[实用新型]一种蜂窝孔螺旋槽气体端面机械密封结构

说明书

一种蜂窝孔螺旋槽气体端面机械密封结构，机械密封的动环或静环中至少有一个密封环1的密封端面上开设有沿端面圆周均匀分布的螺旋槽2，所述螺旋槽与螺旋槽之间是密封堰区3，螺旋槽的槽根部附近的密封端面上加工有蜂窝孔4，所述密封端面上未加工槽孔的光滑环带为密封坝5；所述蜂窝孔沿端面周向均匀分布，所述蜂窝孔的对边尺度C与密封气体的黏度μ成反比，且C取值为C＝K/μ，所述参数K与密封端面平均线速度和密封端面两侧压差有关，密封端面平均线速度越高或密封端面两侧压差越高则所述参数K愈小；所述蜂窝孔的孔深h和对边尺度C之比值h/C的取值范围为0.5～1.5。

技术领域

本实用新型涉及一种旋转式流体机械的气体端面机械密封结构，特别涉及一种含有蜂窝孔螺旋槽气体端面密封的结构，用于各种压缩机、汽轮机、膨胀机等旋转机械轴端的密封。

背景技术

随着对于绿色、无环境污染、运转寿命长、可靠性高等要求的提出，干气密封越来越多的用于苛刻或高参数旋转机械的轴端密封中。自20世纪70年代以来，国内外干气密封研究人员和制造商开发了多种端面型槽，不仅改善了干气密封的动压开启性能和运行稳定性，而且改善了干气密封的密封性，确保了生产装置的安全稳定与长寿命运行。随着国际特别是中国经济的快速发展，流程工业得到迅猛发展，炼油行业的加氢裂化、煤化工行业的煤制油等工艺要求采用高参数压缩机，与此同时超临界和超超临界汽轮机的成功投运，都对轴端机械密封提出了更高要求。由于高压气体容易在密封端面上产生凝析，因此限制了干气密封在汽轮机、高压压缩机或管道输气压缩机等含湿气体工况场合中的应用。当密封气体中含湿较低，且在密封端面上可能产生的凝析程度较低时，如何吸附气体在密封端面上的凝析水，防止端面产生快速磨损或热裂破坏，已经成为国内外流体密封技术领域中的难点与热点问题。

发明内容

本实用新型要克服现有干气密封结构对含湿气体或高参数工况下气体介质密封性差、端面易磨损热裂的问题，本实用新型专利提供一种具有吸附含湿气体中水分，确保目前最通用螺旋槽干气密封的安全稳定运行的蜂窝孔螺旋槽气体端面机械密封结构。

本实用新型的技术方案是：

一种蜂窝孔螺旋槽气体端面机械密封结构，机械密封的动环或静环中至少有一个密封环1的密封端面上开设有沿端面圆周均匀分布的螺旋槽2，螺旋槽2在高压侧始于密封端面的圆周，在低压侧止于是表面呈光滑状的密封坝5，螺旋槽2之间是密封堰区3，螺旋槽2的槽根部附近的密封端面上开有蜂窝孔4，蜂窝孔4沿密封端面的圆周排列；所述蜂窝孔沿端面周向均匀分布，所述蜂窝孔的对边尺度C与密封气体的黏度μ成反比，且C取值为C＝K/μ，所述参数K与密封端面平均线速度和密封端面两侧压差有关，密封端面平均线速度越高或密封端面两侧压差越高则所述参数K愈小；所述蜂窝孔的孔深h和对边尺度C之比值h/C的取值范围为0.5～1.5。

当密封端面的高压侧与低压侧压差小于1MPa时，所述蜂窝孔开设在螺旋槽的根部内侧，蜂窝孔排数为1～5，且越靠近槽根部蜂窝孔的比值h/C取值越小；当密封端面两侧压差大于1MPa时，所述蜂窝孔开设在螺旋槽的根部内外两侧，内侧蜂窝孔排数为1～3，外侧蜂窝孔排数为1～10。

所述蜂窝孔对边尺度C＝0.1～10μm，所述蜂窝孔的周向间距T和径向间距W等值，所述蜂窝孔的形状可以是圆形、椭圆形、棱形、四边形其中之一。

本实用新型的工作原理及优点是：

当密封气体中含湿较低，且在密封端面上可能产生的凝析程度较低时，受螺旋槽的泵汲作用，析水首先在发生在螺旋槽的高压部位即槽根部附近。当密封气体介质压力较低，比如低于1MPa且输气温度为普温(-20～80℃)时，气体极易在槽根部产生凝析生成细小水珠；而当密封气体压力高压1MPa时，气体容易在槽根部附近产生凝析生成细小水珠。而业已公开的大量的研究与应用已经证明，相比于其他型孔，蜂窝孔具有更强吸纳水珠或薄薄水膜的作用，因此在目前最广泛使用的普通螺旋槽干气密封结构基础上，在槽根部加工蜂窝孔可以有效避免上述干气密封的使用问题。