[实用新型]似蘑菇型槽双向旋转流体动压型机械密封结构

说明书

本实用新型所涉及的是旋转机械的轴端端面密封装置，适用于各种压缩机、泵和搅拌釜等旋转机械转轴的轴端密封装置，属于机械端面密封技术领域。

目前，流体机械的转轴密封经常采用机械密封。而接触式机械密封启动时，端面间缺少流体润滑而导致摩擦热上升并伴随产生磨损、变形甚至热裂，因此密封寿命较短。虽然非接触式密封可以克服接触式密封这种缺点，但是现在几乎所有的非接触式机械密封在降低端面磨损的同时会增加密封间隙的泄漏量，螺旋槽等型槽端面非接触式机械密封正常运行时，端面型槽产生流体动压而使端面开启力增大，流体膜厚增加导致泄漏率升高，而较大的泄漏量在一些特殊场合，如：有毒介质、易燃易爆介质等工况下会成为限制其应用的决定性因素，同时非接触式机械密封也难以适用于一些易汽化的苛刻工况。与此同时，介质中的硬质磨料也容易在槽根部积聚且对端面产生磨损，导致密封失效。虽然国内外研究的在密封环内径处开设上游泵送型槽结构，且大多数为螺旋槽结构，上游泵送槽可以在一定程度上减小泄漏量，但在内径处开设上游泵送螺旋槽也带来如下一些问题，首先：螺旋线型密封端面只能够单向旋转；其次：上游泵送机械密封需要辅助密封系统提供下游的低压缓冲流体，结构比较复杂，成本也较高；再次，内径开槽的上游泵送机械密封在工作条件下，很容易把低压缓冲液中的固体颗粒吸入密封端面之间而不能及时排出，使密封摩擦副端面之间产生磨粒磨损，极有可能导致密封早期失效。因此在增强端面动压开启特性、减小端面摩擦磨损和增强密封端面润滑的同时如何减小泄漏量成为机械密封中的一个关键问题。

本实用新型要克服非接触式机械密封在高参数条件下泄漏量较大，密封端面间润滑效果差和耐磨性能差，端面温升高的缺点，提供一种端面流体动压开启效果好、泄漏量小、耐磨性能好、端面温升低的似蘑菇型槽端面机械密封。

本实用新型的技术方案是：

似蘑菇型槽双向旋转流体动压型机械密封结构，它包括机械密封的两个密封密封环，即动环和静环，其特征在于：所述动环或静环中至少有一个密封环的密封端面上周向均布有多个用于液体密封的似蘑菇型槽，所述的似蘑菇型槽由引流槽和回流槽两部分组成；所述的引流槽呈径向延伸，且沿端面径向由上游即高压侧至下游即低压侧方向宽度逐渐变窄；所述的回流槽呈周向和径向双向延伸，回流槽的形状是圆弧或椭圆弧或曲线弧或直线。所述的引流槽末端连接回流槽，所述的似蘑菇型槽之间未开槽区域是密封堰，所述端面上周向未开槽区域形成的环带是密封坝。

进一步：所述引流槽的深度为1‑100μm，最佳为3‑20μm，两个侧壁是由两条不平行的射线构成，且靠近高压侧的引流槽宽度大于或等于靠近下游侧的引流槽宽度。

进一步：所述回流槽径向长度L₂与周向宽度W₂之比L₂/W₂：1/6≤L₂/W₂≤1/2；所述回流槽与端面上游侧的最小径向距离L₃=0.5mm，所述回流槽与端面下游侧的最大径向距离L₄=5.5mm，所述回流槽的深度h₅：2μm≤h₅≤100μm，最佳为3‑20μm。

进一步：所述引流槽沿径向变深，深度沿端面径向由上游至下游方向逐渐变浅。引流槽的基础底面深度h₁：1μm≤h₁≤10μm；变深台阶高度h₂：1μm≤h₂≤10μm；变深台阶数n₀：0≤n₀≤10；所述引流槽变深台阶的长宽比γ₁：1≤γ₁≤5；所述引流槽的径向长度L₁与密封端面宽度W₁之比L₁/W₁：1/5≤L₁/W₁≤1/2。

进一步：所述引流槽沿径向变深，深度排布是沿径向直线收敛变深，引流槽的基础底面深度h₃：1μm≤h₃≤10μm；引流槽在高压侧开口处的深度h₄：1μm≤h₄≤100μm，最佳为3‑20μm。