CN110925426A

CN110925426A - 一种具有椭圆型槽的上游泵送机械密封环

Info

Publication number: CN110925426A
Application number: CN201911369378.8A
Authority: CN
Inventors: 梁开洪; 陈炎
Original assignee: WENZHOU TRISUM SEAL MANUFACTURING CO LTD
Current assignee: WENZHOU TRISUM SEAL MANUFACTURING CO LTD
Priority date: 2019-12-26
Filing date: 2019-12-26
Publication date: 2020-03-27

Abstract

本发明公开一种具有椭圆型槽的上游泵送机械密封环，涉及机械密封结构技术领域；包括动环和静环，动环和静环上均设置有密封端面；动环和/或静环的密封端面上均匀设置有多个沿密封端面周向均匀分布的流体动压槽，流体动压槽的平面位于一虚拟椭圆上，流体动压槽包括依次连接的槽口、迎流面和背流面；槽口设置在密封端面的低压侧，且槽口所在的虚拟圆与密封端面的低压侧边所在虚拟圆重合，迎流面和背流面均位于虚拟椭圆上；流体动压槽的平面所在的虚拟椭圆的倾角为50～82°，长轴与短轴比为3～15：1。本发明公开的具有椭圆型槽的上游泵送机械密封环，运行时零泄漏、低功耗、低磨损，使用寿命长。

Description

一种具有椭圆型槽的上游泵送机械密封环

技术领域

本发明涉及机械密封结构技术领域，特别是涉及一种具有椭圆型槽的上游泵送机械密封环。

背景技术

上游泵送机械密封是一种新型的机械密封型式，它通过在密封端面上开设流体动压槽，将低压侧流体泵入密封端面之间，一方面可在密封端面间形成液膜，使密封端面分开以非接触状态运行，另一方面还可阻止高压侧的流体向低压侧泄漏。

上游泵送机械密封与干气密封同属非接触式机械密封，两者的工作原理类似，但上游泵送机械密封与干气密封最大的不同在于流体的泵送方向不同。上游泵送机械密封的端面流体动压槽是把由高压侧泄漏到低压侧的被密封介质再反输至高压侧，或者把低压侧的缓冲流体微量地泵送至高压被密封介质侧，它属于泵出式非接触密封结构，而干气密封属于泵入式非接触密封结构，密封效果不好，容易有泄露。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有椭圆型槽的上游泵送机械密封环，以解决上述现有技术存在的问题，运行时零泄漏、低功耗、低磨损，使用寿命长。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种具有椭圆型槽的上游泵送机械密封环，包括动环和静环，所述动环和所述静环上均设置有密封端面；所述动环和/或所述静环的密封端面上均匀设置有多个沿密封端面周向均匀分布的流体动压槽，所述流体动压槽的平面位于一虚拟椭圆上，所述流体动压槽包括依次连接的槽口、迎流面和背流面；所述槽口设置在所述密封端面的低压侧，且所述槽口所在的虚拟圆与所述密封端面的低压侧边所在虚拟圆重合，所述迎流面和所述背流面均位于虚拟椭圆上；所述流体动压槽的平面所在的虚拟椭圆的倾角为50～82°，长轴与短轴比为3～15：1。

可选的，当所述流体动压槽设在动环上时，所述流体动压槽的倾斜方向与动环的旋转方向相反。

可选的，当所述流体动压槽设在静环上时，所述流体动压槽的倾斜方向与动环的旋转方向相同。

可选的，所述流体动压槽槽深为2～100μm；所述流体动压槽的槽坝比为0.2～0.9；所述流体动压槽的开口比为0.5～2；所述流体动压槽的槽堰比为0.3～0.8。

可选的，所述密封端面上设置有一个环形均压槽；所述环形均压槽设置于所述流体动压槽远离所述槽口的一侧，且所述环形均压槽贯穿并连通多个所述流体动压槽。

可选的，所述环形均压槽的槽深为1～50μm，且所述环形均压槽槽深不大于所述流体动压槽的槽深。

可选的，所述环形均压槽的径向宽度为0.5～3mm。

可选的，所述密封端面上设置有一个环形沉砂槽，所述环形沉砂槽设置于所述流体动压槽中间位置处，且所述环形沉砂槽贯穿并连通多个所述流体动压槽。

可选的，所述环形沉砂槽的槽深为20μm～3mm，且所述环形沉砂槽槽深不小于所述流体动压槽的槽深。

可选的，所述环形沉砂槽的径向宽度为0.5～3mm。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供的的具有椭圆型槽的上游泵送机械密封环，密封端面槽型结构简单，便于设计生产；在运行时可在密封环端面之间形成连续、稳定的流体薄膜，有利于减少功耗并延长密封寿命，同时可以实现被密封流体完全意义上的零泄漏或零逸出；环形均压槽将各动压槽在槽根处贯通，可使密封端面上的压力分布更加均匀；沉砂槽可容纳流体中的颗粒，防止颗粒对密封环端面造成破坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具有椭圆型槽的上游泵送机械密封环的密封端面结构示意图；

