CN102619742B - 用于双向旋转内压式泵用干气密封装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于双向旋转内压式泵用干气密封装置，包括旋转轴、机壳、密封腔体、静环、动环和弹性元件，所述的旋转轴穿过密封腔体的孔，动环通过固定组件固定在旋转轴上，静环与动环的密封端面贴合，弹性元件位于密封腔体与推环之间，推环与静环的背面贴合，推环与静环之间安装有密封圈，密封腔体上固定安装有圆柱销，密封腔体置于机壳内，所述的静环或动环的密封端面上设有槽组，槽组分布在圆周方向，每个槽组包括供气槽和动压槽，动压槽分布在供气槽的左右两侧。本发明结构简单，组装紧凑，密封性好，承载能力强，加工制作方便，可双向旋转密封，使用范围广等优点，特别适用于各种含固体的离心泵、螺杆泵、回转泵等旋转轴的密封。
Description
技术领域
本发明涉及机械密封技术领域，尤其涉及用于双向旋转内压式泵用干气密封装置。
背景技术
目前，可双向旋转的螺旋槽端面密封，如中国专利98218316.X“可双向旋转的双列双叶螺旋槽端面密封”、01102213.2“可双向旋转的螺旋槽端面密封装置”、美国专利5090712等。它们都是在相互贴合的旋转环（简称动环）密封端面和静止环（简称静环）密封端面上具有至少一个动压槽，动压槽的几何形状是上述发明的核心技术。当旋转机械的旋转轴带动固定在其上的动环旋转时，由于动压槽的流体动压效应，将进入该槽的密封气体进行压缩，使其压力升高，该压力作用在相互贴合的动、静环密封端面上，将这两个面推开，使之脱离接触，并在两个面之间形成连续、稳定的一层薄薄的气膜，该气膜具有一定的承载能力和刚度。由于动、静环密封面间的气膜有一定厚度，有少量的密封气体沿此气膜从密封的高压侧泄漏到低压侧，可以起到润滑和冷却的作用，又能抑制密封气体的大量泄漏，达到密封的目的。但现有的密封装置只适用于密封面外侧压力高于密封面内侧压力（即外压式）的情况，而没有适用于密封面内侧压力高于密封面外侧压力（即内压式）的情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于双向旋转内压式泵用干气密封装置。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：用于双向旋转内压式泵用干气密封装置，包括旋转轴、机壳、密封腔体、静环、动环和弹性元件，所述的旋转轴穿过密封腔体的孔，动环通过固定组件固定在旋转轴上，静环与动环的密封端面贴合，弹性元件位于密封腔体与推环之间，推环与静环的背面贴合，推环与静环之间安装有密封圈，密封腔体上固定安装有圆柱销，密封腔体置于机壳内，所述的静环或动环的密封端面上设有槽组，槽组分布在圆周方向，每个槽组包括供气槽和动压槽，动压槽分布在供气槽的左右两侧。
所述动压槽的圆弧为内凹或者为外凸。
所述的左侧和右侧动压槽的角度相等，角度为10-60°。
所述的供气槽宽度为3-8mm。
所述供气槽的两个侧壁重合通过密封端面圆心的二条射线或两条平行的径向线段。
所述供气槽深度从内径向外径方向槽深逐渐变浅，供气槽深度为4-25μm。
所述槽组在圆周方向所占角度与两个槽组之间未开槽部分在圆周方向所占角度比值为1-4。
所述左侧和右侧动压槽深度沿圆周方向从供气槽分别向左侧和右侧动压槽方向，槽深度逐渐变浅，动压槽深度为2-10μm。
所述供气槽靠近内径侧部分的径向长度与动压槽部分的径向长度的比值为0.1-2。
所述槽组的径向长度与未开槽的平面部分在径向所占高度比值为0.5-2.5。
本发明结构简单，组装紧凑，密封性好，承载能力强，加工制作方便，可双向旋转密封，使用范围广等优点，特别适用于各种含固体的离心泵、螺杆泵、回转泵等旋转轴的密封。
附图说明
图1是本发明示意图；
图2是本发明动压槽圆弧为内凹的槽组示意图；
图3是本发明动压槽圆弧为外凸的槽组示意图。
其中：1、旋转轴2、机壳3、密封腔体4、静环5、动环6、弹性元件7、推环8、圆柱销9、密封圈10、固定组件11、供气槽12、动压槽。
具体实施方式
