CN107366748A - 一种vw机械密封端面结构 - Google Patents

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Abstract

一种VW型机械密封端面结构，包括机械密封的动环和静环，所述的动环和静环的一侧为高压侧即上游，所述动环和静环的另一侧为低压侧即下游，所述端面下游设有光滑平面的环形密封坝，密封端面高压侧设有多个周期性分布的动压型槽，所述动压型槽由V型槽和W型槽组成，所述V型槽和W型槽两侧槽呈径向延伸且由端面上游即高压侧至下游低压侧方向宽度逐渐变窄，深度逐渐变浅；所述W型槽内侧槽呈径向延伸且端面上游高压侧至下游低压侧宽度相等，深度相等，所述V型槽和W型槽之间未开槽区域是密封堰。本发明提供一种具有较好回流效果，流体动压效应强耐磨损且在控制泄漏和流体膜承载能力上都表现优异的VW型机械密封端面结构。

Description

一种VW机械密封端面结构
技术领域
本发明属于端面机械密封结构设计技术领域，特别涉及一种具有V型槽和W型槽复合而成的深端面密封结构，属于流体密封技术领域，适用于各种类型压缩机，工业用泵，釜等旋转机械轴端密封转置。
背景技术
机械密封是各种流体机械、动力机械等旋转机械中不可缺少的组件。而其中的非接触式机械密封凭借着低磨损、低能耗，抗高压以及泄漏小等优点广泛应用于各种高参数旋转式流体机械上。可双向旋转的密封端面种类繁多，如T型槽、王字槽、双螺旋槽等。这些流体型槽具有低摩擦功耗和较好的稳定性，但其在流体膜的承载能力和控制泄漏率上的表现一般，启动性能不理想。通过研制和优化密封端面流体型槽结构。此类密封双向旋转泵送回流效果明显，动压效应好承载能力大耐磨损同时可减小泄漏。
发明内容
为了克服现有可双向旋转机械密封型槽中回流效果不明显，防泄漏和承载能力不足等缺点，本发明提供一种具有较好回流效果，流体动压效应强耐磨损且在控制泄漏和流体膜承载能力上都表现优异的VW型机械密封端面结构。
本发明采用的技术方案是：
一种VW型机械密封端面结构，包括机械密封的动环和静环，所述的动环和静环的一侧为高压侧即上游，所述动环和静环的另一侧为低压侧即下游，所述端面下游设有光滑平面的环形密封坝，密封端面高压侧设有多个周期性分布的动压型槽，所述动压型槽由V型槽和W型槽组成，所述V型槽和W型槽两侧槽呈径向延伸且由端面上游即高压侧至下游低压侧方向宽度逐渐变窄，深度逐渐变浅；所述W型槽内侧槽呈径向延伸且端面上游高压侧至下游低压侧宽度相等，深度相等，所述V型槽和W型槽之间未开槽区域是密封堰。
进一步，所述的动压型槽在圆周方向上均匀分布，其数量为8～12个。
再进一步，所述的动压型槽中的V型槽内侧壁夹角α1为40°～60°，外侧壁夹角α2为80°～85°。所述V型槽两侧的长度有差异且槽上下游宽度和深度成线性变化，上游深度30～40μm，下游侧深度为5～15μm；上游宽度500～700μm，下游宽度200～300μm。
更进一步，所述动压型槽的W型槽外侧槽两侧壁分别平行于V型槽两侧壁，两平行壁面间距1～3mm。所述W型槽外侧槽两侧的长度有差异且槽上下游宽度和深度成线性变化，上游深度40～50μm，下游侧深度为5～10μm。上游宽度500～700μm，下游宽度100～200μm。
优选的，所述动压型槽的W型槽内侧槽上下游深度和宽度相等，深度为5～10μm；所述内侧槽槽壁夹角β为40°～60°。
优选的，所述动压型槽的V型槽下游端与W型槽内侧槽上游端间距为50～100μm。所述W型槽起于上游侧，终于密封坝。
本发明的V型槽和W型槽可沿径向呈渐变收敛或阶梯收敛的收敛型槽。
本发明的工作原理：VW型机械密封端面在启动时，端面的V型槽和W型槽的一侧能快速汲取密封腔内的密封介质，并汇集于型槽下游，形成高压区，V型槽中不断汲取的密封介质沿着型槽另一侧回流到密封腔内，而W型槽的密封介质在密封堰的作用下在径向方向形成多个高压区，增强了流体膜的动压效应，减少频繁启停工况下的磨损，最后回流至密封腔内，减少了泄漏。W型槽也可存储一定的密封介质，能够保证一定的流体膜刚度，密封坝的阻断作用可在机械密封运行期间减少泄漏。
本发明的有益效果是：1、在两种型槽的协同作用下可形成较强的回流，在低压条件下可实现零泄漏。2、多处收敛型槽产生的流体动压效应强，开启特性好延长密封使用寿命。W型槽区存储的密封介质可提高流体膜刚度并保证密封运行的稳定性。3、在密封转置无旋向要求时，可单向或双向旋转，可有效控制泄漏率。
附图说明
图1为本发明的端面结构示意图。
图2为VW型阶梯收敛型槽示意图。
图3为双V型槽端面结构示意图。
图4为双V型槽阶梯收敛型槽示意图。
具体实施方案
下面结合附图进一步说明本发明。
实施例1
参照图1和图2，一种VW型机械密封端面结构，包括机械密封的动环和静环，所述的动环和静环的一侧为高压侧即上游，所述动环和静环的另一侧为低压侧即下游，所述端面下游设有光滑平面的环形密封坝3，密封端面高压侧设有多个周期性分布的动压型槽5，所述动压型槽由V型槽1和W型槽2组成，所述V型槽和W型槽两侧槽呈径向延伸且由端面上游即高压侧至下游低压侧方向宽度逐渐变窄，深度逐渐变浅；所述W型槽内侧槽呈径向延伸且端面上游高压侧至下游低压侧宽度相等，深度相等。所述V型槽和W型槽之间未开槽区域是密封堰4。
进一步，所述的动压型槽5在圆周方向上均匀分布，其数量为8～12个。
进一步，所述的动压型槽5中的V型槽1内侧壁夹角α1为40°～60°，外侧壁夹角α2为80°～85°。所述V型槽1两侧的长度有差异且槽上下游宽度和深度成线性变化，上游深度30～40μm，下游侧深度为5～15μm；上游宽度500～700μm，下游宽度200～300μm。
进一步，所述动压型槽5的W型槽外侧槽两侧壁分别平行于V型槽两侧壁，两平行壁面间距1～3mm。所述W型槽外侧槽两侧的长度有差异且槽上下游宽度和深度成线性变化，上游深度40～50μm，下游侧深度为5～10μm。上游宽度500～700μm，下游宽度100～200μm。
所述动压型槽的W型槽2内侧槽上下游深度和宽度相等，深度为5～10μm；所述内侧槽槽壁夹角β为40°～60°。
所述动压型槽5的V型槽1下游端与W型槽2内侧槽上游端间距为50～100μm。所述W型槽2起于上游侧，终于密封坝3。
实施例2
参照图3和图4，本实施例与实施例1的不同之处在于所述动压型槽由双V型槽组成，两个都呈现为上游深下游浅的收敛型结构，具体深度尺寸范围参考实施例1。小V型槽62内外侧壁夹角范围可参考实施例1，大V型槽的内侧壁与小V型槽的外侧壁平行，大V型槽61的外侧壁夹角α3为90°～95°。此种槽型可在两V型槽下游区产生高压区，位置各异，故能在整体端面上增强动压效应，提高流体液膜刚度，提高密封的启动特性。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对本发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围的不当应被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能想到的等同技术手段。

