[实用新型]动压泵送式非接触机械密封

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种端面式机械密封装置，尤其涉及具有流体动压效应和上游泵送功能的机械密封。

背景技术

机械密封是一种常用的旋转轴轴向端面密封装置，广泛应用于机械工业、石油化工、航天航空等领域，具有密封性能可靠、泄漏量小、功耗低，且寿命长的优点，机械密封的主要结构元件包括密封动环和密封静环，通过其动环和静环的相互贴合达到阻止泄漏的功能，因此密封动环和静环的结构在很大程度上决定了机械密封的密封性能和使用寿命。

随着现代工业的快速发展，机械密封的应用领域和使用环境得以不断拓展，因而对机械密封的性能要求也在日益提高。常规结构的机械密封是通过动环和静环的直接接触摩擦而实现端面密封，这种机械密封在高压、高速和高温等恶劣复杂的工作环境下，密封面间的磨损会不断加速，泄漏量也随之增加，很容易形成密封失效，因此常规的机械密封很难保证在恶劣工况下长周期运行的稳定性和可靠性。为此，人们开始设计具有非接触式的机械密封，如中国实用新型专利200920231993.8公开了一种直角三角形的新型螺旋槽机械密封，它是在机械密封的动环端面上开设有若干沿周向均布的径向螺旋槽，该螺旋槽的槽口朝向动环的下游（低压侧），螺旋槽的槽底为斜面，其横向截面呈一直角形，工作时密封介质在离心力作用下从下游侧进入到螺旋槽中，利用螺旋槽的流体动压效应在密封端面间形成一层极薄的流体膜，分离密封端面而实现非接触，改善端面间的摩擦磨损，在保障密封性能的基础上延长机械密封寿命。这种将流体介质楔入螺旋槽的结构，虽然减少了密封端面间的摩擦，却增大了动环和静环端面间的泄漏，是以牺牲泄漏率为代价开启动压的密封形式，所以其泄漏率大的不足也是不言而喻。中国专利201310201473.3则公开了一种自泵送流体动压型机械密封，它是在动环密封端面的上游（高压侧）开设有螺旋槽区，沿周向分布的螺旋槽的槽口朝向上游侧，在静环端面相对动环螺旋槽根部位置处开设有圆环形储液槽，并在槽内设置多个密封腔连通的轴向引流孔道，它利用槽根部的流体压力差，将流体通过静环上的引流道重新流回密封腔室，达到分离动、静环端面的作用，这种结构虽然通过分离动、静端面的流体动压的产生，实现了动、静环的非接触密封，减少了动静环之间的摩擦磨损，但仍不能解决泄漏率大的问题。首先由于对螺旋槽的槽型并未作深入的研究，密封工作过程中难以对高压侧的流体产生离心泵送作用，密封环间的液膜剪切流不足以抵抗内外径间的压差流，无法消除动环和静环间的泄漏；第二该结构的密封环间不能形成动压效应，密封面间的液膜承载能力十分有限，实际运行中仍会产生动静环的接触摩擦，影响密封端面密封性能的正常发挥；同时该项结构的密封装置还具有结构复杂，安装调试不方便的缺陷。

实用新型内容

针对现有技术所存在的上述不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种动压泵送式非接触机械密封，它不仅能产生较高的上游离心泵送效果，以实现零泄漏，而且能形成稳定的流体动压效应，分离密封端面实现非接触。

为了解决上述技术问题，本实用新型的动压泵送式非接触机械密封，包括动环和静环，所述动环以其动环密封面与静环的静环密封面相互贴合而形成密封端面，所述动环的外圆半径为R，动环的动环内孔半径为R₀，动环的动环密封面上设置有泵送槽，该泵送槽由泵送工作面、泵送后面和泵送内侧面围成，泵送槽的槽口朝向动环的外侧边；所述泵送工作面为基圆半径R₁=R₀/2的渐开线曲面，该基圆与动环内孔为同心圆；所述泵送后面为基圆是动环内孔所在圆的渐开线曲面；所述泵送内侧面所在圆半径R₂=（R+R₀）/2；所述静环密封面上设置有动压斜槽，该动压斜槽由动压立面、动压坡面和动压内侧面构成，动压斜槽的斜槽圆心角α₁，两相邻动压斜槽之间的静压密封面圆心角α₂，所述斜槽圆心角α₁大于静压密封面圆心角α₂；所述泵送槽的槽数与所述动压斜槽数量相等。