CN205877198U - 一种具有椭圆槽的机械密封环 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种具有椭圆槽的机械密封环，属于流体密封技术领域。在密封环端面周向均匀分布3~20个槽，每个槽由一个径向直线槽和一个椭圆槽组成，且为径向中轴对称。当高压侧在密封环的外径时，径向直线槽延伸至密封环的外径边缘，当高压侧在密封环的内径时，径向直线槽延伸至密封环的内径边缘。本实用新型所述机械密封环适用于单向旋转或双向旋转机械，用于气膜密封（干气密封）或液膜密封，可有效地降低密封端面磨损，延长密封装置寿命，降低运行成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种具有椭圆槽的机械密封环，属于流体密封技术领域。
背景技术
在传统的机械密封中，动环和静环直接接触，属于接触式密封，它具有很大的缺点，密封环的摩擦磨损严重，导致密封装置的寿命很短。随着现代科学技术的发展，对密封要求越来越高，因此接触式密封不再满足工艺的要求。因此出现了更加先进的非接触式机械密封，它们具有密封环磨损小，寿命长的特点，因此广泛地应用在各种高低速运转的流体机械中。
非接触式机械密封就是在槽上开各种流体动压槽，使运转的密封端面间形成一层稳定的气膜或液膜，从而使动静环分开。研究表明，槽型对流体膜的刚度以及密封环的使用寿命和运行稳定性具有显著的影响。国内外对密封槽槽型进行了不断的研究，目前开发了螺旋槽、T型槽、直线槽等槽型，其中螺旋槽应用最广泛，但是螺旋槽是不对称结构，限制了它只能单向旋转。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种结构简单，密封性能好，承载能力强，可双向旋转的具有椭圆槽的机械密封环。无论流体机械的转轴是正向旋转还是反向旋转，动静环之间的密封端面都可产生稳定的气膜或液膜，可实现密封装置双向旋转。
实现本实用新型的技术方案是：
一种具有椭圆槽的机械密封环，在密封环3端面周向均匀分布4~50个槽，每个槽由一个径向直线槽1和一个椭圆槽2组成，且为径向中轴对称，当高压侧在密封环3的外径时，径向直线槽1延伸至密封环3的外径边缘，如图1所示；当高压侧在密封环3的内径时，径向直线槽1延伸至密封环3的内径边缘，如图2所示；槽深0.001 ~1000μm。
径向直线槽1的周向长度w1与椭圆槽2的周向长度w2之比为1/10~1/2。
径向直线槽1的径向长度l1与椭圆槽2的径向长度l2之比为1/10~1/2。
椭圆槽2的周向长度w2与径向长度l2之比为1~5。
径向直线槽1的槽深不变（平底槽）或从高压侧到低压侧径向直线变浅（斜底槽）或等梯级变浅（台阶槽）。
椭圆槽2的槽深不变（平底槽）或从中心向两侧直线变浅（斜底槽）或等梯级变浅（台阶槽）。
本实用新型的工作原理是：当机械密封环在稳定运行时，被密封的流体沿着进气（液）槽（径向直线槽）进入动压槽（椭圆槽），由于密封环上未开槽部分构成的密封坝、密封堰的节流作用，导致进入动压槽的流体压力升高，在此压力的推动下，动环与静环相分离，形成一层很薄的流体膜（气膜或液膜），从而使密封端面间形成非接触式密封。本实用新型适用于各种压缩机、泵等旋转机械的轴端密封，特别是双向旋转的气膜密封或液膜密封。
本实用新型的有益效果：
本实用新型采用了全新的技术方案，在密封环上设有的由径向直线槽和椭圆槽组成的槽为对称结构，使流体机械的旋转轴不管正向旋转还是逆向旋转均可产生稳定的气膜（液膜），而且该槽型结构简单易于加工，适用于单向旋转或双向旋转机械，使用范围广等优点。
附图说明
图1为径向直线槽延伸至密封环外径边缘的机械密封环结构示意图；
