[发明专利]新型机械密封端面结构

说明书

本发明涉及一种新型机械密封端面结构，包括动环和静环，动环和静环外径侧为高压侧，内径侧为低压侧；动环的端面和静环的端面贴合设置；动环的端面周向均匀布置有多个螺旋槽；螺旋槽与低压侧之间的动环端面为密封坝，螺旋槽与高压侧之间设置有螺旋通道；各个螺旋槽之间以及各个螺旋通道之间的动环端面为密封堰。本结构在螺旋槽与高压侧之间和低压侧之间分别设置有密封堰和密封坝，减少了泄漏间隙空间从而减少泄漏量，由各个螺旋槽靠近高压侧的槽根部位形成的高压区为整个密封端面构筑了高压屏障，降低泄漏量甚至实现零泄漏，并且高压区可以提高开启力，螺旋槽根部所形成的低压区可以回吸流体介质，结构简单，实用性强，综合性能优越。

技术领域

本发明涉及一种机械密封端面结构，特别涉及具有螺旋槽通道的新型机械密封端面结构，属于机械密封技术领域。

背景技术

机械密封是将轴向间隙转变为径向间隙，利用间隙间流体膜产生的动、静压效应阻止介质泄漏的一种机械装置，已广泛用于石油化工，航天航空，核工业，电力，油、气、水输送，造纸等行业中的各类泵、釜、压缩机、搅拌机等机械设备中。新时代背景下绿色环保、安全可靠、节能减排等思想，以及随着工业迅速发展各种要求苛刻的工况都对机械密封提出了更高的新的要求。为了提高机械密封的各项性能，通常在动环或静环端面设置各种槽型结构，以期提高端面开启力、减少泄漏等；简单的槽型结构不能二者兼顾，复杂的槽型结构制造工序多、成本高；尤其在设备启停时机械密封不能充分发挥应有作用。

发明内容

鉴于上述背景，本发明提供了一种新型机械密封端面结构，即可以实现低泄漏甚至零泄漏，同时可以实现较高的端面开启力，且具备启停性能佳、生产制造成本低等优点，综合性能优越。

本发明技术方案如下：

一种新型机械密封端面结构，其特征在于：包括动环和静环，动环和静环外径侧为高压侧，内径侧为低压侧；动环的端面和静环的端面贴合设置；动环的端面周向均匀布置有多个螺旋槽；螺旋槽与低压侧之间的动环端面为密封坝，螺旋槽与高压侧之间设置有螺旋通道；各个螺旋槽之间以及各个螺旋通道之间的动环端面为密封堰。

而且，所述螺旋槽两周向壁面形状为圆弧，两径向壁面形状为螺旋线；其螺旋角为10°～60°；螺旋槽个数为8～18个；螺旋槽周向宽度与两螺旋槽之间的密封堰周向宽度之比为1/1～3/1；螺旋槽深度为1～50μm。

而且，所述螺旋槽的壁面螺旋线方向与动环旋转方向相反。

而且，所述密封坝宽度为所述动环端面宽度的1/6～1/4。

而且，所述螺旋通道壁面形状为螺旋线形，该螺旋线形与所述螺旋槽的螺旋线线型参数相同；螺旋通道宽度为螺旋槽周向宽度的1/6～1/2；螺旋通道深度为1～50μm。

而且，所述螺旋通道的一条壁面螺旋线与所述螺旋槽一条壁面螺旋线重合或间隔设置。

而且，所述螺旋通道之间的密封堰径向宽度为所述动环端面宽度的1/6～1/3。

本发明的突出优点及效益：

(1)所述螺旋槽并非直接贯通于高压侧或低压侧，而是在螺旋槽与高压侧之间和低压侧之间分别设置有密封堰和密封坝，减少了泄漏间隙空间从而减少泄漏量；

(2)由各个螺旋槽靠近高压侧的槽根部位形成的高压区为整个密封端面构筑了高压屏障，该高压屏障压力大于高压侧压力，从而阻止介质向密封间隙泄漏；

(3)由各个螺旋槽靠近大气低压侧的槽根部位形成的低压区，使流体膜与大气低压侧形成有效的过度，且所述低压区的压力小于大气低压侧压力，从而降低泄漏量甚至实现零泄漏；

(4)所述密封坝区回流流体在离心力的作用下，沿螺旋通道回流到介质高压侧，实现回流泵送；

(5)所述螺旋通道由于宽度较小，故不会影响所述高压屏障的有效范围及辐射区域；