图2为本发明具有椭圆型槽的上游泵送机械密封环的密封端面M-M截面的剖视结构示意图；

图3为本发明具有椭圆型槽的上游泵送机械密封环设置有环形均压槽的密封端面结构示意图；

图4为本发明具有椭圆型槽的上游泵送机械密封环设置有环形均压槽的密封端面N-N截面的剖视结构示意图；

图5为本发明具有椭圆型槽的上游泵送机械密封环设置有环形沉砂槽的密封端面结构示意图；

图6为本发明具有椭圆型槽的上游泵送机械密封环设置有环形沉砂槽的密封端面P-P截面的剖视结构示意图；

附图标记说明：1—密封端面；2—流体动压槽；3—环形均压槽；4—环形沉砂槽；ab—槽口；ac—迎流面；bc—背流面；A—低压侧；B—高压侧；L1—环形均压槽的径向宽度；L2—环形沉砂槽的径向宽度；H1—流体动压槽的槽深；H2—环形均压槽的槽深；H3—环形沉砂槽的槽深；Ro—密封端面的外圆半径；Ri—密封端面的内圆半径；Rg—槽根的圆半径。Rc—椭圆型槽的椭圆形中心圆半径；O1—密封端面中心；O2—椭圆型槽的椭圆形中心；d—椭圆型槽的椭圆形中心圆与迎流面ac的交点；e—椭圆型槽的椭圆形中心圆与背流面bc的交点；z—流体动压槽数；β1—2π/z；β2—d点与圆心O1的连线和e点与圆心O1的连线形成的夹角；β3—椭圆倾角；β4—槽口圆周角；(Ro-Rg)/(Ro-Ri)—槽坝比；β2/β1—槽堰比；β4/β2—开口比；ω—动环旋转方向。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种具有椭圆型槽的上游泵送机械密封环，以解决泵入式非接触密封结构密封效果不好，容易有泄露的问题，运行时零泄漏、低功耗、低磨损，使用寿命长。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

本发明提供一种具有椭圆型槽的上游泵送机械密封环，如图1和图2所示，密封环包括动环和静环，动环和静环上设置有密封端面1，动环和静环的至少一个密封端面1上设置有多个沿周向均匀分布的椭圆型的流体动压槽2，流体动压槽2包括依次连接的槽口ab、迎流面ac和背流面bc。槽口ab设置在密封端面1的低压侧A，即图中的密封端面1内侧；于本实施例中，椭圆型流体动压槽设在动环上时，流体动压槽2的倾斜方向与动环的旋转方向相反。

具体的，图中；ab为槽口；ac为迎流面；bc为背流面；A为低压侧；B为高压侧；L1为环形均压槽的径向宽度；L2为环形沉砂槽的径向宽度；H1为流体动压槽的槽深；H2为环形均压槽的槽深；H3为环形沉砂槽的槽深；Ro为密封端面的外圆半径；Ri为密封端面的内圆半径；Rg为槽根的圆半径。Rc为椭圆型槽的椭圆形中心圆半径；O1为密封端面中心；O2为椭圆型槽的椭圆形中心；d为椭圆型槽的椭圆形中心圆与迎流面ac的交点；e为椭圆型槽的椭圆形中心圆与背流面bc的交点；z为流体动压槽数；β1为2π/z；β2为d点与圆心O1的连线和e点与圆心O1的连线形成的夹角；β3为椭圆倾角；β4为槽口圆周角；(Ro-Rg)/(Ro-Ri)为槽坝比；β2/β1为槽堰比；β4/β2为开口比；ω为动环旋转方向。

于本实施例中，流体动压槽2的平面所在虚拟椭圆的长轴与短轴比为3～15：1。流体动压槽的虚拟椭圆倾角为50～82°。流体动压槽的槽深H1为2～100μm。流体动压槽的槽坝比为0.2～0.9。流体动压槽的开口比为0.3～1。流体动压槽的槽堰比为0.3～0.8。