Claims (6)

1.一种VW型机械密封端面结构，包括机械密封的动环和静环，所述的动环和静环的一侧为高压侧即上游，所述动环和静环的另一侧为低压侧即下游，所述端面下游设有光滑平面的环形密封坝，其特征在于：所述密封端面高压侧设有多个周期性分布的动压型槽，所述动压型槽由V型槽和W型槽组成，所述V型槽和W型槽两侧槽呈径向延伸且由端面上游即高压侧至下游低压侧方向宽度逐渐变窄，深度逐渐变浅；所述W型槽内侧槽呈径向延伸且端面上游高压侧至下游低压侧宽度相等，深度相等；所述V型槽和W型槽之间未开槽区域是密封堰。
2.如权利要求1所述的VW型机械密封端面结构，其特征在于：所述的VW动压型槽在圆周方向上均匀分布，其数量为8～12个。
3.如权利要求1或2所述的VW型机械密封端面结构，其特征在于：所述的动压型槽中的V型槽内侧壁夹角α1为40°～60°，外侧壁夹角α2为80°～85°。所述V型槽两侧的长度有差异且槽上下游宽度和深度成线性变化，上游深度30～40μm，下游侧深度为5～15μm；上游宽度500～700μm，下游宽度200～300μm。
4.如权利要求1虎2所述的VW型机械密封端面结构，其特征在于：所述动压型槽的W型槽外侧槽两侧壁分别平行于V型槽两侧壁，两平行壁面间距1～3mm。所述W型槽外侧槽两侧的长度有差异且槽上下游宽度和深度成线性变化，上游深度40～50μm，下游侧深度为5～10μm。上游宽度500～700μm，下游宽度100～200μm。
5.如权利要求1或2所述的VW型机械密封端面结构，其特征在于：所述动压型槽的W型槽内侧槽上下游深度和宽度相等，深度为5～10μm；所述内侧槽槽壁夹角β为40°～60°。
6.如权利要求1或2所述的VW型机械密封端面结构，其特征在于：所述动压槽的V型槽下游端与W型槽内侧槽上游端间距为50～100μm，所述W型槽起于上游侧，终于所述环形密封坝。
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