[實用新型]可雙向旋轉的燕尾槽端面機械密封結構

有效

• 申請號: 201320086606.2
• 申請日: 2013-02-26
• 公開（公告）號: CN203285990U
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 彭旭東;江錦波;李紀云;白少先;王玉明
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: F16J15/16
• 分類號: F16J15/16;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

技術領域

本實用新型涉及一種旋轉式流體機械的氣體端面機械密封結構，特別涉及一種可雙向旋轉的氣體密封端面結構，用于各種壓縮機、膨脹機、泵、反應釜等旋轉機械的軸端密封。?

背景技術

可雙向旋轉的螺旋槽端面密封已有報道，如中國專利CN1364987A、CN1206801A和CN201496542U，中國科技期刊《潤滑與密封》2009年第12期，頁碼為60-62，國外專利EP0499370A1、EP0632219A1、US6446976、US6575470和US6726213等均曾公開報道，其端面結構主要由對稱布置的數個螺旋槽和不開槽的密封壩組成，有些還包括徑向進氣槽。盡管這些螺旋槽干氣密封在一定轉速和壓力范圍內具有較高的流體膜剛度、較大的承載能力以及較低的摩擦功耗等，但可雙向旋轉螺旋槽由于反向槽的存在，反向槽對于順流泵送動壓槽有干擾作用，使得端面開啟力和氣膜剛度都有所降低，特別是在高速條件下，現有可雙向旋轉的干氣密封端面型槽仍存在著氣膜剛度不夠大、動壓效應不強、端面開啟力不夠大及抗擾動性能差等不足。?

發明內容

為了克服現有可雙向旋轉螺旋槽干氣密封普遍存在的高速下氣膜剛度不大、動壓效應不強以及端面開啟力較小或抗擾動性能差等不足，本實用新型提供了一種在高速工況下端面流體動壓效果好、氣膜剛度大的可雙向旋轉的燕尾槽端面機械密封結構。?

本實用新型的技術方案是：?

一種可雙向旋轉的燕尾槽端面機械密封結構，包括兩個機械密封環，即動環、靜環，所述動環和靜環中至少一個密封環的端面上設有多個沿端面圓周分布的可雙向旋轉的燕尾槽，每個燕尾槽都由一對反向布置的螺旋槽及連接螺旋槽根部的圓弧槽組成，構成外形類似燕尾的型槽，其中螺旋槽位于高壓側即上游，圓弧槽位于低壓側即下游；所述反向布置螺旋槽的螺旋角方向相反，使機械密封可適用于不同旋向要求的場合；所述圓弧槽使密封介質在螺旋槽內不會形成死區，加強了端面的冷卻與潤滑及磨粒的快速排出。?

進一步，所述螺旋槽的深度為h₁=2～30μm，優選值范圍為h₁=5～12μm；所述?圓弧槽的深度為h₂=2～30μm，優選值范圍為h₂=2～10μm；所述燕尾槽在端面上設置的個數N為N=3～20，優選值范圍為N=4～16。?

進一步，所述的一對螺旋槽在同一燕尾槽中沿周向成對對稱布置。?

進一步，所述圓弧槽可以是同心圓弧槽或直線槽或一對對置式聯通型螺旋槽。?

進一步，所述螺旋槽中間設有徑向進氣槽，所述徑向進氣槽與圓弧槽不連接或連接貫通。?

進一步，所述徑向進氣槽與螺旋槽及圓弧槽形成整體燕尾槽。?

本實用新型的工作原理：?

借鑒適合高速飛行的雨燕形似剪刀的叉形尾翼結構特征，采用叉形尾翼外形作為干氣密封的端面型槽輪廓。雨燕形似剪刀的叉形尾翼與其他形式的尾翼相比具有更高的升阻比，能產生更大的附加升力，且在飛行過程中能有效提高飛行的靈活性和穩定性。同時，雨燕還可以通過改變尾翼的展開程度及后掠角等來調整尾翼的形狀，以實現在不同的飛行速度下穩定飛行。在實際設計中，通過改變螺旋槽的螺旋角及圓弧槽的徑向寬度等結構參數，可實現燕尾槽端面干氣密封在不同速度工況下氣流在端面上分布的均勻性，可實現氣流在燕尾槽中的貫通流動，可實現磨粒的有效排出，并始終保持干氣密封的穩定運行和正常開啟。?

本實用新型的優點和有益效果：?

（1）螺旋槽和圓弧槽在槽根處貫通匯流，可對流體介質產生更強的壓縮效果，從而具有更佳的流體動壓效應，使密封在高速工況下的承載能力更強，氣膜剛度更大。同時，設置于端面中間的圓弧槽使端面壓力分布更均勻，可進一步提高密封的氣膜剛度，增強密封高速運行的穩定性。?

（2）每對對稱布置的螺旋槽都包括一側的順流泵送槽和另一側的逆流泵送槽，順流泵送槽能產生較強的動靜壓效應，將流體介質泵入密封端面，而逆流泵送槽能將泄漏至低壓側的流體介質泵回高壓側，因此可顯著減小密封泄漏。?

（3）每個圓弧槽貫通了一對螺旋槽的槽根，使密封介質在螺旋槽內不會形成死區，有利于密封介質中所含固體顆粒或磨粒的快速排出，降低了端面的磨粒磨損，同時圓弧槽還有利于改善端面的冷卻和潤滑狀況，降低了密封的功耗和封氣用量，延長了密封的使用壽命。?