[實用新型]似蘑菇型槽雙向旋轉流體動壓型機械密封結構

有效

• 申請號: 201320059869.4
• 申請日: 2013-01-30
• 公開（公告）號: CN203098871U
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 彭旭東;佘寶瑛;孟祥鎧;李紀云;王玉明
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: F16J15/34
• 分類號: F16J15/34;F16J15/40
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

本實用新型所涉及的是旋轉機械的軸端端面密封裝置，適用于各種壓縮機、泵和攪拌釜等旋轉機械轉軸的軸端密封裝置，屬于機械端面密封技術領域。

目前，流體機械的轉軸密封經常采用機械密封。而接觸式機械密封啟動時，端面間缺少流體潤滑而導致摩擦熱上升并伴隨產生磨損、變形甚至熱裂，因此密封壽命較短。雖然非接觸式密封可以克服接觸式密封這種缺點，但是現在幾乎所有的非接觸式機械密封在降低端面磨損的同時會增加密封間隙的泄漏量，螺旋槽等型槽端面非接觸式機械密封正常運行時，端面型槽產生流體動壓而使端面開啟力增大，流體膜厚增加導致泄漏率升高，而較大的泄漏量在一些特殊場合，如：有毒介質、易燃易爆介質等工況下會成為限制其應用的決定性因素，同時非接觸式機械密封也難以適用于一些易汽化的苛刻工況。與此同時，介質中的硬質磨料也容易在槽根部積聚且對端面產生磨損，導致密封失效。雖然國內外研究的在密封環內徑處開設上游泵送型槽結構，且大多數為螺旋槽結構，上游泵送槽可以在一定程度上減小泄漏量，但在內徑處開設上游泵送螺旋槽也帶來如下一些問題，首先：螺旋線型密封端面只能夠單向旋轉；其次：上游泵送機械密封需要輔助密封系統提供下游的低壓緩沖流體，結構比較復雜，成本也較高；再次，內徑開槽的上游泵送機械密封在工作條件下，很容易把低壓緩沖液中的固體顆粒吸入密封端面之間而不能及時排出，使密封摩擦副端面之間產生磨粒磨損，極有可能導致密封早期失效。因此在增強端面動壓開啟特性、減小端面摩擦磨損和增強密封端面潤滑的同時如何減小泄漏量成為機械密封中的一個關鍵問題。

本實用新型要克服非接觸式機械密封在高參數條件下泄漏量較大，密封端面間潤滑效果差和耐磨性能差，端面溫升高的缺點，提供一種端面流體動壓開啟效果好、泄漏量小、耐磨性能好、端面溫升低的似蘑菇型槽端面機械密封。

本實用新型的技術方案是：

似蘑菇型槽雙向旋轉流體動壓型機械密封結構，它包括機械密封的兩個密封密封環，即動環和靜環，其特征在于：所述動環或靜環中至少有一個密封環的密封端面上周向均布有多個用于液體密封的似蘑菇型槽，所述的似蘑菇型槽由引流槽和回流槽兩部分組成；所述的引流槽呈徑向延伸，且沿端面徑向由上游即高壓側至下游即低壓側方向寬度逐漸變窄；所述的回流槽呈周向和徑向雙向延伸，回流槽的形狀是圓弧或橢圓弧或曲線弧或直線。所述的引流槽末端連接回流槽，所述的似蘑菇型槽之間未開槽區域是密封堰，所述端面上周向未開槽區域形成的環帶是密封壩。

進一步：所述引流槽的深度為1?100μm，最佳為3?20μm，兩個側壁是由兩條不平行的射線構成，且靠近高壓側的引流槽寬度大于或等于靠近下游側的引流槽寬度。

進一步：所述回流槽徑向長度L₂與周向寬度W₂之比L₂/W₂：1/6≤L₂/W₂≤1/2；所述回流槽與端面上游側的最小徑向距離L₃=0.5mm，所述回流槽與端面下游側的最大徑向距離L₄=5.5mm，所述回流槽的深度h₅：2μm≤h₅≤100μm，最佳為3?20μm。

進一步：所述引流槽沿徑向變深，深度沿端面徑向由上游至下游方向逐漸變淺。引流槽的基礎底面深度h₁：1μm≤h₁≤10μm；變深臺階高度h₂：1μm≤h₂≤10μm；變深臺階數n₀：0≤n₀≤10；所述引流槽變深臺階的長寬比γ₁：1≤γ₁≤5；所述引流槽的徑向長度L₁與密封端面寬度W₁之比L₁/W₁：1/5≤L₁/W₁≤1/2。

進一步：所述引流槽沿徑向變深，深度排布是沿徑向直線收斂變深，引流槽的基礎底面深度h₃：1μm≤h₃≤10μm；引流槽在高壓側開口處的深度h₄：1μm≤h₄≤100μm，最佳為3?20μm。