本实用新型涉及一种螺旋槽干气密封环，属于流体密封技术领域。
背景技术：
目前常见的微孔织构和槽形织构非接触式机械密封，是利用密封环上开设一定形状和数量的流体动压微孔或槽在动静环发生相对运动时产生流体动压效应，实现动静环之间的非接触。由于密封端面间不发生接触，可以显著改善其摩擦特性和润滑效果，因此广泛的应用于离心压缩机、离心泵等旋转机械机械的轴端密封。但是在实际运行过程中，槽形织构非接触式机械密封会存在开启力不足、抗干扰能力不强、易磨损、适用范围不够广泛等缺点。例如，在低速低压工况下，由于动压效应弱导致槽形织构密封的开启力不够，同时，在频繁启动时易发生磨损，而在高压工况下，密封端面存在着气膜稳定较差的问题，这些均会引起密封端面间发生摩擦磨损而导致密封装置失效。微孔织构型非接触式密封具有在密封介质压力较大时，仍具有可靠的开启力，与普通机械密封相比适用范围更广等特点。因此，如何在不同工况下保证整个密封系统的稳定运行，拓宽非接触机械密封的应用范围是一个需要解决的问题。
技术实现要素：
针对上述现有技术存在的问题及不足，本实用新型提供一种螺旋槽干气密封环。本实用新型通过在干气密封环表面的槽区和非槽区开设一定数量的规则微凹腔，当干气密封稳定运行时，槽区和非槽区的微凹腔织构会产生一定的流体动压效应，最终在螺旋槽和微凹腔的共同作用下，密封端面的流体动压效应增强，使开启力和气膜的稳定性得以提高，可有效改善密封端面的润滑效果，拓宽该类型干气密封的应用范围。本实用新型通过以下技术方案实现。
一种螺旋槽干气密封环，包括密封环、槽、微凹腔槽底表面织构、非槽区、非槽区微凹腔和非槽区径向微凹腔，密封环端面周向均匀分布若干个槽，密封环端面除槽区域外为非槽区，槽沿周向或平行于螺旋线方向均匀分布圆形微凹腔，相邻槽间的非槽区沿周向或平行于螺旋线方向均匀分布非槽区微凹腔，其余非槽区均匀分布非槽区径向微凹腔。
所述槽为螺旋槽，个数为3~40个，槽深为2~200μm，螺旋角为1°~90°。
所述微凹腔槽底表面织构为圆形微凹腔，数量为1~300个，深度为1~150μm，直径为0.1~5mm。
所述非槽区微凹腔为圆形微凹腔，数量为1~300个，深度为1~150μm，直径为0.1~5mm。
所述非槽区径向微凹腔为圆形微凹腔，非槽区沿径向单列均匀分布1~200个，深度为1~200μm，直径为0.1~10mm。
所述微凹腔槽底表面织构、非槽区微凹腔和非槽区径向微凹腔总的表面积之和与密封环端面表面积之比为0.25~0.8：1。
所述槽还能为直线槽单向旋转槽，或者T形槽、枞树形槽、U形槽双向旋转槽任一种。
所述微凹腔槽底表面织构、非槽区微凹腔和非槽区径向微凹腔还能为椭圆形、正方形、矩形、三角形或任意封闭曲线。
所述微凹腔槽底表面织构、非槽区微凹腔和非槽区径向微凹腔均能被微凸体替换。
本实用新型的工作原理是：当干气密封在稳定运行时，被密封的流体进入槽内，由于密封环上未开槽部分构成的密封坝、密封堰的节流作用，导致进入槽内的流体压力升高。与此同时，微凹腔或微凸体及其周围也产生流体动压效应，在压力的推动下，动环与静环相分离，密封端面形成一层很薄的气膜，从而使密封端面间形成非接触式密封。本实用新型适用于各种压缩机、泵等旋转机械的轴端密封。
