本實用新型涉及一種可雙向旋轉(zhuǎn)的動壓型密封端面槽型,該結(jié)構(gòu)可以用于各種型式的壓縮機、泵、反應(yīng)釜等流體機械的旋轉(zhuǎn)軸上,屬于流體動密封領(lǐng)域。
背景技術(shù):
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基于現(xiàn)代流體動壓潤滑理論,科研工作者對液膜密封的研究不斷深入,結(jié)合其在實際運行工況中良好的密封效果,工程中液膜密封的應(yīng)用不斷擴展。因非接觸式機械密封避免了密封端面的直接接觸摩擦,使密封的使用壽命大大延長,密封可靠性顯著提高。但是在特殊的場合(如頻繁啟停、正反雙向旋轉(zhuǎn))的流體機械,非接觸式機械密封因槽型等問題還會有泄漏現(xiàn)象的發(fā)生。因此,為達到良好的密封效果,端面槽型的設(shè)計也一直是科研工作者研究的方向。從工程應(yīng)用情況看,現(xiàn)有雙向旋轉(zhuǎn)密封槽加工和制造工藝難度較大,同時在高速旋轉(zhuǎn)情況下其氣動參數(shù)如泄漏量和開啟力還有待進一步改善。由于槽型的動壓效應(yīng),兩端面之間形成連續(xù)、穩(wěn)定的流體膜,該流體膜具有一定承載能力,最終使得密封端面長時間處于穩(wěn)定的非接觸狀態(tài),達到密封介質(zhì)的目的。因此在增強端面動壓開啟特性、減小端面摩擦磨損和增強密封端面潤滑的同時,如何減小泄漏量成為機械密封中一個關(guān)鍵的問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
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為解決非接觸式機械密封目前仍存在的問題,本發(fā)明設(shè)計了一種可雙向旋轉(zhuǎn)、包絡(luò)線型的流體動壓槽型結(jié)構(gòu),在密封端面刻交錯的包絡(luò)線槽型,在運轉(zhuǎn)時可分別實現(xiàn)泵入與泵出的循環(huán)效果;流體微槽分布緊密,在增大流體動壓效應(yīng)的同時起到良好的穩(wěn)壓效果。
本發(fā)明的技術(shù)方案是:
包絡(luò)線型液體潤滑端面機械密封結(jié)構(gòu),包括機械密封的動環(huán)與靜環(huán),槽型設(shè)在靜環(huán)或動環(huán)上均可產(chǎn)生穩(wěn)定的流體動壓效應(yīng),密封端面外徑側(cè)為高壓密封介質(zhì)即上游,內(nèi)徑側(cè)為低壓沖洗液即下游,槽型端面由若干周期性排列、雙向交錯的包絡(luò)線型流體微槽組成,流體微槽相互連通,沿圓周呈周期性分布,整個端面槽型為內(nèi)徑側(cè)開槽,包絡(luò)線可以是螺旋線、圓弧線或其他曲線;所述槽型整體為對稱結(jié)構(gòu)。
所述密封結(jié)構(gòu),其特征在于:所述端面槽型在端面上呈周期分布,周期數(shù)N為8~20。
所述密封結(jié)構(gòu),其特征在于:所述流體微槽深度為3~30μm。
所述的密封結(jié)構(gòu),其特征在于:所述流體微槽的寬度取值范圍為:1~5mm。
本實用新型具有的積極效果:
包絡(luò)線型液體潤滑端面機械密封結(jié)構(gòu),包括機械密封的動環(huán)與靜環(huán),槽型刻在靜環(huán)或動環(huán)上均可產(chǎn)生穩(wěn)定的流體動壓效應(yīng);密封端面外徑側(cè)為高壓密封介質(zhì)即上游,內(nèi)徑側(cè)為低壓沖洗液即下游;槽型端面由若干周期性排列、雙向交叉的包絡(luò)線型流體微槽組成,流體微槽相互連通,沿周向陣列分布,整個端面槽型為內(nèi)徑側(cè)開槽;流體微槽寬度很小,排列緊密,使端面流體膜有良好的承載能力與穩(wěn)壓效果;包絡(luò)線可以是螺旋線、圓弧線或其他曲線;所述槽型整體為對稱結(jié)構(gòu),在正反轉(zhuǎn)交替的工況下仍有較好的密封效果。當開槽端面隨軸旋轉(zhuǎn)時,因壓差引起的外徑向內(nèi)徑側(cè)的泄漏被動壓槽反輸,兩相鄰包絡(luò)線對稱布置,可以實現(xiàn)泵入與泵出的效果,使端面流體在微槽內(nèi)不斷流動,具有優(yōu)良的排除固體顆粒的能力。
附圖說明
圖1是本發(fā)明實施例一周期數(shù)為12時的端面結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2是本發(fā)明實施例一周期數(shù)為12時的端面結(jié)構(gòu)局部放大圖;
圖3是本發(fā)明實施例一周期數(shù)為8時的端面結(jié)構(gòu)示意圖;
