CN213332381U - 基于包络线可双向旋转的流体动压类菱形槽机械密封结构 - Google Patents
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Abstract
基于包络线可双向旋转的流体动压类菱形槽机械密封结构，包括动环、静环和流体动压类菱形槽，所述的动环和静环中至少有一个密封环的端面开设类菱形槽。所述的类菱形槽机械密封结构设有密封槽区、密封台区、密封堰区，引申而来的类菱形槽还设有直线引流槽区。本实用新型在满足机械设备双向旋转的同时，可在动静环端面间形成连续、稳定的动压流体膜，形成的液膜刚度更大，因此具有良好的抗外部冲击和振动的功能，从而保证设备在双向旋转的条件下机械密封的可靠运行。此实用新型的槽型适用于可正反转、中高速的旋转机械设备，设有引流槽的槽型还可用于含有少量固体颗粒的工况中。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种非接触式旋转机械密封装置，尤其适用于各种压缩机、泵、反应釜、搅拌器等旋转机械设备的非接触式端面密封。
背景技术
随着技术的不断进步和发展，机械密封已在各种流体机械和设备中得到了广泛的应用。据调查，在石油炼化装置中90％以上的机泵使用机械密封，可见机械密封在机泵用轴封中占有举足轻重的地位。现有的非接触式机械密封可以解决接触式机械密封直接接触磨损的问题，但是现有的槽型大多是螺旋槽，难以满足旋转流体机械正反转的问题。对于可以满足正反转的密封槽型，往往产生的动压效应较弱，导致密封端面的开启力小，端面打不开；液膜刚度小，导致密封抗冲击振动能力弱，当机械设备出现振动时，极易出现密封环端面接触碰撞的情况，导致密封环断裂失效。
实用新型内容
为了克服现有满足正反转机械密封结构的问题，特别是针对密封端面开启力不足，液膜刚度小，抗设备振动冲击能力弱等问题，本实用新型提出一种基于包络线可双向旋转的流体动压类菱形槽机械密封结构，该槽型在满足机械设备双向旋转的同时，可在动静环端面间形成连续、稳定的动压流体膜，从而保证在机械双向旋转的条件下非接触式机械密封的可靠运行。此实用新型的槽型适用于可正反转、中高速的旋转机械设备，设有引流槽的槽型还可用于含有少量固体颗粒的工况中。
实用新型的技术方案
具有双向旋转的流体动压效应的机械密封端面槽型结构，包括机械密封的动环和静环，在动环或者静环的任意端面开槽，均可产生稳定的流体动压效应。密封断面的外径侧为上游高压密封介质，内侧为下游大气侧。基础槽型设有密封槽区、密封台区、密封坝区，引申槽型除设有密封槽区、密封台区、密封坝区外，还设有引流槽区。密封槽区在设备运转时可实现稳定的泵入与泵出的循环效应，沿周向分布的类菱形槽的两夹角，可产生稳定的流体楔，保证密封具有良好的动压效应和液膜刚度；由于组成类菱形的边为与密封环内径与外径同时相切的圆弧，因此具有良好的稳压效果；设有引流槽的槽型，其引流槽沿密封环半径方向呈直线分布，槽型整体为周期对称结构。
所述密封结构，其特征在于：密封槽型在密封环端面呈周期对称结构。
所述密封结构，其特征在于：构成密封类菱形槽型的边为与开槽密封环内径与外径同时相切的圆弧，设有引流槽的槽型沿密封环径向直线分布。
所述密封结构，其特征在于：类菱形槽槽深为3～30μm，分流槽槽深为 3～30μm。
所述密封结构，其特征在于：设有分流槽的槽型，分流槽位于两类菱形槽之间，分流槽沿周向的槽宽为2～20mm。
所述密封结构，其特征在于：沿密封环径向直线分布的类菱形槽，其周向的两楔角相对于圆心的夹角φ为9°～40°，类菱形个数可取1～9个。
所述密封结构，其特征在于：构成类菱形的圆弧边，其圆弧半径R由开槽密封环的内径与外径同时决定。
所述密封结构，其特征在于：沿与开槽密封环内径与外径同时相切的圆弧呈弧线排列的类菱形槽，其周期数应取包络线周期数的一半。
实用新型具有的积极效果
基于包络线可双向旋转的流体动压类菱形槽机械密封结构，类菱形槽的槽型线条由与密封环内径与外径同时相切的圆弧构成，两密封环在旋转时，润滑液体在类菱形槽中产生流体楔，因流体动压作用将流体泵入密封端面之间，建立一层流体膜，在密封的同时，对密封端面充分冷却和润滑。