本实用新型的有益效果：本实用新型的螺旋槽干气密封环在槽区和非槽区具有微凹腔织构，在干气密封稳定运转时，螺旋槽及微凹腔均会产生流体动压效应，可以有效提高干气密封的开启力，改善密封端面间的摩擦特性和润滑效果，延长干气密封的使用寿命，拓宽该类型干气密封的应用范围。
附图说明
图1是本实用新型实施例1干气密封环结构示意图；
图2是本实用新型实施例1干气密封环端面织构局部放大图；
图3是本实用新型实施例2干气密封环结构示意图；
图4是本实用新型实施例2干气密封环端面织构局部放大图；
图5是本实用新型实施例3干气密封环结构示意图；
图6是本实用新型实施例3干气密封环端面织构局部放大图。
图中：1-密封环，2-槽，3-微凹腔槽底表面织构，4-非槽区，5-非槽区微凹腔，6-非槽区径向微凹腔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型作进一步说明。
实施例1
如图1和2所示，该螺旋槽干气密封环，包括密封环1、槽2、微凹腔槽底表面织构3、非槽区4、非槽区微凹腔5和非槽区径向微凹腔6，密封环1端面周向均匀分布若干个槽2，密封环1端面除槽2区域外为非槽区4，槽2平行于螺旋线方向均匀分布圆形微凹腔，相邻槽2间的非槽区4平行于螺旋线方向均匀分布非槽区微凹腔5，其余非槽区4均匀分布非槽区径向微凹腔6。其中槽2为螺旋槽，高压侧开设在密封环1外径处，个数为12个，槽深为10μm，螺旋角为15°；微凹腔槽底表面织构3为圆形微凹腔，数量为76个，深度为5μm，直径为0.3mm；非槽区微凹腔5为圆形微凹腔，数量为76个，深度为5μm，直径为0.3mm；非槽区径向微凹腔6为圆形微凹腔，非槽区沿径向单列均匀分布4个，深度为5μm，直径为0.5mm；微凹腔槽底表面织构3、非槽区微凹腔5和非槽区径向微凹腔6总的表面积之和与密封环1端面表面积之比为0.5：1。
实施例2
如图3和4所示，该螺旋槽干气密封环，包括密封环1、槽2、微凹腔槽底表面织构3、非槽区4、非槽区微凹腔5和非槽区径向微凹腔6，密封环1端面周向均匀分布若干个槽2，密封环1端面除槽2区域外为非槽区4，槽2平行于螺旋线方向均匀分布圆形微凹腔，高压侧开设在密封环1外径处，相邻槽2间的非槽区4平行于螺旋线方向均匀分布非槽区微凹腔5，其余非槽区4均匀分布非槽区径向微凹腔6。其中槽2为螺旋槽，高压侧开设在密封环1内径处，个数为12个，槽深为20μm，螺旋角为15°；微凹腔槽底表面织构3为圆形微凹腔，数量为76个，深度为6μm，直径为0.3mm；非槽区微凹腔5为圆形微凹腔，数量为76个，深度为6μm，直径为0.3mm；非槽区径向微凹腔6为圆形微凹腔，非槽区沿径向单列均匀分布4个，深度为6μm，直径为0.5mm；微凹腔槽底表面织构3、非槽区微凹腔5和非槽区径向微凹腔6总的表面积之和与密封环1端面表面积之比为0.6：1。
实施例3
如图5和6所示，该螺旋槽干气密封环，包括密封环1、槽2、微凹腔槽底表面织构3、非槽区4、非槽区微凹腔5和非槽区径向微凹腔6，密封环1端面周向均匀分布若干个槽2，密封环1端面除槽2区域外为非槽区4，槽2沿周向均匀分布圆形微凹腔，相邻槽2间的非槽区4沿周向均匀分布非槽区微凹腔5，其余非槽区4均匀分布非槽区径向微凹腔6。其中槽2为螺旋槽，高压侧开设在密封环1外径处，个数为12个，槽深为200μm，螺旋角为15°；微凹腔槽底表面织构3为圆形微凹腔，数量为24个，深度为50μm，直径为0.3mm；非槽区微凹腔5为圆形微凹腔，数量为24个，深度为50μm，直径为0.3mm；非槽区径向微凹腔6为圆形微凹腔，非槽区沿径向单列均匀分布4个，深度为52μm，直径为0.5mm；微凹腔槽底表面织构3、非槽区微凹腔5和非槽区径向微凹腔6总的表面积之和与密封环1端面表面积之比为0.48：1。
