[實用新型]一種軸向橫截面為直角三角形的新型螺旋槽機械密封

無效

• 申請號: 200920231993.8
• 申請日: 2009-09-15
• 公開（公告）號: CN201547236U
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發明（設計）人: 陳匯龍;李亞南;袁壽其;夏欣龍
• 申請（專利權）人: 江蘇大學;東臺市興達機械密封件廠
• 主分類號: F16J15/16
• 分類號: F16J15/16
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域：

本發明涉及機械密封的摩擦與潤滑領域，是一種在原機械密封的密封環端面開徑向螺旋槽，螺旋槽的底面為流線形，旨在獲得更佳的流體動壓效應，減少開機時密封環端面的摩擦磨損。

背景技術：

機械密封是一種廣泛應用于石油化工、航空航天等領域的旋轉軸軸向端面密封裝置。隨著科學技術的迅速發展，對機械密封提出了更高的要求，特別是為了適應高壓、高溫、高速等惡劣工況條件的要求，提出了用于密封液體介質、液體潤滑的上游泵送機械密封。近幾年，對于上游泵送機械密封的研究主要是圍繞“減少泄漏量”和“提高動壓效應”的目標來改進密封端面的形貌。中國專利02132978.8提出了一種由角形微槽族組成的螺旋槽端面機械密封，它包括密封環體、環體端面，環體端面設有徑向寬度一定的環形密封壩及與其相連并沿徑向向內或/和向外延伸、且沿周向分布的數個具有一定深度的螺旋槽，螺旋槽由一族并列的角形螺旋微槽組成。此發明能使螺旋槽端面機械密封的泵送效應得到提高，但是對于改進其動壓效應效果并不明顯。以色列教授Etsion.I在Model?for?mechanical?seals?with?regularmicrosurface?structure.Tribology?Transactions，39(3)：677-683(1996)一文中提出了表面(圓環面)具有微觀凹腔的機械密封，通過理論計算和試驗研究發現：微觀凹腔有利于產生流體動壓效應，所以這類機械密封在改善潤滑、提高流體膜剛度方面效果明顯。但是，這種微凹腔不能產生上游泵送效應，所以無法解決減少泄漏的問題。中國專利200710067282.7涉及一種變分布多孔端面機械密封結構，包括機械密封的動、靜環，在所述動環或靜環中至少有一個密封端面上開有微孔，所述微孔大小不等，在密封端面上呈中心對稱排布。此機械密封可以一定程度上增強流體膜的耐壓性、耐磨性和收斂特性，從而提高流體膜的動壓效果。但是其動壓效果的增加效果緩慢，尤其對于開機時的干摩擦問題的改善效果甚微。而且此類機械密封也不能夠產生螺旋槽機械密封的泵送效應。可見，上述機械密封雖然在“減少泄漏”和“提高流體膜承載能力”方面取得了明顯進展，但仍不盡如人意，尤其是對于開機時的密封環端面摩擦狀況的改善效果不理想。

發明內容：

本發明的目的是彌補上述不足，提出的能有效減少開機時的摩擦磨損，減少泄漏量的新型密封環結構。它主要是針對機械密封的摩擦發熱，受熱不均等問題，通過改進密封環結構，減少摩擦磨損，提高潤滑冷卻效果，降低熱變形，避免熱裂，減小泄漏量，提高密封工作的穩定性，更好發揮端面改形作用，獲得更為理想的機械密封。

本發明主要涉及密封環端面形貌的改進問題，其特征在于：在機械密封的動環端面開設沿周向均勻分布的徑向螺旋槽，數量一般在15～20個，螺旋槽的槽深保持一定數值，一般取5～10μm，在同一圓周切面上的所有槽的槽寬保持相同，即槽寬堰寬比γ相同。所述螺旋槽的軸向截面呈一個直角三角形，即螺旋槽有兩個壁面，一個壁面垂至于機械密封環的密封端面，另一壁面是一個連接密封環端面與槽底的傾斜壁面，兩個壁面相交于螺旋槽的槽底。由于螺旋槽的槽寬堰寬比保持不變，所以每一個螺旋槽的槽寬沿密封環的徑向由內而外越來越大，由此槽的傾斜壁面的坡度不是固定的，但是由于槽深保持不變，因此螺旋槽傾斜壁面的坡度由內而外是呈線性減小的。為了產生更好的動壓效應，此傾斜壁面沿密封環的旋轉方向呈下坡方向。密封環的外側為高壓側，密封環的內側為低壓側。

本發明的效果主要是：(1)將螺旋槽傳統的矩形斷面改形為直角三角形，能使槽區在運行時產生更好的動壓效應；(2)有坡度設計的壁面能更好地減少剪切流產生的剪切力，減小密封環斷面間的摩擦，延長機械密封的使用壽命。

附圖說明：

圖1為本發明的密封環結構圖。

圖2為結構圖1的A-A向剖面圖。

圖3為結構圖1的B-B向剖面圖。

圖中，1-螺旋槽；2-密封堰；3-密封壩；4-靜環表面；ω-密封環轉速；r_i-密封環內徑；r_a-密封環外徑；r_g-螺旋槽外徑；b₁-螺旋槽寬；b₂-密封堰寬；h_g-槽深。

具體實施方式：

本發明的密封環端面螺旋槽(1)加工時可采用激光加工。