CN101672364B - 双列倾斜式方向性微孔端面无泄漏机械密封结构 - Google Patents

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Abstract

双列倾斜式方向性微孔端面无泄漏机械密封结构，包括机械密封的动环、静环，所述动环和静环的端面的一侧为高压侧即上游，所述动环和静环的端面的另一侧为低压侧即下游，所述动环或静环端面上开有外、内微孔环带，所述外、内微孔环带的微孔长轴与通过该微孔中心的密封端面直径的倾斜角度方向相反；所述外、内微孔环带分别设在端面上游和端面下游，所述外、内微孔环带间和所述内微孔环带下游均设有一连续的环形密封坝。本发明的有益效果：实现了密封的非接触、耐磨损、零泄漏，延长了使用寿命，提高了密封的可靠性。

Description

双列倾斜式方向性微孔端面无泄漏机械密封结构
技术领域
本发明专利涉及端面机械密封结构设计技术领域，具体是指双列倾斜式方向性微孔端面无泄漏机械密封结构，适用于各种压缩机、泵和釜搅拌器等旋转机械转轴的轴端密封装置。
背景技术
机械密封是防止旋转式流体机械轴端泄露的主要手段，随着石化等行业的快速发展，要求机械密封向高参数发展，要求有更高的稳定性和可靠性以及更长的使用寿命，并且对于有毒、易燃、易爆气体要求严格控制其泄漏量。目前，实现了非接触机械密封的端面形式主要包括单向螺旋槽、单向人字螺旋槽、单向Y形螺旋槽、单向L形螺旋槽、单向圆弧槽、双向T形槽、双向U形槽、双向树形槽等，广泛应用于离心压缩机和泵类转轴的轴端密封装置上。但是，上述机械密封一般都存在启动或停车性能较差或密封性能受扰动易于出现不稳定的现象，并且防固体颗粒能力有限，不能很好地适应于易汽化结晶、固体颗粒含量较高或高操作参数等场合。为此，EtsionI.最先发明了一种多(微)孔端面密封应用于泵类液体轴封装置。目前国内外已有多项此类专利，但是由于目前专利中所设计微孔的流体动压效应差，使机械密封流体膜的承载能力或端面保持非接触的能力有限，容易发生端面的接触磨损，很大程度上抵消了微孔的减磨优势，造成起停效果差、端面易磨损、使用寿命短、密封性有限。
发明内容
为了克服现有技术中密封的防固体颗粒能力、流体动压效应有限，使得低压条件下启停效果差，使用寿命短，尤其是应用于含有固体颗粒的介质、气体介质及易结晶、易汽化和有毒、污染性强等介质时，密封可靠性差的不足，本发明提供一种能应用于各种条件的介质，增强了防固体颗粒能力、流体动压效应和密封性，充分发挥微孔端面的减磨优势，使得密封启停效果好、可靠性高、零泄漏、寿命长的双列倾斜式方向性微孔端面无泄漏机械密封结构。
本发明的技术方案：
一种双列倾斜式方向性微孔端面无泄漏机械密封结构，包括机械密封的动环、静环，所述动环和静环的端面的一侧为高压侧即上游，所述动环和静环的端面的另一侧为低压侧即下游，其特征在于：所述动环或静环端面上开有外、内微孔环带，所述外、内微孔环带的微孔长轴与通过该微孔中心的密封端面直径的倾斜角度方向相反；所述外、内微孔环带分别设在端面上游和端面下游，所述外、内微孔环带间和所述内微孔环带下游均设有一连续的环形密封坝。
进一步，所述微孔依照旋转中心对称分布。
进一步，所述外、内微孔环带沿径向方向均布有多个微孔。
进一步，所述微孔的长轴和短轴比的取值范围为：1～50；所述微孔短轴长度范围为：10～1000μm；所述微孔深度为1～50μm；所述微孔的面积密度范围为：0.05～0.5；所述密封坝的径向宽度范围为：0.1～10mm。
本发明中的微孔的形状可以为椭圆形、长方形、菱形、半椭圆形、三角形等规则图形，但须具有明显的方向性。
本发明的工作原理：
所述微孔方向性倾斜使得由上游高压产生的压力流在进入微孔后，在切向转速剪切作用下，一部分流体将沿着微孔长轴方向流动，并且由于微孔长轴方向大于短轴方向，即微孔的方向性增加了流体在微孔区的流程，使得流体流量沿长轴方向不断累积，受到不断压缩，压力逐渐提高，形成明显的动压效应，每个单孔的开启力得到提高，形成微动压槽，从而提高了整个密封端面的动压开启力。在低压启动时，可以快速分离密封端面摩擦副，减少密封端面的接触摩擦，明显改善起停效果。