1、本实用新型的密封槽端面槽型对轴的旋转方向无要求，可单向旋转或者双向旋转，具有灵活的适用范围。
2、相较与直边段与目前使用范围最广的螺旋槽的槽型结构，圆弧开槽的类菱形结构在满足流体动压效应的同时，使流体在密封端面间产生的动压效应更加稳定，可更好的配合流体在密封端面之间的流动，形成的液膜刚度更大，因此具有良好的抗外部冲击和振动的功能。
3、设有引流槽的槽型，在机械设备运转时可将密封介质中的少量固体颗粒泵出密封端面，因此使密封具有更高的可靠性。
4、槽型结构简单便于加工制造和进一步优化设计
附图说明
图1是本发明实施例一的端面结构示意图。
图2是本发明实施例二的端面结构示意图。
图3是本发明实施例三的端面结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图所示实施例的具体实施方案，对本实用新型的上述内容再作进一步的详细说明。
实施例一
参照图1所示，具有双旋向流体动压效应的机械密封环端面槽型结构，包括两个密封环(即动环和静环)，其特征在于：所述槽型端面基于与开槽密封环同时相切的圆弧包络线，从中选取一列若干个类菱形槽，周期性的在密封环端面开槽，因类菱形槽槽边为圆弧结构，因此可达到良好的稳压效果。所述槽型为中心对称结构，因此适用于正反转的流体旋转机械。密封环在旋转时，润滑液体在类菱形槽中产生流体楔，因流体动压作用将流体泵入密封端面之间，建立一层流体膜，此流体膜较直线槽与螺旋线槽而言，具有更大的液膜刚度与稳定性，在密封的同时，对密封端面进行充分冷却和润滑。
所述槽型在密封环端面呈周期分布(其中阴影部分为开槽区，白色部分为台区)，其周期数可取2～20。
所述类菱形槽槽边半径R根据开槽密封环的内径外径而定。
所述类菱形槽槽深为3～30μm。
所述类菱形槽两楔角与密封环圆心的夹角φ为9°～40°。
所述类菱形槽一列菱形个数可取1～9。
实施例二
参照图2所示，本实施例与例一的不同之处在于：在两类菱形动压槽之间开有直线段引流槽，引流槽宽度d可视具体类菱形槽宽度而定，一般引流槽宽度取d为2～20mm。
实施例三
参照图3所示，本实施例与实施例一的不同之处在于：类菱形槽不是沿径向直线排列，而是沿与开槽环内径与外径同时相切的圆弧线排列，周期数取与开槽密封环内外径同时相切的包络线周期数的一半，该槽型的其他参数取值与实施例一相同。
Claims (7)
1.基于包络线可双向旋转的流体动压类菱形槽机械密封结构，包括动环、静环和流体动压类菱形槽，其特征在于：所述的动环和静环中至少有一个机械密封环的端面设有多个类菱形槽，类菱形槽沿密封环径向呈直线排列，或与开槽密封环内径与外径同时相切的圆弧呈弧线排列；所述的流体动压类菱形槽设有密封槽区，密封台区和密封坝区。
2.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于：流体动压类菱形槽的线段为与开槽密封环同时相切的圆弧，开槽深度取3～30μm，所述的槽型具有对称性，可以应用于旋转设备正反转的工况。
3.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于：流体动压类菱形槽周向的两楔角相对于圆心的夹角为9°～40°，径向排列类菱形槽个数n的取值范围为：1≤n≤9。
4.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于：流体动压类菱形槽其周期数取包络线周期数的一半；沿密封环径向呈直线排列的类菱形槽，其周期N的取值范围为：2≤N≤20。
5.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于：对于含有少量固体颗粒的工况，所述类菱形槽上开设沿密封环径向的直线引流槽。
6.根据权利要求5所述的密封结构，其特征在于：所述直线引流槽的槽深为3～30μm。
7.根据权利要求5所述的密封结构，其特征在于：所述直线引流槽位于两类菱形槽之间，直线引流槽槽宽为2～20mm。
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