图2为径向直线槽延伸至密封环内径边缘的机械密封环结构示意图；
图3为图1局部放大示意图；
图4为径向直线槽的槽底从高压侧到低压侧径向直线变浅示意图；
图5为径向直线槽的槽底从高压侧到低压侧径向等梯级变浅示意图；
图6为椭圆槽的槽底从中心向两侧直线变浅示意图；
图7为椭圆槽的槽底从中心向两侧等梯级变浅示意图。
图中：1-径向直线槽，2-椭圆槽，3-密封环，4-槽底，w1-径向直线槽1的周向长度，w2-椭圆槽2的周向长度，l1-径向直线槽1的径向长度，l2-椭圆槽2的径向长度。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的内容并不限于所述范围。
实施例1
如图1和图3所示，在密封环3的端面周向均匀分布8个槽，每个槽由一个径向直线槽1（进气槽）和一个椭圆槽2（动压槽）组成，且为径向中轴对称，高压侧在密封环3的外径，径向直线槽1延伸至密封环3外径边缘；径向直线槽1的周向长度w1与椭圆槽2的周向长度w2之比为1/2；径向直线槽1的径向长度l1与椭圆槽2的径向长度l2之比为1/10；椭圆槽2的周向长度w2与径向长度l2之比为1；径向直线槽1为平底槽，槽深1000μm；椭圆槽2为平底槽，槽深1000μm。
实施例2
如图2和图3所示，在密封环3的端面周向均匀分布8个槽，每个槽由一个径向直线槽1（进液槽）和一个椭圆槽2（动压槽）组成，且为径向中轴对称，高压侧在密封环3的内径，径向直线槽1延伸至密封环3内径边缘；径向直线槽1的周向长度w1与椭圆槽2的周向长度w2之比为1/3；径向直线槽1的径向长度l1与椭圆槽2的径向长度l2之比为1/4；椭圆槽2的周向长度w2与径向长度l2之比为1；径向直线槽1为平底槽，槽深500μm；椭圆槽2为平底槽，槽深800μm。
实施例3
如图1、图3和图6所示，在密封环3的端面周向均匀分布4个槽，每个槽由一个径向直线槽1（进液槽）和一个椭圆槽2（动压槽）组成，且为径向中轴对称，高压侧在密封环3的外径，径向直线槽1延伸至密封环3外径边缘；径向直线槽1的周向长度w1与椭圆槽2的周向长度w2之比为1/4；径向直线槽1的径向长度l1与椭圆槽2的径向长度l2之比为1/3；椭圆槽2的周向长度w2与径向长度l2之比为5；径向直线槽1为平底槽，槽深200μm；椭圆槽2为斜底槽，槽深从中心向两侧直线变浅呈斜坡形，槽深从200μm变浅为0.001μm。
实施例4
如图1、图3和图7所示，在密封环3的端面周向均匀分布20个槽，每个槽由一个径向直线槽1（进气槽）和一个椭圆槽2（动压槽）组成，且为径向中轴对称，高压侧在密封环3的外径，径向直线槽1延伸至密封环3外径边缘；径向直线槽1的周向长度w1与椭圆槽2的周向长度w2之比为1/5；径向直线槽1的径向长度l1与椭圆槽2的径向长度l2之比为1/5；椭圆槽2的周向长度w2与径向长度l2之比为2.5；径向直线槽1为平底槽，槽深为50μm；椭圆槽2为台阶槽，槽深从中心向两侧等梯级变浅，槽深从200μm变浅为10μm。
实施例5
如图1、图3和图4所示，在密封环3的端面周向均匀分布50个槽，每个槽由一个径向直线槽1（进气槽）和一个椭圆槽2（动压槽）组成，且为径向中轴对称，高压侧在密封环3的外径，径向直线槽1延伸至密封环3外径边缘；径向直线槽1的周向长度w1与椭圆槽2的周向长度w2之比为1/6；径向直线槽1的径向长度l1与椭圆槽2的径向长度l2之比为1/2；椭圆槽2的周向长度w2与径向长度l2之比为2；径向直线槽1为斜底槽，槽深从高压侧到低压侧径向直线变浅，槽深从500μm变浅为300μm；椭圆槽2为平底槽，槽深300μm。
实施例6