圖4是本發(fā)明實施例一周期數(shù)為8時的端面結(jié)構(gòu)局部放大圖;
圖5是本發(fā)明實施例二的端面結(jié)構(gòu)示意圖;
圖6是本發(fā)明實施例二時的端面結(jié)構(gòu)局部放大圖;
圖7是本發(fā)明實施例三的端面結(jié)構(gòu)示意圖;
圖8是本發(fā)明實施例三時的端面結(jié)構(gòu)局部放大圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖所示實施例的具體實施方式,對本實用新型的上述內(nèi)容再作進一步詳細說明。
實施例一
參照圖1與圖2所示,包絡(luò)線型液體潤滑端面機械密封結(jié)構(gòu),包括機械密封的動環(huán)與靜環(huán),槽型設(shè)在靜環(huán)或動環(huán)上均可產(chǎn)生穩(wěn)定的流體動壓效應(yīng)。密封端面外徑側(cè)為高壓密封介質(zhì),即上游;內(nèi)徑側(cè)為低壓沖洗液,即下游,槽型端面由若干周期性排列,雙向交錯的包絡(luò)線型流體微槽組成,流體微槽相互連通,沿周向陣列分布,整個端面槽型為內(nèi)徑側(cè)開槽,實施方式一的包絡(luò)線為螺旋線;所述槽型整體為對稱結(jié)構(gòu)。
所述密封結(jié)構(gòu)的槽型在端面上呈周期分布,周期數(shù)為12個。
所述密封結(jié)構(gòu)的流體微槽深度為3~30μm。
所述流體微槽的包絡(luò)線為螺旋線時,螺旋角α為5°。
所述密封結(jié)構(gòu)流體微槽的槽寬取值為:1mm。
圖3的流體微槽端面結(jié)構(gòu)圖相比圖1結(jié)構(gòu)做了幾點改變,螺旋角為15°,周期數(shù)為8,流體微槽寬度為3mm,其余結(jié)構(gòu)不做改變。
實施例二
參照圖5與圖6所示,本實施例與實施例一的不同之處在于:包絡(luò)線型由螺旋線變?yōu)閳A弧線;內(nèi)徑側(cè)為相同半徑的圓弧線收尾相接,呈周期性分布,內(nèi)徑側(cè)圓弧周期數(shù)為8~20;
所述密封結(jié)構(gòu)的流體微槽內(nèi)徑側(cè)圓弧半徑R1與內(nèi)徑R0之比為:1/5~1/4;
所述密封結(jié)構(gòu)的流體微槽在第二層的圓弧穿過兩相鄰的內(nèi)徑側(cè)圓弧的中點,內(nèi)徑側(cè)半徑R1與第二層圓弧半徑R2之比為:2/3~5/6;
所述密封結(jié)構(gòu)的流體微槽外徑側(cè)的圓弧為第三層圓弧,它連接第二層兩個圓弧的中點且中間跨國一段二層的圓弧,第二層圓弧半徑R2與第三層圓弧半徑R3之比為:2/5~1/2;
所述密封結(jié)構(gòu)的流體微槽深度為3~30μm。
所述密封結(jié)構(gòu)流體微槽的槽寬取值為:1~5mm。
實施例三
參照圖7與圖8所示,本實施例與實施例一的不同之處在于:包絡(luò)線型由螺旋線變?yōu)闄E圓線。所述密封結(jié)構(gòu)的流體微槽周期數(shù)即一層交錯的橢圓數(shù)量,取值為2~8,在此樣圖中為2。
所述密封結(jié)構(gòu)的流體微槽第一層a為兩個相互垂直的橢圓型槽,短軸的長度為環(huán)內(nèi)徑長度,短軸與長軸之比為:5/12~4/5。
所述密封結(jié)構(gòu)的流體微槽第二層b與第一層a夾角為45°的兩橢圓槽,并且橢圓線要穿過第一層長軸的頂點位置,短軸與長軸之比為:7/10~8/10。
所述密封結(jié)構(gòu)的流體微槽第三層c為與第一層a橢圓線的長短軸位置相同,長度不同,并且橢圓線要穿過第二層長軸的頂點位置,短軸與長軸之比為:19/25~17/20。
所述密封結(jié)構(gòu)的流體微槽深度為3~30μm。
所述密封結(jié)構(gòu)流體微槽的槽寬取值為:1~5mm。
本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對實用新型構(gòu)思的實現(xiàn)形式的列舉,本實用新型的保護范圍不應(yīng)當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式,在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想的情況下,根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識和慣用手段做出的各種替換或變更,均應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。