[發明專利]自泵送流體動壓型機械密封

有效

• 申請號: 201310201473.3
• 申請日: 2013-05-28
• 公開（公告）號: CN103267132A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 孫見君;王敏;周敏;涂橋安;海樂檬;李志宏;李正新;王鑫;王衍
• 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，特別涉及一種具有流體動壓效應的自泵送機械密封，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

目前，廣泛應用于石油、化工、化纖、造紙、電力和冶金行業的離心式壓縮機、風機、離心泵等設備上的非接觸式機械端面密封，是在動環密封面上開設型槽，利用流體動力學原理形成流體動力楔，產生端面開啟力，達到減小密封端面的磨損目的的，如美國US4212475公開的一種具有單列螺旋槽的流體動靜壓結合型非接觸式機械密封、中國ZL00239203.8公開的單列流體型槽上游泵送機械密封和ZL201020106087.8公開的離心機干氣密封。這些專利，無論是干氣密封，還是上游泵送機械密封，它們形成流體動壓的介質都是泵入槽內的，在型槽根部產生端面開啟力、分離動環與靜環、減小密封端面摩擦的同時，也增大了動環和靜環間的泄漏率，特別是泵送介質如果含有顆粒，還會破壞密封壩端面，加速密封失效。為此，有些公知技術進行了改進，如美國專利US5201531公開的一種流體動壓型雙列螺旋槽端面密封裝置、中國專利ZL96108614.9公開的雙環帶螺旋槽端面密封以及ZL00239202.X公開的雙列流體型槽自潤滑非接觸式機械密封等都有效地調和了這一矛盾。在給定的旋向下，這種密封裝置利用一列螺旋槽將密封流體向下游泵送，另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，這類密封的結構比較復雜，安裝空間大，而且僅適用于密封端面兩側流體壓差不大的工況。

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差范圍寬泛的具有流體動壓效應的自泵送機械密封，以解決現有的單列螺旋槽機械密封端面開啟力小、泄漏率大，抗顆粒干擾能力差，雙列螺旋槽機械密封的密封端面結構復雜、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工作彈性，以及零泄漏的效果。

本發明的技術方案是：

一種自泵送流體動壓型機械密封，設置于旋轉機械的機殼2和軸10或軸套8之間，由動環3、動環用O形圈12、靜環11、靜環用O形圈5、彈簧7、靜環座14等組成；與靜環11配合的動環3端面分為槽區和密封壩37，槽區分布在端面的外側部分，密封壩37分布在端面的外側部分；槽區開設3組以上的后彎型流體型槽39，后彎型流體型槽39之間的密封面構成密封堰；

所述后彎型流體型槽39包括坡槽32和平槽33兩個部分，坡槽32處于動環3端面的大半徑部位，平槽33處于動環3端面的小半徑部位；

所述后彎型流體型槽39的出口位于動環3密封面的外徑處，進口31位于動環3密封面的中部，所述后彎型流體型槽39的進口31通過動環3上的軸向孔道或軸向徑向組合孔道30與密封腔1連通；

所述后彎型流體型槽39的兩側槽壁，一側為工作面34，另一側為非工作面35；

所述后彎型流體型槽39中的介質，在動環3旋轉時，被后彎型流體型槽39的工作面加速成高速流體，在離心力作用下，沿非工作面35向動環3外徑側流動而泵送至密封腔1內，并在后彎型流體型槽39的進口31處形成低壓區，密封腔1內的介質在壓差作用下通過動環3上與密封腔1連通的軸向孔道或軸向徑向組合孔道30流進后彎型流體型槽39中，形成一次次自泵送循環；這一次次的自泵送循環過程，一方面，實現了機械密封的自潤滑；另一方面，流體在密封面之間的不斷循環，把密封面之間的摩擦熱及時帶走，實現了密封的自沖洗；而離心力的作用，增加了流體流向動環3密封面外側的動力，降低了流體流向動環3密封面內側的泄漏率；特別是，離心力的作用，使得進入后彎型流體型槽39中的含有固體顆粒的被密封流體，能夠產生固體顆粒與基質分離，其中密度大的固體顆粒獲得較大的離心力，隨流體被泵出重新送至密封腔1中，不進入密封壩37區，避免了密封面之間的磨粒磨損。

所述被后彎型流體型槽39工作面31加速成高速的流體，在被泵出后彎型流體型槽39的過程中，隨著后彎型流體型槽39的流通截面積的逐漸增大，流速降低，壓力增大，形成分離動環3和靜環11的開啟力。

所述后彎型流體型槽39的兩側槽壁型線均為螺旋線。

所述后彎型流體型槽39的兩側槽壁型線的螺旋線具有相同的螺旋角。

所述后彎型流體型槽39的兩側槽壁型線的螺旋線的螺旋角不等，工作面34的螺旋角小于非工作面35的螺旋角。

所述后彎型流體型槽39的兩側槽壁型線的螺旋線與進口31圓孔相切。