端面槽型结构，包括两个密封环(即动环、静环)，其特征在于:所述槽型端面由两螺旋槽、两个周向分流槽和径向引流槽和组成。两螺旋槽在运转时可分别实现栗入与栗出的循环效果;两分流槽沿径向分布，同时在周向方向延伸，为同心圆结构，起到良好的稳压效果；引流槽沿半径方向直线分布，槽型整体为对称结构。
[0022]所述端面槽型在端面上呈周期分布。
[0023]所述引流槽的深度为3?30μηι，分流槽深度为2?25μηι，螺旋槽深度为3?30μηι。
[0024]所述整体槽型的轴向等分个数取值范围为:4彡N彡20，优选值范围为:6彡NS 12。
[0025]所述密封结构的螺旋槽可以是螺旋线、圆弧线或其他曲线。当为螺旋线时，其螺旋角α为10?40° ο
[0026]所述密封结构的两周向分流槽与内径为同心圆结构，其槽末端壁面为半径方向，两分流槽之间距离C为2?20mm，分流槽在周向呈扇形分布，分流槽相对于圆心O的夹角Θ为
10?40。。
[0027]所述槽组中螺旋槽Wl、分流槽W2、弓丨流槽W3的槽宽取值范围为:2?16mm。
[0028]实施例二
[0029]参照图3所示，本实施例与实施例一的不同之处在于:螺旋槽角度变化所允许的最大值、分流槽的圆心角Θ接近最小值，此时整体槽型结构较为紧凑，使得周向分布数量增加，其余结构和实施方式与实施例一相同。
[0030]实施例三
[0031]参照图4所示，本实施例与实施例二的不同之处在于所述整体槽型由外径开槽改为中间开槽形式，螺旋槽不与上游接触。其余结构和实施方式与实施例二相同。
[0032]本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。
【主权项】
1.具有双旋向动压效应的机械密封端面槽型结构，包括机械密封的动环与静环，槽型设在静环或动环上均可产生稳定的流体动压效应，密封端面外径侧为高压密封介质，即上游；内径侧为大气侧，即下游;槽型端面由两个螺旋槽(I)、两个周向分流槽(2)和径向引流槽(3)组成，两螺旋槽在运转时可分别实现栗入与栗出的循环效果;两分流槽沿径向分布，同时在周向方向延伸，为同心圆结构，起到良好的稳压效果；引流槽沿半径方向直线分布；槽型整体为对称结构。2.根据权利要求1所述具有双旋向动压效应的机械密封端面槽型结构，其特征在于:所述端面槽型在端面上呈周期分布。3.根据权利要求1所述具有双旋向动压效应的机械密封端面槽型结构，其特征在于:所述引流槽的深度为3?30μηι，分流槽深度为2?25μηι，螺旋槽深度为3?30μηι。4.根据权利要求1所述具有双旋向动压效应的机械密封端面槽型结构，其特征在于:整体槽型的轴向等分个数取值范围为:4<NS 20，优选值范围为:6 <NS 12。5.根据权利要求1所述具有双旋向动压效应的机械密封端面槽型结构，其特征在于:螺旋槽可以是螺旋线、圆弧线或其他曲线，当为螺旋线时，其螺旋角α为10?40°。6.根据权利要求1所述具有双旋向动压效应的机械密封端面槽型结构，其特征在于:两周向分流槽与内径为同心圆结构，其槽末端壁面为半径方向，两分流槽之间距离C为2?20mm，分流槽在周向呈扇形分布，分流槽相对于圆心O的夹角Θ为10?40°。7.根据权利要求1所述的具有双旋向动压效应的机械密封端面槽型结构，其特征在于:螺旋槽Wl、分流槽W2、弓丨流槽W3的槽宽取值范围为:2?16mm。
【文档编号】F16J15/3244GK205639618SQ201620222145
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月22日
【发明人】徐鲁帅, 王赟磊, 李振涛, 胡洪浩
【申请人】中国石油大学(华东)