当动环随旋转轴旋转时，在密封端面1与流体的剪切作用下，迎水面可引导低压侧流体进入流体动压槽2内，在槽根形成较高的压力，当压力达到一定程度时，动环与静环的密封端面被分开，在密封端面之间形成连续、稳定的流体薄膜。此时动环与静环的密封端面1相互不接触，端面无磨损，有利于减少功耗并延长密封寿命。由于泵送方向是由低压侧向高压侧，故可以完全阻止高压侧的被密封流体向低压侧泄漏，实现被密封流体完全意义上的零泄漏或零逸出。本发明中的具有椭圆型槽的上游泵送机械密封环结构形状简单，便于设计生产。

实施例二

本实施例是在实施例一的基础上改进的实施例。如图3和4所示，本实施例中的具有椭圆型槽的上游泵送机械密封环，在密封端面1上还设置有一环形均压槽3，环形均压槽3设置于流体动压槽2远离槽口的一侧，环形均压槽3贯穿并连通多个流体动压槽2。环形均压槽3槽深为1～50μm，环形均压槽3槽深等于或小于流体动压槽2的槽深。环形均压槽3的径向宽度为0.5～3mm。环形均压槽3将各流体动压槽2在槽根处贯通，可使密封端面1上的压力分布更加均匀。

实施例三

本实施例也是在实施例一的基础上改进的实施例。如图5和6所示，本实施例中的具有椭圆型槽的上游泵送机械密封环，在端面上还设置有一环形沉砂槽4，环形沉砂槽4设置于流体动压槽2中间的某一位置，环形沉砂槽4贯穿并连通多个流体动压槽2。环形沉砂槽4槽深为20μm～3mm，环形沉砂槽4槽深大于或等于流体动压槽2的槽深。环形沉砂槽4的径向宽度为0.5～3mm。环形沉砂槽4可容纳流体中的颗粒，防止颗粒对密封环的密封端面1造成破坏。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种具有椭圆型槽的上游泵送机械密封环，其特征在于：包括动环和静环，所述动环和所述静环上均设置有密封端面；所述动环和/或所述静环的密封端面上均匀设置有多个沿密封端面周向均匀分布的流体动压槽，所述流体动压槽的平面位于一虚拟椭圆上，所述流体动压槽包括依次连接的槽口、迎流面和背流面；所述槽口设置在所述密封端面的低压侧，且所述槽口所在的虚拟圆与所述密封端面的低压侧边所在虚拟圆重合，所述迎流面和所述背流面均位于虚拟椭圆上；所述流体动压槽的平面所在的虚拟椭圆的倾角为50～82°，长轴与短轴比为3～15：1。

2.根据权利要求1所述的具有椭圆型槽的上游泵送机械密封环，其特征在于：当所述流体动压槽设在动环上时，所述流体动压槽的倾斜方向与动环的旋转方向相反。

3.根据权利要求1所述的具有椭圆型槽的上游泵送机械密封环，其特征在于：当所述流体动压槽设在静环上时，所述流体动压槽的倾斜方向与动环的旋转方向相同。

4.根据权利要求1所述的具有椭圆型槽的上游泵送机械密封环，其特征在于：所述流体动压槽槽深为2～100μm；所述流体动压槽的槽坝比为0.2～0.9；所述流体动压槽的开口比为0.5～2；所述流体动压槽的槽堰比为0.3～0.8。

5.根据权利要求1所述的具有椭圆型槽的上游泵送机械密封环，其特征在于：所述密封端面上设置有一个环形均压槽；所述环形均压槽设置于所述流体动压槽远离所述槽口的一侧，且所述环形均压槽贯穿并连通多个所述流体动压槽。

6.根据权利要求5所述的具有椭圆型槽的上游泵送机械密封环，其特征在于：所述环形均压槽的槽深为1～50μm，且所述环形均压槽槽深不大于所述流体动压槽的槽深。

7.根据权利要求5所述的具有椭圆型槽的上游泵送机械密封环，其特征在于：所述环形均压槽的径向宽度为0.5～3mm。

8.根据权利要求1所述的具有椭圆型槽的上游泵送机械密封环，其特征在于：所述密封端面上设置有一个环形沉砂槽，所述环形沉砂槽设置于所述流体动压槽中间位置处，且所述环形沉砂槽贯穿并连通多个所述流体动压槽。

9.根据权利要求8所述的具有椭圆型槽的上游泵送机械密封环，其特征在于：所述环形沉砂槽的槽深为20μm～3mm，且所述环形沉砂槽槽深不小于所述流体动压槽的槽深。

10.根据权利要求8所述的具有椭圆型槽的上游泵送机械密封环，其特征在于：所述环形沉砂槽的径向宽度为0.5～3mm。