[發明專利]具有組合流體型槽結構的機械端面密封

無效

• 申請號: 201210448750.6
• 申請日: 2012-11-12
• 公開（公告）號: CN102927287A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 孫見君;涂橋安;胡瓊;陶丹萍;馬晨波;王衍;陶凱
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: F16J15/54
• 分類號: F16J15/54;F16J15/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于密封技術領域，特別涉及一種具有組合流體型槽結構的機械端面密封，適用于各種壓縮機、離心泵、反應釜攪拌器等旋轉機械的旋轉軸的密封。

背景技術

流體機械的轉軸密封常采用傳統機械密封，填料密封，骨架油封，迷宮密封等，但傳統機械密封，填料密封，骨架油封等存在的摩擦行為，一方面增加了功耗，另一方面縮短了密封壽命，增加了設備維修的頻度；而迷宮密封的泄漏率較大，在高參數透平壓縮機中，迷宮密封還是引起轉子系統自激振動的主要原因之一。流體動壓密封的出現，如螺旋槽等型槽非接觸式機械端面密封的使用，較好地解決了轉軸密封的摩擦磨損問題。目前，利用流體動力學原理，通過在密封面上開設動壓槽而實現密封端面非接觸運行的非接觸式機械端面密封已廣泛應用于石油、化工、化纖、造紙、電力利冶金行業的離心式壓縮機、風機、離心泵等設備上。當然，螺旋槽等型槽非接觸式機械端面密封正常運行時，端面型槽產生流體動壓形成端面開啟力，減小了密封端面的磨損，同時也增大了泄漏率。美國專利5,201,531公開的一種流體動壓型雙列螺旋槽端面密封裝置有效地調和了這一矛盾。在給定的旋向下，這種密封裝置利用上游一列螺旋槽將密封流體向下游泵送，下游一列螺旋槽則將密封流體向上游泵送，并通過這兩列螺旋槽所產生的泵汲壓差與密封端面內外兩側流體壓差相平衡，從而實現螺旋槽端面密封的零泄漏。但是，這類密封要求有較寬的密封端面，而且僅適用于密封端面兩側流體的壓差較小，密封流體的粘度較高的工況。

發明內容

本發明的目的是提出一種適用于密封端面兩側流體壓力、密封流體粘度范圍寬泛的具有組合流體型槽結構的機械端面密封，以解決現在普遍使用的單列螺旋槽端面密封件端面開啟力小、泄漏率大，雙列螺旋槽端面密封件的密封端面寬、安裝空間大的問題，獲得在相同的條件下比上述的密封具有更大的端面開啟力，或者在相同的開啟力下具有更小的泄漏率的效果。

本發明的技術方案是：

一種具有組合流體型槽結構的機械端面密封，設置于旋轉機械的機殼和軸之間，機殼支承著靜環，靜環的背面與機殼間設置有彈簧，在彈簧的作用下，靜環密封端面與一個套裝于軸上且可以隨軸一起轉動的動環的密封端面緊貼，在所述的動環的密封端面上設有多組流體型槽，所述的流體型槽沿密封端面周向呈周期性排列，所述的流體型槽之間的非開槽區域構成密封堰，所述密封端面內徑處的非開槽區域構成密封壩；所述流體型槽由大型槽和小型槽組合構成，所述的大型槽設置在所述端面的外徑側，其與密封介質相連通一端為泵汲口，與小型槽相連的另一端為泄漏口；所述的小型槽設置在所述端面的中部，其與大型槽相連通的一端為泵汲口，與密封端面內徑處的非開槽區域的密封壩相連的一端為泄漏口；所述的大型槽和小型槽的槽深按密封端面半徑由大至小呈收斂型變化，沿周向由槽壁凸面至凹面也呈收斂型變化。

所述的大型槽和小型槽的兩側的槽壁型線均為螺旋線。

所述的小型槽的槽壁凹面型線連接在大型槽的凹面型線上，小型槽的泵汲口連接于大型槽的泄漏口。

所述的大型槽和小型槽的槽深按密封面半徑由大至小呈線性收斂型變化，大型槽和小型槽的槽深沿周向由槽壁凸面至凹面呈線性收斂型變化。

所述的流體型槽的槽數n：10≤n≤40，槽的螺旋角α：12°≤α≤25°，槽底沿徑向的直線收斂斜面或階梯收斂斜面與端面的夾角β_r：0.02°≤β_r≤0.1°，槽底沿周向的線性收斂斜面與端面的夾角β_θ：0.02°≤β_θ≤0.1°，大型槽與小型槽的徑向長度比L₁/L₂：2≤L₁/L₂≤4，流體型槽的徑向長度與密封端面寬度比L/W：0.6≤L/W≤0.8，大型槽和小型槽的泵汲口寬度與各自型槽的堰寬比B/C：0.8≤B₁/C₁≤1.2、0.2≤B₂/C₂≤0.4。

所述的大型槽的槽深按密封端面由外側至內側呈3-4個階梯等差遞減收斂型變化，小型槽為1個階梯，其槽深比大型槽的最小槽深淺1個公差；所述的大型槽和小型槽的槽深沿周向由槽壁凸面至凹面呈線性收斂型變化。