[发明专利]组合式流体动压槽的非接触机械密封环

说明书

组合式流体动压槽的非接触机械密封环，在密封端面上沿圆周均匀排布有动压槽单元，各动压槽单元中相邻设置有两个收敛型的螺旋槽及与其收敛的槽尾部相贯通的圆弧槽。两螺旋槽相邻开口于密封端面的径向周缘部，其在密封端面上的延伸收敛尾部分别与圆弧槽的起始部和中部的圆弧状边缘衔接贯通；圆弧槽沿密封端面上的圆周方向延伸，并在流体流动方向上有一个具有弧形槽端的延伸尾部。密封端面上该动压槽单元中的两相邻收敛型螺旋槽可以增强密封流体动压效应，增大密封端面的开启力，同时也可减小泄漏量；圆弧槽则可以均布端面压力分布和产生良好的流体静压效应，增强密封端面的静压开启力，减少低速运行时端面的磨损。

技术领域

本发明涉及一种机械密封环的密封端面结构，具体讲是一种对密封端面上流体动压槽结构形式的设计。

背景技术

流体端面润滑非接触式机械密封，是在多种形式的离心压缩机、离心鼓风机、膨胀机、泵、反应釜等旋转机械设备中常用的一种轴端密封，是通过在两个相对旋转的机械密封环的密封端面上均匀设置有相应的流体动压槽，利用密封环的旋转剪切作用，使流体进入动压槽内部并沿密封环端面径向压缩获得端面开启力，从而在端面产生一定厚度的气膜并获得气膜刚度，实现两个密封环的长周期非接触运行和密封。改变密封环端面上的槽型，不仅可以获得更强的流体动压效应，还可以获得更好的静压效应，减小密封在低速旋转的情况下，动压效应不足引起的密封环端面接触摩擦。

非接触式机械密封端面上设置的槽型可分为单向旋转槽型和双向旋转槽型。双向旋转流体动压槽的流体动压效应相对较弱、抗干扰能力较差，在高压或是运行工况复杂的场合其使用受到限制。单向旋转流体动压槽具有动压效应强、气膜刚度高、抗干扰能力强的优点，典型的槽型为不同形式的单向螺旋槽。但常规单向螺旋槽的缺点是密封环端面泄漏量较大。此外，由于单向螺旋槽的结构设计特点，其静压效应较弱，需要在较高压力和较高转速下才能产生足够的开启力使密封环端面实现非接触，因此在密封盘车和低转速运行时容易引起密封环端面接触磨损。

发明内容

鉴于此种情况，本发明设计开发了一种既能产生较好的流体动压效应、减少密封环端面泄漏，同时也具备较强静压效应的新型单向旋转流体动压槽密封环，即组合式流体动压槽的非接触机械密封环。

本发明组合式流体动压槽的非接触机械密封环的基本结构，是将传统在密封环的密封端面上沿圆周均匀排布有若干相同形式的单个动压槽，改变为了组合式的动压槽单元。各动压槽单元中包括有相邻设置的两个收敛型的螺旋槽和与其收敛的槽尾部相互贯通的圆弧槽。其中：

——两螺旋槽相邻开口于密封端面的径向周缘部（外侧或内侧周缘），其中可优选的是相邻开口于密封环端面的径向外侧周缘部。该两螺旋槽在密封端面上的延伸收敛尾部分别与圆弧槽的起始部和中部的圆弧状边缘衔接贯通；

——圆弧槽沿密封端面上的圆周方向延伸，并在流体的流动方向上有一个具有弧形槽端的延伸尾部。

——各螺旋槽的轴向深度可独立地选择为大于圆弧槽的轴向深度。螺旋槽的轴向深度大于圆弧槽深度，可有利于气体的压缩和气膜的形成。