[發(fā)明專(zhuān)利]雙列傾斜式方向性微孔端面無(wú)泄漏機(jī)械密封結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910153312.5
• 申請(qǐng)日: 2009-10-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101672364A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白少先;彭旭東;盛頌恩;孟祥鎧
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): F16J15/16
• 分類(lèi)號(hào): F16J15/16;F16J15/40
• 代理公司: 杭州天正專(zhuān)利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 王 兵;黃美娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專(zhuān)利涉及端面機(jī)械密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體是指雙 列傾斜式方向性微孔端面無(wú)泄漏機(jī)械密封結(jié)構(gòu)，適用于各種壓縮機(jī)、 泵和釜攪拌器等旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)軸的軸端密封裝置。

背景技術(shù)

機(jī)械密封是防止旋轉(zhuǎn)式流體機(jī)械軸端泄露的主要手段，隨著石 化等行業(yè)的快速發(fā)展，要求機(jī)械密封向高參數(shù)發(fā)展，要求有更高的 穩(wěn)定性和可靠性以及更長(zhǎng)的使用壽命，并且對(duì)于有毒、易燃、易爆 氣體要求嚴(yán)格控制其泄漏量。目前，實(shí)現(xiàn)了非接觸機(jī)械密封的端面 形式主要包括單向螺旋槽、單向人字螺旋槽、單向Y形螺旋槽、單 向L形螺旋槽、單向圓弧槽、雙向T形槽、雙向U形槽、雙向樹(shù)形 槽等，廣泛應(yīng)用于離心壓縮機(jī)和泵類(lèi)轉(zhuǎn)軸的軸端密封裝置上。但是， 上述機(jī)械密封一般都存在啟動(dòng)或停車(chē)性能較差或密封性能受擾動(dòng)易 于出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，并且防固體顆粒能力有限，不能很好地適應(yīng) 于易汽化結(jié)晶、固體顆粒含量較高或高操作參數(shù)等場(chǎng)合。為此，Etsion I.最先發(fā)明了一種多(微)孔端面密封應(yīng)用于泵類(lèi)液體軸封裝置。目前 國(guó)內(nèi)外已有多項(xiàng)此類(lèi)專(zhuān)利，但是由于目前專(zhuān)利中所設(shè)計(jì)微孔的流體 動(dòng)壓效應(yīng)差，使機(jī)械密封流體膜的承載能力或端面保持非接觸的能 力有限，容易發(fā)生端面的接觸磨損，很大程度上抵消了微孔的減磨 優(yōu)勢(shì)，造成起停效果差、端面易磨損、使用壽命短、密封性有限。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中密封的防固體顆粒能力、流體動(dòng)壓效應(yīng)有 限，使得低壓條件下啟停效果差，使用壽命短，尤其是應(yīng)用于含有固 體顆粒的介質(zhì)、氣體介質(zhì)及易結(jié)晶、易汽化和有毒、污染性強(qiáng)等介質(zhì) 時(shí)，密封可靠性差的不足，本發(fā)明提供一種能應(yīng)用于各種條件的介質(zhì)， 增強(qiáng)了防固體顆粒能力、流體動(dòng)壓效應(yīng)和密封性，充分發(fā)揮微孔端面 的減磨優(yōu)勢(shì)，使得密封啟停效果好、可靠性高、零泄漏、壽命長(zhǎng)的雙 列傾斜式方向性微孔端面無(wú)泄漏機(jī)械密封結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種雙列傾斜式方向性微孔端面無(wú)泄漏機(jī)械密封結(jié)構(gòu)，包括機(jī)械 密封的動(dòng)環(huán)、靜環(huán)，所述動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的端面的一側(cè)為高壓側(cè)即上游， 所述動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的端面的另一側(cè)為低壓側(cè)即下游，其特征在于：所述 動(dòng)環(huán)或靜環(huán)端面上開(kāi)有外、內(nèi)微孔環(huán)帶，所述外、內(nèi)微孔環(huán)帶的微 孔長(zhǎng)軸與通過(guò)該微孔中心的密封端面直徑的傾斜角度方向相反；所 述外、內(nèi)微孔環(huán)帶分別設(shè)在端面上游和端面下游，所述外、內(nèi)微孔 環(huán)帶間和所述內(nèi)微孔環(huán)帶下游均設(shè)有一連續(xù)的環(huán)形密封壩。

進(jìn)一步，所述微孔依照旋轉(zhuǎn)中心對(duì)稱(chēng)分布。

進(jìn)一步，所述外、內(nèi)微孔環(huán)帶沿徑向方向均布有多個(gè)微孔。

進(jìn)一步，所述微孔的長(zhǎng)軸和短軸比的取值范圍為：1～50；所述 微孔短軸長(zhǎng)度范圍為：10～1000μm；所述微孔深度為1～50μm；所 述微孔的面積密度范圍為：0.05～0.5；所述密封壩的徑向?qū)挾确秶? 為：0.1～10mm。

本發(fā)明中的微孔的形狀可以為橢圓形、長(zhǎng)方形、菱形、半橢圓 形、三角形等規(guī)則圖形，但須具有明顯的方向性。

本發(fā)明的工作原理：

所述微孔方向性傾斜使得由上游高壓產(chǎn)生的壓力流在進(jìn)入微孔 后，在切向轉(zhuǎn)速剪切作用下，一部分流體將沿著微孔長(zhǎng)軸方向流動(dòng)， 并且由于微孔長(zhǎng)軸方向大于短軸方向，即微孔的方向性增加了流體 在微孔區(qū)的流程，使得流體流量沿長(zhǎng)軸方向不斷累積，受到不斷壓 縮，壓力逐漸提高，形成明顯的動(dòng)壓效應(yīng)，每個(gè)單孔的開(kāi)啟力得到 提高，形成微動(dòng)壓槽，從而提高了整個(gè)密封端面的動(dòng)壓開(kāi)啟力。在 低壓?jiǎn)?dòng)時(shí)，可以快速分離密封端面摩擦副，減少密封端面的接觸 摩擦，明顯改善起停效果。

外微孔環(huán)帶可以很好的阻止固體顆粒進(jìn)入密封端面，當(dāng)有微量 顆粒進(jìn)入端面之后，微孔可以起到吸納作用，有效發(fā)揮微孔的防固 體顆粒的能力，減磨耐磨能力提高。內(nèi)微孔環(huán)帶的傾斜方向與外微 孔環(huán)帶相反，不僅可以增加動(dòng)壓效應(yīng)、吸納通過(guò)高壓側(cè)微孔環(huán)帶的 顆粒，而且實(shí)現(xiàn)下游流體沿微孔傾斜方向的向上游泵送，實(shí)現(xiàn)零泄 漏。

因此，該密封特別適合于含固體顆粒濃度較高、易燃、易爆、 有毒氣體，要求高可靠性、零泄漏場(chǎng)合。