实施例4
该螺旋槽干气密封环，包括密封环1、槽2、微凹腔槽底表面织构3、非槽区4、非槽区微凹腔5和非槽区径向微凹腔6，密封环1端面周向均匀分布若干个槽2，密封环1端面除槽2区域外为非槽区4，槽2沿周向均匀分布圆形微凹腔，相邻槽2间的非槽区4沿周向均匀分布非槽区微凹腔5，其余非槽区4均匀分布非槽区径向微凹腔6。其中槽2为螺旋槽，高压侧开设在密封环1外径处，个数为3个，槽深为2μm，螺旋角为1°；微凹腔槽底表面织构3为圆形微凹腔，数量为1个，深度为1μm，直径为0.1mm；非槽区微凹腔5为圆形微凹腔，数量为1个，深度为1μm，直径为0.1mm；非槽区径向微凹腔6为圆形微凹腔，非槽区沿径向单列均匀分布1个，深度为1μm，直径为0.1mm；微凹腔槽底表面织构3、非槽区微凹腔5和非槽区径向微凹腔6总的表面积之和与密封环1端面表面积之比为0.25：1。
实施例5
该螺旋槽干气密封环，包括密封环1、槽2、微凹腔槽底表面织构3、非槽区4、非槽区微凹腔5和非槽区径向微凹腔6，密封环1端面周向均匀分布若干个槽2，密封环1端面除槽2区域外为非槽区4，槽2沿周向均匀分布圆形微凹腔，相邻槽2间的非槽区4沿周向均匀分布非槽区微凹腔5，其余非槽区4均匀分布非槽区径向微凹腔6。其中槽2为螺旋槽，高压侧开设在密封环1外径处，个数为40个，槽深为200μm，螺旋角为90°；微凹腔槽底表面织构3为圆形微凹腔，数量为300个，深度为150μm，直径为0.5mm；非槽区微凹腔5为圆形微凹腔，数量为300个，深度为150μm，直径为0.5mm；非槽区径向微凹腔6为圆形微凹腔，非槽区沿径向单列均匀分布200个，深度为200μm，直径为1mm；微凹腔槽底表面织构3、非槽区微凹腔5和非槽区径向微凹腔6总的表面积之和与密封环1端面表面积之比为0.8：1。
实施例6
该螺旋槽干气密封环，包括密封环1、槽2、微凹腔槽底表面织构3、非槽区4、非槽区微凹腔5和非槽区径向微凹腔6，密封环1端面周向均匀分布若干个槽2，密封环1端面除槽2区域外为非槽区4，槽2沿周向均匀分布圆形微凹腔，相邻槽2间的非槽区4沿周向均匀分布非槽区微凹腔5，其余非槽区4均匀分布非槽区径向微凹腔6。其中槽2为直线槽单向旋转槽，微凹腔槽底表面织构3、非槽区微凹腔5和非槽区径向微凹腔6为椭圆形。
实施例7
该螺旋槽干气密封环，包括密封环1、槽2、微凹腔槽底表面织构3、非槽区4、非槽区微凹腔5和非槽区径向微凹腔6，密封环1端面周向均匀分布若干个槽2，密封环1端面除槽2区域外为非槽区4，槽2沿周向均匀分布圆形微凹腔，相邻槽2间的非槽区4沿周向均匀分布非槽区微凹腔5，其余非槽区4均匀分布非槽区径向微凹腔6。其中微凹腔槽底表面织构3、非槽区微凹腔5和非槽区径向微凹腔6均能被微凸体替换。
以上结合附图对本实用新型具体实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。