本发明涉及一种机械密封端面结构，特别涉及具有螺旋槽通道的新型机械密封端面结构，属于机械密封技术领域。
背景技术：
机械密封是将轴向间隙转变为径向间隙，利用间隙间流体膜产生的动、静压效应阻止介质泄漏的一种机械装置，已广泛用于石油化工，航天航空，核工业，电力，油、气、水输送，造纸等行业中的各类泵、釜、压缩机、搅拌机等机械设备中。新时代背景下绿色环保、安全可靠、节能减排等思想，以及随着工业迅速发展各种要求苛刻的工况都对机械密封提出了更高的新的要求。为了提高机械密封的各项性能，通常在动环或静环端面设置各种槽型结构，以期提高端面开启力、减少泄漏等；简单的槽型结构不能二者兼顾，复杂的槽型结构制造工序多、成本高；尤其在设备启停时机械密封不能充分发挥应有作用。
技术实现要素：
鉴于上述背景，本发明提供了一种新型机械密封端面结构，即可以实现低泄漏甚至零泄漏，同时可以实现较高的端面开启力，且具备启停性能佳、生产制造成本低等优点，综合性能优越。
本发明技术方案如下：
一种新型机械密封端面结构，其特征在于：包括动环和静环，动环和静环外径侧为高压侧，内径侧为低压侧；动环的端面和静环的端面贴合设置；动环的端面周向均匀布置有多个螺旋槽；螺旋槽与低压侧之间的动环端面为密封坝，螺旋槽与高压侧之间设置有螺旋通道；各个螺旋槽之间以及各个螺旋通道之间的动环端面为密封堰。
而且，所述螺旋槽两周向壁面形状为圆弧，两径向壁面形状为螺旋线；其螺旋角为10°～60°；螺旋槽个数为8～18个；螺旋槽周向宽度与两螺旋槽之间的密封堰周向宽度之比为1/1～3/1；螺旋槽深度为1～50μm。
而且，所述螺旋槽的壁面螺旋线方向与动环旋转方向相反。
而且，所述密封坝宽度为所述动环端面宽度的1/6～1/4。
而且，所述螺旋通道壁面形状为螺旋线形，该螺旋线形与所述螺旋槽的螺旋线线型参数相同；螺旋通道宽度为螺旋槽周向宽度的1/6～1/2；螺旋通道深度为1～50μm。
而且，所述螺旋通道的一条壁面螺旋线与所述螺旋槽一条壁面螺旋线重合或间隔设置。
而且，所述螺旋通道之间的密封堰径向宽度为所述动环端面宽度的1/6～1/3。
本发明的突出优点及效益：
(1)所述螺旋槽并非直接贯通于高压侧或低压侧，而是在螺旋槽与高压侧之间和低压侧之间分别设置有密封堰和密封坝，减少了泄漏间隙空间从而减少泄漏量；
(2)由各个螺旋槽靠近高压侧的槽根部位形成的高压区为整个密封端面构筑了高压屏障，该高压屏障压力大于高压侧压力，从而阻止介质向密封间隙泄漏；
(3)由各个螺旋槽靠近大气低压侧的槽根部位形成的低压区，使流体膜与大气低压侧形成有效的过度，且所述低压区的压力小于大气低压侧压力，从而降低泄漏量甚至实现零泄漏；
(4)所述密封坝区回流流体在离心力的作用下，沿螺旋通道回流到介质高压侧，实现回流泵送；
(5)所述螺旋通道由于宽度较小，故不会影响所述高压屏障的有效范围及辐射区域；
(6)本机械密封端面结构在设备启停过程中密封性能优异。
附图说明
图1所述动环端面结构技术方案一实例示意图。图中标记：1——螺旋槽靠近低压侧槽根部位；2——螺旋槽，3——密封坝；4——密封堰；5——螺旋通道；6——螺旋槽靠近高压侧槽根部位。
图2所述动环端面结构几何参数示意图。图中标记：7——螺旋槽周向壁面；8——螺旋槽径向壁面；9——螺旋槽径向壁面；10——螺旋通道壁面；11——螺旋槽周向壁面。
图3所述动环端面结构技术方案二实例示意图
具体实施方式
以下结合附图具体阐述本发明涉及的一种新型机械密封端面结构的发明内容。
实施方案一：
一种机械密封端面结构，包括动环和静环；所述动环和静环外径侧为高压侧，内径侧为低压侧；动环的端面和静环的端面贴合设置；所述动环端面周向均匀布置有螺旋槽；所述螺旋槽与低压侧之间的动环端面为密封坝，所述螺旋槽与高压侧之间设置有螺旋通道；所述各个螺旋槽之间以及所述各个螺旋通道之间的动环端面为密封堰。
所述螺旋槽两周向壁面形状为圆弧，两径向壁面形状为螺旋线；螺旋槽个数为8～18个；螺旋槽周向宽度与两螺旋槽之间的密封堰周向宽度之比为为1/1～3/1；螺旋槽深度为1～50μm，螺旋角10°～60°。
所述螺旋槽的壁面螺旋线方向与动环旋转方向ω相反。
所述密封坝宽度为所述动环端面宽度的1/6～1/4。
所述螺旋通道壁面形状为螺旋线，该螺旋线与所述螺旋槽的螺旋线线型参数相同；螺旋通道宽度为螺旋槽周向宽度的1/6～1/2；螺旋通道深度为1～50μm。
所述螺旋通道的一条壁面螺旋线与所述螺旋槽一条壁面螺旋线重合。
所述螺旋通道之间的密封堰径向宽度为所述动环端面宽度的1/6～1/3。
实施方案二：
所述螺旋通道的一条壁面螺旋线与所述螺旋槽一条壁面螺旋线间隔周向宽度为螺旋槽周向宽度的1/15，其余特征与实施方案一相同。
以上所述实施方案一、二所述内容仅为本发明涉及的一种新型机械端面结构发明内容的实例之一，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施方案一、二所述的具体形式。
本发明的工作原理：
设备处于停车状态时，一定量的介质流体沿螺旋通道(5)流入到螺旋槽(2)中，但由于密封坝(3)的存在不会继续泄漏到低压侧。
当设备启动时，螺旋槽(2)内的介质流体随动环的旋转流动并汇聚于螺旋槽靠近高压侧的槽根部位(6)，由于此部位槽型逐渐变窄对介质流体产生挤压作用，故流体压力即刻升高，实现所述动环端面和静环端面的快速分离以减少动、静端面磨损。
随着所述动环、静环端面的分离，流体介质充满到密封间隙内；随着动环的旋转，螺旋槽靠近大气低压侧的槽根部位(1)槽型逐渐变宽，故对该处流体起到“疏散”作用，从而形成低压区；被“疏散”的部分流体在离心力的作用下沿螺旋通道(5)回流到高压侧，被“疏散”的另一部分流体则汇聚到螺旋槽靠近高压侧的槽根部位(6)，形成稳定的高压屏障；而低压区将周围所述密封坝(3)处的流体回吸，减少泄漏量。
当设备停车时，汇聚于螺旋槽靠近高压侧槽根部位(6)的流体不会被泵出，随着动环转速的降低该部位的压力也逐渐降低，动环端面和静环端面逐渐靠近，直至动环停止旋转，动、静环端面再次贴合。而留存于螺旋槽内(2)的流体则利于设备再次启动时动、静环的端面分离。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。