CN107061740B - 一种圆柱面带有蜂巢状形槽的机械密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种圆柱面带有蜂巢状形槽的机械密封结构，在机械密封结构的外圆端面即圆柱面A沿圆柱体径向和周向开设蜂巢状形槽；该蜂巢状形槽是由六棱柱(1)、密封面内的加强筋(2)和密封面(3)构成；蜂巢状形槽内的六棱柱(1)，位于该蜂巢状形槽即环槽的正中间，该加强筋(2)，也是半个六棱柱型，与密封面(3)成一体；这种机械密封结构，应用到现有非接触机械密封上，将更好地发挥密封端面改形的优势，明显增强密封润滑效果及稳定性，大大延长其便用寿命。

Description

一种圆柱面带有蜂巢状形槽的机械密封结构

技术领域

本发明提供一种圆柱面带有蜂巢状形槽的机械密封结构，具体地说，它是一种在动环和静环的外圆柱面上沿径及轴向开设一定数量的蜂巢状凹槽，属于流体密封中的旋转轴密封技术领域。

背景技术

机械密封是一种依靠弹性元件对动、静环端面密封副的预紧和介质压力与弹性元件压力的压紧而达到密封的轴向端面密封装置，故又称为端面密封。机械密封广泛地应用于离心泵、离心机、反应釜和压缩机等设备上。随着科学技术的不断进步，实际应用中要求机械密封适应在高压、高速等极端工况条件下，这样就对机械密封的性能提出了更高的要求。

目前，各界专家学者对机械密封的研究主要是围绕以下几方面：泄漏量低，摩擦磨损小，使用寿命长、工作可靠等方面展开，并取得了很好的成效。例如在动、静环端面上进行改形(深槽型、浅槽型以及织构型)，这种改形主要是提高机械密封副中的流体的动压效应来实现端面非接触状态，来降底泄漏率及减小摩擦磨损等机械密封性能。当动环旋转时由于机械密封副间的摩擦生热以及液体剪切发热这两种热量的叠加造成端面温度过高且分布不均匀，综合流体压力及支撑约束情况，端面发生变形,严重时密封端面会产生龟裂，使机械密封性能大大降低。甚致会使机械密封失效。因此，散热问题已成为制约机械密封技术发展的瓶颈。

发明内容

(一)目的

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种圆柱面带有蜂巢状形槽的机械密封结构，它是一种液体流动阻力小、散热面积大、均温性能好的的蜂巢状形槽的新型机械密封结构。本机械密封结构可以有效地解决机械密封结构在工作时由于端面受热不均匀而导致的端面变形，提高机械密封性能。

(二)技术方案

现有的机械密封结构(如图1所示)是一个圆柱体，圆柱面A，也就是A处称为圆柱面，前后两个端面，一般作为密封面的叫前端面。本发明是一种圆柱面带有蜂巢状形槽的机械密封结构，主要涉及机械密封结构的改进问题，其特征在于：在机械密封结构的外圆端面(圆柱面A)沿圆柱体径向和周向开设蜂巢状形槽；而对所说的蜂巢状形槽是指整个机械密封结构的圆柱面A上开设的形槽(整周开设的形槽)，因该形槽的形状类似于蜂巢，所以称其为蜂巢状形槽；该蜂巢状形槽是由六棱柱1、密封面内的加强筋2和密封面3构成，如图2所示：

所述的蜂巢状形槽内的六棱柱1，位于该蜂巢状形槽即环槽(它指的是整个机械密封结构圆柱面A上所开的整个槽)的正中间，如图7所示，该六棱柱1的两平行正对边4、5的宽度为c，4、5的长度为d,两顶点距离为e；该六棱柱1，沿整个机械密封结构(如图2所示)的周向均匀分布(如18个)，且随着该机械密封结构外径Φ2的增大而增加个数，随着该机械密封结构的轴向厚度尺寸L的增加而增加排数；

