[发明专利]一种螺旋槽和雷利台阶槽组合的干气密封环

说明书

本发明涉及一种螺旋槽和雷利台阶槽组合的干气密封环，属于旋转式流体机械密封技术领域。该干气密封环包括干气密封动环和干气密封静环，其中至少一个环密封端面上设有均匀分布螺旋槽和雷利台阶槽的组合型槽，至少一个环密封端面上以外径边缘为起点延内径方向均匀设有若干螺旋槽，若干螺旋槽延内径方向均匀设有若干雷利台阶槽，若干螺旋槽中相邻的螺旋槽间设有螺旋槽中间坝区，若干雷利台阶槽中相邻的雷利台阶槽间设有雷利台阶槽中间坝区，每一对前后的雷利台阶槽、螺旋槽间设有螺旋槽与雷利台阶槽中间坝区，每个雷利台阶槽与干气密封环密封端面的内径处设有密封端面坝区。本发明基于流体动压润滑理论，有气膜刚度大、泄漏率低、可反向旋转的优点。

技术领域

本发明涉及一种螺旋槽和雷利台阶槽组合的干气密封环，属于旋转式流体机械密封技术领域。

背景技术

机械密封是流体机械最常用的旋转轴密封，为适应高参数密封的要求以及更大的延长普通机械的机械密封寿命，人们希望通过研究密封机理，改进密封结构，研制密封材料，配置密封系统来达到目的。其中，通过密封端面上开槽来改善端面的润滑状况，实现机械密封的长寿命运行，是行之有效的办法。端面开槽机械密封是在普通机械密封端面上开深度达到微米量级的各种形式槽而形成的，利用流体静压效应和流体动压效应，来改善密封面的润滑情况。

非接触机械密封分为单向旋转式和双向旋转式，目前单向旋转式非接触密封主要有：螺旋槽机械密封，人字槽机械密封，此类密封均为径向非对称的槽型结构，具有稳定性好、泄漏率低等优点，但严禁密封过程出现反向旋转，出现反向旋转将损坏此类密封环；双向旋转式非接触密封主要有：T型槽机械密封、圆弧槽机械密封、面包槽机械密封、多孔端面机械密封等径向对称的槽型结构，此类槽型可满足双向旋转但流体膜刚度要弱于单向旋转的槽型结构，也就是说径向对称的槽型结构其气膜稳定性相对较弱。

总的来说，干气密封技术仍然存在气膜刚度不够大，端面开启特性优势不明显，泄漏量不可控，低转速运行性能难以适应操作条件急剧变化或高操作参数的情况。如何去解决这些问题成为当今研究新槽型的热点。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种螺旋槽和雷利台阶槽组合的干气密封环。本发明螺旋槽和雷利台阶槽组合的干气密封环，基于流体动压润滑理论，具有气膜刚度大、泄漏率、可反向旋转的优点。本发明通过以下技术方案实现。

一种螺旋槽和雷利台阶槽组合的干气密封环，包括干气密封动环和干气密封静环，其中至少一个环密封端面上设有均匀分布螺旋槽1和雷利台阶槽的组合型槽，至少一个环密封端面上以外径边缘为起点延内径方向均匀设有若干螺旋槽1，若干螺旋槽1延内径方向均匀设有若干雷利台阶槽，若干螺旋槽1中相邻的螺旋槽1间设有螺旋槽中间坝区3，若干雷利台阶槽中相邻的雷利台阶槽间设有雷利台阶槽中间坝区，每一对前后的雷利台阶槽、螺旋槽1间设有螺旋槽与雷利台阶槽中间坝区2，每个雷利台阶槽与干气密封环密封端面的内径处设有密封端面坝区7。

所述若干螺旋槽1为2~40个，若干雷利台阶槽为1~40个。

每个螺旋槽1槽深为1~30μm，每个螺旋槽1槽区宽度d₄为1~50mm，螺旋槽1螺旋角α为1°~90°。

每个螺旋槽1所对圆心角α₅为1º~180º。

每个雷利台阶槽包括雷利台阶槽深槽区4、雷利台阶槽浅槽区A5和雷利台阶槽浅槽区B6，雷利台阶槽深槽区4槽深为1~30μm，雷利台阶槽浅槽区A5和雷利台阶槽浅槽区B6深均为1~30μm；每个雷利台阶槽宽度d₅为1~50mm，每个雷利台阶槽深槽区4宽度d₆为0.8~48mm。

每个雷利台阶槽所对圆心角α₁为1º~360º，雷利台阶槽深槽区4深槽区所对圆心角α₂为0.8º~300º，每个雷利台阶槽中间坝区所对圆心角α₄为0.8º~60º。