CN101749431B - 珍珠链状的圆环槽环带端面机械密封结构 - Google Patents
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Abstract
似珍珠链状的圆环槽环带端面机械密封结构，包括机械密封的旋转环和静环，所述旋转环和静环中至少有一个密封环的端面上开有依照旋转中心对称的由若干个圆环槽组成似珍珠链状的环带，每个所述圆环槽围绕在一个圆面凸台外，所述密封端面上内侧和外侧上设有环形密封坝；同一环带上的圆环槽之间通过周向圆弧槽连通。本发明具有较好的耐磨性、低速低压启动特性和动压特性，可适用于密封各种常见液体或气体。
Description
技术领域
本发明涉及一种珍珠链状的圆环槽环带端面机械密封结构，属于旋转轴的端面密封装置，适用于各种压缩机、泵和釜等旋转设备转轴用的轴端密封装置。
背景技术
旋转机械设备的转轴密封主要采用机械密封、填料密封、油封和迷宫密封等。1885年英国最早出现第一个机械密封专利。中国20世纪60年代初期在兰州炼油厂最先使用机械密封，后来自行研制机械密封，现在已经被广泛应用于石油、化工、冶金、机械、航空和原子能等工业中。在机械密封中，由于摩擦和搅拌产生的热量会使密封环特别是密封端面温度升高，尤其对于重载的场合往往会导致密封面间介质汽化、密封环变形、密封面磨损，甚至因温度变化而引起热冲击和热裂等。由于密封流体中可能含有一些固体颗粒，当这些固体颗粒进入密封面之间的时候，将会引起旋转环和静环的严重磨损。美国专利5201531公开了一种流体动压型双列螺旋槽端面密封装置，存在抗干扰能力不强、易发生磨损以及仅适于单向旋转；中国专利200620100860.3和200710067282.7公开了新型变分布多孔端面机械密封结构，尽管产生动压效果较好，但是都还存在耐压能力不强、抗干扰能力不强、变形适应能力不强和高参数条件下易泄漏等不足。
发明内容
为了提高在高速重载工况下机械密封的耐压能力、耐磨性能、稳定性从而延长使用寿命，克服其泄漏量大，结构复杂等问题，本发明提供一种耐磨粒磨损、耐压能力强、稳定性好的珍珠链状的圆环槽环带端面机械密封结构。
本发明的技术方案：
珍珠链状的圆环槽环带端面机械密封结构，包括机械密封的旋转环和静环，其特征在于：所述旋转环和静环中至少有一个密封环的端面上开有依照旋转中心对称的由若干圆环槽组成珍珠链状的环带，每个所述的圆环槽围绕在一个圆面凸台外，所述密封端面上内侧和外侧上设有环形密封坝；同一环带上的圆环槽之间通过周向圆弧槽连通。
进一步，所述环带有两条或两条以上，所述的不同环带上的圆环槽的半径沿密封介质泄漏方向逐渐减小。
进一步，不同环带上的径向相邻的圆环槽之间通过连接槽连通。
进一步，外侧环带上的圆环槽与密封介质的高压侧连通。
进一步，所述的圆面凸台表面设有微孔。或者，所述密封坝上设有微孔。
进一步，所述相邻圆环槽环带之间的凸台区表面设有微孔。
再进一步，所述的连接槽沿径向分布。或者，所述的连接槽沿与径向和周向都成角度的斜向分布。
本发明中所述珍珠链状圆环槽环带的宽度为wh：0≤wh≤2B/3，环形密封坝的宽度为wb：0≤wb≤B/2，B为密封端面宽度。所述圆环槽宽一般为0.05～2mm，圆环槽外径do一般为0.5～5mm，相同半径圆周上分布的圆环槽数为4～60个。所述周向圆弧槽的槽宽为wc：0≤wc≤do，所述不同环带上的径向相邻圆环槽之间的连接槽的槽宽wr：0≤wr≤do。所述各类型槽的槽深一般为2～30μm。所述微孔的边长或直径的范围为20～500μm；深径比或深度边长比的范围为0.002～0.1。
本发明所述的珍珠链状的圆环槽环带端面机械密封结构的圆环槽形状可以变换为三角形、菱形、矩形、正方形、六边形或椭圆形等型槽。本发明适用于密封常见的气体和液体。
本发明的优点是：
1、采用珍珠链状的圆环槽环带端面机械密封结构，可以提高密封的动压效应，尤其适用于低速低压或高速工况。
2、适用范围广，可以通过调节圆环槽周向和径向连通或者不连通来适应不同的工况。
3、非开槽区设有微孔可以提高密封端面的耐磨性。
附图说明
图1为本发明实施例一端面结构图。
图2为本发明实施例二端面结构图。
图3为本发明中局部结构放大图。
图4为本发明实施例三端面结构图。
图5为本发明实施例三端面结构图。
图6为本发明实施例四端面结构图。
图7为本发明实施例五端面结构图。
图8为本发明实施例五端面结构图。
图9为本发明实施例五端面结构图。
具体实施方式
实施例一
