[發明專利]組合式流體動壓槽的非接觸機械密封環

有效

• 申請號: 201710077601.6
• 申請日: 2017-02-14
• 公開（公告）號: CN106812947B
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發明（設計）人: 王澤平;張車寧;劉小明
• 申請（專利權）人: 四川日機密封件股份有限公司
• 主分類號: F16J15/40
• 分類號: F16J15/40;F16J15/16
• 代理公司: 成都立信專利事務所有限公司 51100
• 代理人: 濮家蔚

組合式流體動壓槽的非接觸機械密封環，在密封端面上沿圓周均勻排布有動壓槽單元，各動壓槽單元中相鄰設置有兩個收斂型的螺旋槽及與其收斂的槽尾部相貫通的圓弧槽。兩螺旋槽相鄰開口于密封端面的徑向周緣部，其在密封端面上的延伸收斂尾部分別與圓弧槽的起始部和中部的圓弧狀邊緣銜接貫通；圓弧槽沿密封端面上的圓周方向延伸，并在流體流動方向上有一個具有弧形槽端的延伸尾部。密封端面上該動壓槽單元中的兩相鄰收斂型螺旋槽可以增強密封流體動壓效應，增大密封端面的開啟力，同時也可減小泄漏量；圓弧槽則可以均布端面壓力分布和產生良好的流體靜壓效應，增強密封端面的靜壓開啟力，減少低速運行時端面的磨損。

技術領域

本發明涉及一種機械密封環的密封端面結構，具體講是一種對密封端面上流體動壓槽結構形式的設計。

背景技術

流體端面潤滑非接觸式機械密封，是在多種形式的離心壓縮機、離心鼓風機、膨脹機、泵、反應釜等旋轉機械設備中常用的一種軸端密封，是通過在兩個相對旋轉的機械密封環的密封端面上均勻設置有相應的流體動壓槽，利用密封環的旋轉剪切作用，使流體進入動壓槽內部并沿密封環端面徑向壓縮獲得端面開啟力，從而在端面產生一定厚度的氣膜并獲得氣膜剛度，實現兩個密封環的長周期非接觸運行和密封。改變密封環端面上的槽型，不僅可以獲得更強的流體動壓效應，還可以獲得更好的靜壓效應，減小密封在低速旋轉的情況下，動壓效應不足引起的密封環端面接觸摩擦。

非接觸式機械密封端面上設置的槽型可分為單向旋轉槽型和雙向旋轉槽型。雙向旋轉流體動壓槽的流體動壓效應相對較弱、抗干擾能力較差，在高壓或是運行工況復雜的場合其使用受到限制。單向旋轉流體動壓槽具有動壓效應強、氣膜剛度高、抗干擾能力強的優點，典型的槽型為不同形式的單向螺旋槽。但常規單向螺旋槽的缺點是密封環端面泄漏量較大。此外，由于單向螺旋槽的結構設計特點，其靜壓效應較弱，需要在較高壓力和較高轉速下才能產生足夠的開啟力使密封環端面實現非接觸，因此在密封盤車和低轉速運行時容易引起密封環端面接觸磨損。

發明內容

鑒于此種情況，本發明設計開發了一種既能產生較好的流體動壓效應、減少密封環端面泄漏，同時也具備較強靜壓效應的新型單向旋轉流體動壓槽密封環，即組合式流體動壓槽的非接觸機械密封環。

本發明組合式流體動壓槽的非接觸機械密封環的基本結構，是將傳統在密封環的密封端面上沿圓周均勻排布有若干相同形式的單個動壓槽，改變為了組合式的動壓槽單元。各動壓槽單元中包括有相鄰設置的兩個收斂型的螺旋槽和與其收斂的槽尾部相互貫通的圓弧槽。其中：

——兩螺旋槽相鄰開口于密封端面的徑向周緣部（外側或內側周緣），其中可優選的是相鄰開口于密封環端面的徑向外側周緣部。該兩螺旋槽在密封端面上的延伸收斂尾部分別與圓弧槽的起始部和中部的圓弧狀邊緣銜接貫通；

——圓弧槽沿密封端面上的圓周方向延伸，并在流體的流動方向上有一個具有弧形槽端的延伸尾部。

——各螺旋槽的軸向深度可獨立地選擇為大于圓弧槽的軸向深度。螺旋槽的軸向深度大于圓弧槽深度，可有利于氣體的壓縮和氣膜的形成。