如图1-图3所示，用于双向旋转内压式泵用干气密封装置，包括旋转轴1、机壳2、密封腔体3、静环4、动环5和弹性元件6，所述的旋转轴1穿过密封腔体3的孔，动环5通过固定组件10固定在旋转轴1上，静环4与动环5的密封端面贴合，弹性元件6位于密封腔体3与推环7之间，推环7与静环4的背面贴合，推环7与静环4之间安装有密封圈9，防止被密封流体通过此处泄漏，密封腔体3上固定安装有圆柱销8，用来防止静环4转动，但允许其轴向移动，密封腔体3置于机壳2内，所述的静环4或动环5的密封端面上设有槽组，槽组分布在圆周方向，每个槽组包括供气槽11和动压槽12，动压槽12分布在供气槽11的左右两侧；所述动压槽12的圆弧为内凹或者为外凸；动压槽12就是在密封端面上加工的浅槽，侧壁的外观型线可以是圆弧线、对数螺旋线，或者是阿基米德螺旋线、二次曲线、直线；左侧动压槽12与右侧动压槽12的角度的绝对值相等，但方向相反，一侧为正角，另一侧为负角，上述动压槽12外观型线的曲线上，某一点的切线与过该点的密封端面的同心圆的切线之间的夹角，角度的绝对值|α|=10-60°；动压槽12以供气槽11为对称轴，在其两侧分布，供气槽11左侧的动压槽12与右侧的动压槽12是对称的，左侧的动压槽12所占圆周方向的夹角β1与右侧的动压槽12所占圆周方向的夹角β2相等，β1＝β2；所述的供气槽11宽度S为3-8mm；所述供气槽11的两个侧壁重合通过密封端面圆心的二条射线或两条平行的径向线段；所述供气槽11深度从内径向外径方向槽深逐渐变浅，供气槽11深度为4-25μm，供气槽11的深度也可以相等；所述左侧和右侧动压槽12深度沿圆周方向从供气槽11分别向左侧和右侧动压槽12方向，槽深度逐渐变浅，动压槽12深度为2-10μm，全部动压槽12的深度也可以相等；所述供气槽11外侧部分的径向长度（Rd-Ri）与动压槽12部分的径向长度（Rg-Rd）的比值：（Rd-Ri）/（Rg-Rd）=0.1-2；每个槽组在圆周方向所占角度为β，β＝β1+β2，两组槽组之间未开槽的平面部分在圆周方向所占角度为γ，β／γ＝1-4；静环4、动环5的两个密封端面相互贴合部分的外径为Ro，内径为Ri，槽根半径为Rg，动压槽12与供气槽11交点半径为Rd，槽组在径向所占高度（Rg-Ri）与未开槽的平面部分及坝区在径向所占高度（Ro-Rg）比值：（Rg-Ri）／（Ro-Rg）＝0.5-2.5；根据静环4、动环5尺寸的不同槽组（即β角所占区域）的数量也不同，尺寸越大则槽组数量越多，本实施例槽组数量为8组。
在内径侧压力高于外径侧压力的工况下，无论旋转轴正向旋转，或者逆向旋转，本发明都可以在静环4、动环5密封端面之间形成连续稳定的流体薄膜。
Claims (10)
1.用于双向旋转内压式泵用干气密封装置，包括旋转轴（1）、机壳（2）、密封腔体（3）、静环（4）、动环（5）和弹性元件（6），所述的旋转轴（1）穿过密封腔体（3）的孔，动环（5）通过固定组件（10）固定在旋转轴（1）上，静环（4）与动环（5）的密封端面贴合，弹性元件（6）位于密封腔体（3）与推环（7）之间，推环（7）与静环（4）的背面贴合，推环（7）与静环（4）之间安装有密封圈（9），密封腔体（3）上固定安装有圆柱销（8），密封腔体（3）置于机壳（2）内，其特征在于：所述的静环（4）或动环（5）的密封端面上设有槽组，槽组分布在内径的圆周方向，每个槽组包括供气槽（11）和动压槽（12），动压槽（12）分布在供气槽（11）的左右两侧。
2.如权利要求1所述的用于双向旋转内压式泵用干气密封装置，其特征在于：所述动压槽（12）的圆弧为内凹或者为外凸。
3.如权利要求1所述的用于双向旋转内压式泵用干气密封装置，其特征在于：所述的左侧和右侧动压槽（12）的角度相等，角度为10-60°。
4.如权利要求1所述的用于双向旋转内压式泵用干气密封装置，其特征在于：所述的供气槽（11）宽度为3-8mm。
5.如权利要求1所述的用于双向旋转内压式泵用干气密封装置，其特征在于：所述供气槽（11）的两个侧壁重合通过密封端面圆心的二条射线或两条平行的径向线段。
6.如权利要求1所述的用于双向旋转内压式泵用干气密封装置，其特征在于：所述供气槽（11）深度从内径向外径方向槽深逐渐变浅，供气槽（11）深度为4-25μm。
7.如权利要求1所述的用于双向旋转内压式泵用干气密封装置，其特征在于：所述槽组在圆周方向所占角度与两个槽组之间未开槽部分在圆周方向所占角度比值为1-4。
8.如权利要求1所述的用于双向旋转内压式泵用干气密封装置，其特征在于：所述左侧和右侧动压槽（12）深度沿圆周方向从供气槽（11）分别向左侧和右侧动压槽（12）方向，槽深度逐渐变浅，动压槽（12）深度为2-10μm。
9.如权利要求1所述的用于双向旋转内压式泵用干气密封装置，其特征在于：所述供气槽（11）靠近内径侧部分的径向长度与动压槽（12）部分的径向长度的比值为0.1-2。
10.如权利要求1所述的用于双向旋转内压式泵用干气密封装置，其特征在于：所述槽组的径向长度与未开槽的平面部分在径向所占高度比值为0.5-2.5。
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