外微孔环带可以很好的阻止固体颗粒进入密封端面，当有微量颗粒进入端面之后，微孔可以起到吸纳作用，有效发挥微孔的防固体颗粒的能力，减磨耐磨能力提高。内微孔环带的倾斜方向与外微孔环带相反，不仅可以增加动压效应、吸纳通过高压侧微孔环带的颗粒，而且实现下游流体沿微孔倾斜方向的向上游泵送，实现零泄漏。
因此，该密封特别适合于含固体颗粒浓度较高、易燃、易爆、有毒气体，要求高可靠性、零泄漏场合。
本发明的有益效果主要表现在：1、密封端面上独特的双列人字形倾斜式方向性微孔结构，大大提高了微孔端面的流体动压效应和密封性，使得密封低压条件下启停效果好；2、通过设置微孔的孔深可以应用于液体介质和气体介质，可以充分发挥微孔防固体颗粒的能力和优势；3、内侧反向倾斜微孔环带具有上游泵送功能，实现微孔密封的零泄漏；4、增强的流体动压效应实现了密封的非接触、耐磨损、零泄漏，延长了使用寿命，提高了密封的可靠性。
附图说明
图1是本发明的端面结构示意图。
图2是本发明的外微孔环带的微孔结构放大图。
图3是本发明的内微孔环带的微孔结构放大图。
图4是本发明的密封实施结构示意图。
具体实施方式
参照图1-4，一种双列倾斜式方向性微孔端面无泄漏机械密封结构，包括机械密封的动环7、静环8，所述动环7和静环8的端面的一侧为高压侧即上游，所述动环7和静环8的端面的另一侧为低压侧即下游，所述动环7或静环8端面上开有外、内微孔环带2、5，所述外、内微孔环带2、5的微孔1、4长轴12、42与通过该微孔1、4中心的密封端面直径13、43的倾斜角度方向相反；所述外、内微孔环带2、5分别设在端面上游和端面下游，所述外、内微孔环带2、5间和所述内微孔环带5下游均设有一连续的环形密封坝3、6。
所述微孔1、4依照旋转中心对称分布。
所述外、内微孔环带2、5沿径向方向均布有多个微孔。
所述微孔1、4的长轴12、42和短轴11、41比的取值范围为：1～50；所述微孔1、4短轴11、41长度范围为：10～1000μm；所述微孔1、4深度为1～50μm；所述微孔1、4的面积密度范围为：0.05～0.5；所述密封坝3、6的径向宽度范围为：0.1～10mm。
本发明中的微孔1、4的形状可以为椭圆形、长方形、菱形、半椭圆形、三角形等规则图形，但须具有明显的方向性。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (3)

1.双列倾斜式方向性微孔端面无泄漏机械密封结构，包括机械密封的动环、静环，所述动环和静环的端面的一侧为高压侧即上游，所述动环和静环的端面的另一侧为低压侧即下游，其特征在于：所述动环或静环端面上开有外、内微孔环带，所述外、内微孔环带的微孔长轴与通过该微孔中心的密封端面直径的倾斜角度方向相反；所述外、内微孔环带分别设在端面上游和端面下游，所述外、内微孔环带间和所述内微孔环带下游均设有一连续的环形密封坝。
2.根据权利要求1所述的双列倾斜式方向性微孔端面无泄漏机械密封结构，其特征在于：所述微孔依照旋转中心对称分布。
3.根据权利要求1或2所述的双列倾斜式方向性微孔端面无泄漏机械密封结构，其特征在于：所述外、内微孔环带沿径向方向均布有多个微孔。
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Denomination of invention: Double row inclined directional microporous end face leak free mechanical seal structure

Granted publication date: 20130605

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