零泄漏上游泵送式机械密封的制作方法

本实用新型涉及一种端面式机械密封装置，尤其涉及具有上游泵送功能的机械密封动环。

背景技术：

机械密封是一种通过密封动环和密封静环的直接接触摩擦而实现的端面密封，具有使用寿命长、耐震性比径向密封好的特点；但其在高压、高速和高温等恶劣复杂的工作环境下，密封面间的磨损会不断加速，泄漏量也随之增加，很容易形成密封失效，因此常规的机械密封很难保证在恶劣工况下长周期运行的稳定性和可靠性。

中国专利201310201473.3公开了一种自泵送流体动压型机械密封，它是在动环密封端面的上游（高压侧）开设有螺旋槽区，沿周向分布的螺旋槽的槽口朝向上游侧，在静环端面相对动环螺旋槽根部位置处开设有圆环形储液槽，并在槽内设置多个密封腔连通的轴向引流孔道，它利用槽根部的流体压力差，将流体通过静环上的引流道重新流回密封腔室，达到分离动、静环端面的作用，这种结构虽然通过分离动、静端面的流体动压的产生，实现了动、静环的非接触密封，减少了动静环之间的摩擦磨损，但仍不能解决泄漏率大的问题。首先由于对螺旋槽的槽型并未作深入的研究，密封工作过程中难以对高压侧的流体产生离心泵送作用，密封环间的液膜剪切流不足以抵抗内外径间的压差流，无法消除动环和静环间的泄漏；第二该结构的密封环间不能形成动压效应，密封面间的液膜承载能力十分有限，实际运行中仍会产生动静环的接触摩擦，影响密封端面密封性能的正常发挥；同时该项结构的密封装置还具有结构复杂，安装调试不方便的缺陷。

技术实现要素：

针对现有技术所存在的上述不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能产生较高的上游离心泵送效果而实现零泄漏的零泄漏上游泵送式机械密封。

为了解决上述技术问题，本实用新型的零泄漏上游泵送式机械密封，包括动环，所述动环的外圆半径为R，该动环的动环内孔半径为R₀，动环的动环密封面上设置有泵送槽，该泵送槽由泵送工作面、泵送后面和泵送内侧面围成，泵送槽的槽口朝向所述动环的外侧边；所述泵送工作面为基圆半径R₁=R₀/2的渐开线曲面，该基圆与动环内孔为同心圆；所述泵送后面为基圆是动环内孔所在圆的渐开线曲面；所述泵送内侧面所在圆半径R₂=（R+R₀）/2。

在上述结构中，由于动环的动环密封面上设置有泵送槽，该泵送槽的泵送工作面和泵送后面均为断开线曲面，而且泵送工作面渐开线基圆半径仅为泵送后面基圆的一半，首先以渐开线曲面作为泵送工作面和泵送后面，这样利用渐开线上任一点法线均与其基圆相切的特点，使得上游流体更容易沿渐开线切向被离心甩出，并且渐开线曲面上具有更加合适的流体速度分布，从而产生了向上游（高压侧）泵送液流，形成高效的上游泵送效应，使得渐线曲面所产生密封环密封面间的液流膜压力大于高压侧液流压力，使之足以阻止高压侧液流向密封面渗入，从而实现泄漏量为零的密封效果；再者泵送工作面的基圆半径小于泵送后面的基圆半径，使得泵送工作面的弯曲度大于泵送面后面，一方面这种泵送槽的槽型宽度沿径向向外逐渐变大，更利于密封面间液流膜压力的形成和平稳增大，保证零泄漏的密封效果，另一方面工作时液流会沿相对平直的泵送后面甩出，容易形成对上游流体渗入的阻止压力差；其次渐开线曲面光滑平顺，便于控制，便于制作成型。

本实用新型的优选实施方式，所述泵送槽的槽口向动环旋转的反方向倾斜。所述泵送槽在动环密封面上沿周向均匀分布，该泵送槽的数量为10—25个。所述泵送槽的槽深h₁=8um—15um。该结构的泵送槽能够实现更加明显的泵送效果，确保密封面间的零泄漏。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型零泄漏上游泵送式机械密封作进一步详细说明。

图1是本实用新型零泄漏上游泵送式机械密封一种具体实施方式中动环的结构示意图；

图2是图1所示实施方式中A—A剖面视图；

图中， 1—泵送工作面、2—泵送槽、3—泵送后面、4—泵送内侧面、5—动环密封面、6—动环内孔、7—泵送工作面基圆。

具体实施方式

本实用新型的零泄漏上游泵送式机械密封，包括动环，该动环以其动环密封面5与静环的密封静环面相互贴合而形成密封端面。本实用新型中动环上的泵送槽2采用激光加工制作。

如图1、图2所示零泄漏上游泵送式机械密封的动环，该动环呈圆盘状结构，在盘状的动环中心位置设有动环内孔6。动环的外圆半径R=30mm，动环内孔6的内孔半径R₀=25mm。在动环的动环密封面5上沿周向均布有12个泵送槽，泵送槽2由泵送工作面1、泵送后面3和泵送内侧4围成，泵送槽2的槽口朝向动环的外侧边，工作时该外侧边为高压侧即密封面上游；动环内孔6一侧则为密封面下游。泵送槽2的槽口方向向着动环的旋转反方向倾斜，图中动环顺时针方向旋转，则泵送槽的槽口方向朝逆时针方向倾斜。泵送工作面1为一渐开线曲面，该渐开线以泵送工作面基圆7为基圆，该基圆半径R₁=R₀/2。本实施例中R₀=25mm,则泵送工作面基圆17的半径R₁=12.5mm，该渐开线基圆与动环内孔6为同心圆。泵送后面3也为一渐开线曲面，该渐开线的基圆为动环内孔6所在的圆，该渐开线基圆半径为R₀=25mm。各泵送槽12的泵送内侧面4均处于同一圆上，该圆的半径R₂=（R+R₀）/2=27.5mm。泵送槽2的槽深h₁=10um，泵送槽2的泵送工作面1和泵送后面3均垂直于槽底面，该槽底面与动环密封面5相平行。

上述举出了本实用新型的一些优选实施方式，但本实用新型并不限于此，还有许多的改进和拓展。泵送槽2的数量不限于12个，可以在10—25个中选择确定，泵送槽的槽深h₁也不限于10um，可以根据动静环的使用环境和结构尺寸，在8um—15um选择确定h₁的大小，因此只要采用渐开线曲面的密封动环均落入本实用新型保护范围内。