CN102518809A - 一种防固体颗粒吸入型流体动压机械密封环 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种防固体颗粒吸入型流体动压机械密封环。防固体颗粒吸入型流体动压机械密封环为机械密封的动环，其端面开有深度为微米级阻粒槽、微米级动压槽和毫米级储粒槽。阻粒槽能够阻止固体颗粒被吸入，动压槽起到流体泵送效应和动压效应，储粒槽起到储存固体颗粒的作用。该密封环的使用可以减少机械密封的泄露，大大改善其润滑性能，避免固体颗粒吸入到密封端面引起磨粒磨损，且方便加工。

Description

一种防固体颗粒吸入型流体动压机械密封环
技术领域
本发明涉及流体机械密封技术，具体的说是一种防固体颗粒吸入型流体动压机械密封环。
背景技术
在现有技术中，为了改善机械密封中密封端面的润滑状态和减少泄露，出现了各种利用流体动静压效应和泵送效应的特殊机械密封，其中包括干气密封和上游泵送机械密封。干气密封是在密封动环断面外径侧开设流体动压槽，动环旋转时，流体动压槽把外径侧的气体泵入密封端面之间形成很薄的一层气膜，从而使密封工作在非接触状态下；上游泵送机械密封是在密封动环断面内径侧开设流体动压槽，动环旋转时，流体动压槽将低压侧泄露液体或缓冲液体泵送至上游高压侧。两种机械密封密封端面的动压槽型多为螺旋线型、圆弧线型、直线型、T字型、人字型。
干气密封和上有泵送机械密封能够产生一层稳定的气膜或液膜，极大的减少了断面磨损和泄露。但是，这类非接触式机械密封很容易把密封气体、泄露液体或低压缓冲液体中的固体颗粒吸入密封端面之间而不能及时排除，使密封摩擦副端面之间产生磨粒磨损，导致密封早期失效而达不到预期的设计目的。尽管在工程应用中可采用过滤等措施把密封气体、泄露液体或低压缓冲液体中直径大于 10um(甚至5pm)的固体颗粒除去，但仍不能防止直径小于10um(5um)的固体颗粒吸入密封端面之间，因此密封端面之间的磨粒磨损难以避免。
近几年，为改善此类机械密封因吸入固体颗粒导致磨粒磨损的问题，出现了几种端面改型设计。中国专利101701585 A公布了一种双向自上游泵送机械密封环，它能够简化机械密封的结构，降低机械密封密封端面直接接触引起的摩擦和磨损程度，延长了密封件的使用寿命，降低密封装置的成本，而且可以双向旋转，但是，在避免固体颗粒吸入到密封端面引起磨粒磨损方面，该密封环没有体现排除杂质的机理，不能很好的说明并解决这一问题；中国专利2534428Y公布了一种单列交错流体动压槽上游泵送机械密封，具有良好的瞬间开启能力和及时排除固体颗粒能力，但是，该机械密封不能有效的防止固体颗粒的吸入；中国专利2534429Y和中国专利00239202.X所公布的机械密封，同样不能有效的防止固体颗粒的吸入。
发明内容
本发明的目的就是弥补现有技术上的不足而提出的一种有效减少密封环端面磨粒磨损的防固体颗粒吸入型流体动压机械密封环。该密封环的使用能减少机械密封的泄露，大大改善其润滑性能，避免固体颗粒吸入到密封端面引起磨粒磨损，获得更为理想的机械密封。
本发明为实现上述目的，主要涉及密封环端面的改型问题，其特征在于：在机械密封动环端面上依次开设有阻粒槽、动压槽、储粒槽，其中阻粒槽开于气体或液体泵入端，阻粒槽和动压槽的槽型连续，，储粒槽为圆环槽，且开在动压槽的末端或末端不远处，阻粒槽和动压槽的槽深为1um到10um，储粒槽的槽深0.5mm-10mm，其中阻粒槽的槽深浅于动压槽；因为阻粒槽深度较浅，因此能够阻止较大杂质被吸入，即使比阻粒槽槽深大的固体颗粒被吸入密封端面，该固体颗粒也会被泵送至储粒槽，被储粒槽储存；动压槽起到流体泵送效应和动压效应，储粒槽起到储存杂质的作用。阻粒槽、动压槽、储粒槽组成的连续槽型可以是螺旋线型、圆弧线型、直线型、T字型、人字型。
本发明的效果主要是：（1）在机械密封动环端面开设阻粒槽，能够有效的防止较大固体颗粒被吸入密封端面而引起磨粒磨损，极大的改善了密封端面的摩擦润滑状况；（2）在机械密封动环端面开设动压槽，动压槽起到流体泵送效应和动压效应，动压效应和泵送效应都能够产生较大的开启力，实现密封端面的非接触，是端面摩擦由边界润滑改变为流体润滑，改善了端面的润滑状况，泵送效应能够将低压侧泄露液体或缓冲液体泵送至上游高压侧，从而减少泄漏量；（3）储粒槽能够储存被吸入的少量的小半径固体颗粒，从而减少磨粒磨损；（4）该密封环比径向槽深渐变型机械密封简单，而且容易实现，加工成本低。
附图说明
图1用于气体密封的本发明密封环端面槽型示意图。
图2用于气体密封的本发明密封环端面槽型示意图A-A视图。
图3用于液体密封的本发明密封环端面槽型示意图。
图4用于液体密封的本发明密封环端面槽型示意图B-B视图。
图中：1—微米级阻粒槽，2—微米级动压槽，3—毫米级储粒槽，4—密封坝，5—密封堰。
具体实施方式
本发明的防固体颗粒吸入型流体动压机械密封环为机械密封的动环，端面造型可采用电化学腐蚀、电火花、激光加工等工艺加工。
图1为用于气体密封的本发明密封环端面槽型示意图，密封环外径端为泵入端，从外到内，依次分布阻粒槽、动压槽、储粒槽，阻粒槽和动压槽的槽型连续且一致，为螺旋线型，储粒槽为圆环槽，开在动压槽的末端，阻粒槽槽深2.5um，动压槽槽深为5um到10um，储粒槽的槽深2mm，阻粒槽和动压槽的数目为6个；图2为用于液体密封的本发明密封环端面槽型示意图，密封环外径端为泵入端，从内到外，依次分布阻粒槽、动压槽、储粒槽，阻粒槽和动压槽的槽型连续且一致，为螺旋线型，储粒槽为圆环槽，开在动压槽的末端，阻粒槽槽深2.5um，动压槽,槽深为5um到10um，储粒槽的槽深2mm，阻粒槽和动压槽的数目为6个。
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包括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 (4)

1.一种防固体颗粒吸入型流体动压机械密封环，其特征在于，在机械密封动环端面上从外到内依次开设有阻粒槽、动压槽、储粒槽，阻粒槽和动压槽的槽型连续且一致，其中阻粒槽开于气体或液体泵入端。
2. 根据权利要求1所述的防固体颗粒吸入型流体动压机械密封环，其特征在于，所述阻粒槽和动压槽的槽型连续线型为螺旋线型、圆弧线型或直线型，所述储粒槽为圆环槽，且开在动压槽的末端。
3. 根据权利要求1或2所述的防固体颗粒吸入型流体动压机械密封环，其特征在于，所述阻粒槽和动压槽的槽深为1um到10um，储粒槽的槽深0.5mm-10mm，其中阻粒槽的槽深小于动压槽。
4. 根据权利要求1或2所述的防固体颗粒吸入型流体动压机械密封环，其特征在于，所述阻粒槽和动压槽的数目一致，最少1个，最多1000个。
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