如图1、图3、图4、图7所示，在密封环3的端面周向均匀分布40个槽，每个槽由一个径向直线槽1（进液槽）和一个椭圆槽2（动压槽）组成，且为径向中轴对称，高压侧在密封环3的外径，径向直线槽1延伸至密封环3外径边缘；径向直线槽1的周向长度w1与椭圆槽2的周向长度w2之比为1/7；径向直线槽1的径向长度l1与椭圆槽2的径向长度l2之比为1/6；椭圆槽2的周向长度w2与径向长度l2之比为3；径向直线槽1为斜底槽，槽深从高压侧到低压侧径向直线变浅，槽深从300μm变浅为10μm；椭圆槽2为台阶槽，槽深从中心向两侧等梯级变浅，槽深从200μm变浅为10μm。
实施例7
如图1、图3、图4和图6所示，在密封环3的端面周向均匀分布12个槽，每个槽由一个径向直线槽1（进气槽）和一个椭圆槽2（动压槽）组成，且为径向中轴对称，高压侧在密封环3的外径，径向直线槽1延伸至密封环3外径边缘；径向直线槽1的周向长度w1与椭圆槽2的周向长度w2之比为1/8；径向直线槽1的径向长度l1与椭圆槽2的径向长度l2之比为1/9；椭圆槽2的周向长度w2与径向长度l2之比为4；径向直线槽1为斜底槽，槽深从高压侧到低压侧径向直线变浅，槽深从300μm变浅为10μm；椭圆槽2为斜底槽，槽深从中心向两侧直线变浅，槽深从100μm 变浅为5μm。
实施例8
如图1、图3、图5和图7所示，在密封环3的端面周向均匀分布16个槽，每个槽由一个径向直线槽1（进液槽）和一个椭圆槽2（动压槽）组成，且为径向中轴对称，高压侧在密封环3的外径，径向直线槽1延伸至密封环3外径边缘；径向直线槽1的周向长度w1与椭圆槽2的周向长度w2之比为1/10；径向直线槽1的径向长度l1与椭圆槽2的径向长度l2之比为1/7；椭圆槽2的周向长度w2与径向长度l2之比为5；径向直线槽1为台阶槽，槽深从高压侧到低压侧径向等梯级变浅，槽深从200μm变浅为100μm；椭圆槽2为台阶槽，槽深从中心向两侧等梯级变浅，槽深从100μm变浅为10μm。
实施例9
实施例1、3、4、5、6、7、8、9的槽深变化也同样适用于图2所示结构的机械密封环。
Claims (10)
1.一种具有椭圆槽的机械密封环，其特征是，在密封环（3）端面周向均匀分布多个槽，每个槽由一个径向直线槽（1）和一个椭圆槽（2）组成，且为径向中轴对称，当高压侧在密封环（3）的外径时，径向直线槽（1）延伸至密封环（3）外径边缘；当高压侧在密封环（3）的内径时，径向直线槽（1）延伸至密封环（3）内径边缘。
2.根据权利要求1所述的机械密封环，其特征是，所述槽的数量为4~50个。
3.根据权利要求1所述的机械密封环，其特征是，径向直线槽（1）的周向长度w1与椭圆槽（2）的周向长度w2之比为1/10~1/2。
4.根据权利要求1所述的机械密封环，其特征是，径向直线槽（1）的径向长度l1与椭圆槽（2）的径向长度l2之比为1/10~1/2。
5.根据权利要求1所述的机械密封环，其特征是，椭圆槽（2）的周向长度w2与径向长度l2之比为1~5。
6.根据权利要求1所述的机械密封环，其特征是，所述槽的槽深为0.001 ~1000μm。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的机械密封环，其特征是，径向直线槽（1）槽深不变。
8.根据权利要求1至6任意一项所述的机械密封环，其特征是，径向直线槽（1）槽深从高压侧到低压侧径向直线或等梯级变浅。
9.根据权利要求1至6任意一项所述的机械密封环，其特征是，椭圆槽（2）槽深不变。
10.根据权利要求1至6任意一项所述的机械密封环，其特征是，椭圆槽（2）槽深从中心向两侧直线或等梯级变浅。
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