参照图1，珍珠链状的圆环槽环带端面机械密封结构，包括机械密封的旋转环和静环，所述旋转环和静环中至少有一个密封环的端面上开有依照旋转中心对称的由若干个圆环槽组成的珍珠链状的环带，每个所述圆环槽1围绕在一个圆面凸台4外，所述密封端面上内侧和外侧上设有环形密封坝5、7；同一环带上的圆环槽1之间通过周向圆弧槽2连通。
所述环带有两条或两条以上，所述的不同环带上的圆环槽1的半径沿密封介质泄漏方向逐渐减小。
不同环带上的径向相邻的圆环槽1之间通过连接槽3连通。所述连接槽3沿径向分布。
外侧环带上的圆环槽1与密封介质的高压侧连通。
所述圆面凸台4表面设有微孔8。
本发明中所述珍珠链状圆环槽环带的宽度为wh：0≤wh≤2B/3，环形密封坝的宽度为wb：0≤wb≤B/2，B为密封端面宽度。所述圆环槽宽一般为0.05～2mm，圆环槽外径do一般为0.5～5mm，相同半径圆周上分布的圆环槽数为4～60个。所述周向圆弧槽的槽宽为wc：0≤wc≤do和径向槽的槽宽wr：0≤wr≤do。所述各类型槽的槽深一般为2～30μm。所述的微孔的边长或直径的范围为20～500μm；深径比或深度边长比的范围为0.002～0.1。
本实施例适用于固体磨料含量较低的工况。开槽端面的内外密封坝5、7起到防止固体磨料进入密封端面和停车密封的作用，端面上的圆环槽1起到产生流体动压、提高端面开启力的作用，圆环槽1内凸台4面上的微孔8起到进一步提高这种效应的作用，同时还可以吸纳部分进入端面的微细磨料，降低端面因磨粒磨损产生过早失效的可能性；连通圆环槽1可以使端面上的压力分布均匀，增强固体微粒子在微槽中的流动性，进一步降低磨粒磨损对端面的损伤。当密封介质黏度较高时，密封介质侧的部分或全部圆环槽1与介质连通。
实施例二
参照图2、图3，本实施例与实施例一不同之处是外侧环带上的圆环槽1与密封介质的高压侧不连通，适用于密封介质黏度较低时；其余结构和功能与实施例一相同。
实施例三
参照图4，本实施例与实施例二不同之处在于所述相邻圆环槽环带之间的凸台区表面6设有微孔。这种结构起到进一步提高端面膜压分布的均匀性，提高端面开启力、进一步吸纳介质中微细颗粒的作用。当仅仅要求密封具有优良的低速低压启动性能时，可以只将同半径圆周上的圆环槽1连通，见图5；当被密封介质为气体时，可以只需连通周向上的圆环槽1，而当被密封介质为液体时，连通径向上的圆环槽1效果会更好。其余结构和功能与实施例二相同。
实施例四
参照图6，本实施例与实施例二的不同之处在于所述密封坝5、7上设有微孔8。其余结构和功能与实施例二相同。
实施例五
参照图7-9，本实施例的圆环槽是椭圆槽，还可以是三角形槽、菱形槽、矩形槽等型槽。所述的连接槽沿与径向和周向都成角度的斜向分布，见图8、图9，端面流体膜具有更大的流体动压效果，即具有更大的开启力，同时也具有更强大的流体膜刚度，但是这种结构对旋转环的转向有要求，这种结构端面密封只适合单向旋转场合。
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 (9)
1.珍珠链状的圆环槽环带端面机械密封结构，旋转环和静环均为机械密封环，其特征在于：所述旋转环和静环之一的端面上开有依照旋转中心对称的若干个圆环槽，组成的珍珠链状的环带，每个所述的圆环槽围绕在一个圆面凸台外，所述密封环的端面上内侧和外侧上设有环形密封坝；同一环带上的圆环槽之间通过周向圆弧槽连通。
2.根据权利要求1所述的珍珠链状的圆环槽环带端面机械密封结构，其特征在于：所述环带有两条以上，所述的不同环带上的圆环槽的半径沿密封介质泄漏方向逐渐减小。
3.根据权利要求2所述的珍珠链状的圆环槽环带端面机械密封结构，其特征在于：不同环带上的径向相邻的圆环槽之间通过连接槽连通。
4.根据权利要求3所述的珍珠链状的圆环槽环带端面机械密封结构，其特征在于：外侧环带上的圆环槽与密封介质的高压侧连通。
5.根据权利要求4所述的珍珠链状的圆环槽环带端面机械密封结构，其特征在于：所述的圆面凸台表面设有微孔。
6.根据权利要求4所述的珍珠链状的圆环槽环带端面机械密封结构，其特征在于：所述密封坝上设有微孔。
7.根据权利要求5所述的珍珠链状的圆环槽环带端面机械密封结构，其特征在于：相邻圆环槽环带之间的凸台区表面设有微孔。
8.根据权利要求6或7所述的珍珠链状的圆环槽环带端面机械密封结构，其特征在于：所述的连接槽沿径向分布。
9.根据权利要求6或7所述的珍珠链状的圆环槽环带端面机械密封结构，其特征在于：所述的连接槽沿与径向和周向都成角度的斜向分布。
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