该六棱柱1在整个机械密封结构转动时能够起到减少液体对机械密封结构的阻力，进而减少液体的搅拌热，也是间接减小密封面受热变形的一种途径；

该六棱柱1增加了与液体的接触面积，进而增大了整个机械密封结构的散热面积；

所述密封面内的加强筋2，也是半个六棱柱型，与密封面3成一体，其宽为b,长度与六棱柱1的两顶点距离一样都为e，沿整个机械密封结构周向与六棱柱1相对应均匀分布(如18个)，其个数随着该机械密封结构外径Φ2的增大而增多；该机械密封结构前后两端面上的加强筋2是轴向对称的；

所述的密封面3，即该机械密封结构的前后两个端面，其间的宽度为L，两加强筋2之间是端面的最小厚度处，该厚度为a；

整个机械密封结构的内径为Φ1，外径为Φ2，该机械密封结构周向凹槽底部厚度为δ；蜂巢状形槽即环槽内的流体流向示意图如图8所示，这种密封

结构适用于气体、液体介质的机械密封。

(三)优点及功效

本发明专利的有益效果是：(1)在机械密封结构外圆柱面开设蜂巢状形槽，避免了实体机械密封结构因受热不均匀导致变形甚至密封端面开裂的问题，同时,开设了这种形槽后大大地提高了机械密封结构的散热面积。(2)当密封环转动时，介质进入凹槽与槽内壁面接触进行传导散热，同时流体也在形槽内产生旋涡流动起到更好对流散热，使密封环得到良好的热交换和冷却作用。(3)根据材料力学原理，壳体结构的刚度明显优于实体的结构，凸起的加强筋可起到增加散热面积及提高密封环的刚度降低受力变形量。(4)与实体的机械密封结构相比，壳体结构将节省一部分的制作材料，降低密封件的成本。这样的结构，应用到现有非接触机械密封上，将更好地发挥密封端面改形的优势，明显增强密封润滑效果及稳定性，大大延长其便用寿命。

附图说明

图1为现有机械密封结构示意图。

图2为蜂巢状形槽机械密封结构轴侧图。

图3为机械密封结构主视图。

图4为机械密封结构沿轴向的全剖视图。

图5为凹槽方向的正视图。

图6为图5的A—A向剖视图。

图7为图5的B处局部放大视图。

图8为机械密封槽内的流体的流向示意图。

图1中的序号，代号说明：

A为圆柱面。

图2中的序号，代号说明：

1为环槽内的六棱柱，2密封端面的加强筋，3为旋转密封面。

图3中的序号，代号说明：

Φ1为密封环的内径，Φ2为外径，δ为密封环周向凹槽底部厚度。

图4中的序号，代号说明：

1为环槽内的六棱柱，2为密封端面的加强筋，δ为密封环周向凹槽底部厚度，L为密封环的轴向厚度，Φ1为密封环的内径，Φ2为外径。

图5中的序号，代号说明：

A—A表示沿这个方向对机械密封进行剖分，B为对此部分的放大。

图6中的序号，代号说明：

δ为密封环周向凹槽底部厚度。

图7中的序号，代号说明：

a为两加强筋之间是密封端面最小厚度，b为端面加强筋2的宽度，4、5为六棱柱1的两平行正对边，c为两平行正对边的宽度，d为两平行正对边的长度,e为两顶点距离。L为密封环的轴向厚度。

图8中的序号，代号说明：

图中的箭头为流体在凹槽内的流向，中间的剪头可上可下随机械密封的转动方向不同而变化。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施方式对本发明作具体说明。

本发明的机械密封结构实施例的结构如图1～图8所示。它包括环槽内的六棱柱1，密封端面的加强筋2，密封面3。整个机械密封结构的内径为Φ1，外径为Φ2，机械密封结构轴向厚度为L，机械密封结构周向凹槽底部厚度为δ。环槽内的六棱柱1，位于凹槽的正中间，其两平行正对边4、5的宽度为c，两平行正对边4、5长度为d,两顶点距离为e。沿机械密封结构周向均匀分布18个且随机械密封结构外径Φ2的增大而增加个数，随机械密封结构的轴向尺寸L的增加而增加排数。密封端面加强筋2，也是半个六棱柱的，与密封端面成一体，其宽为b,长度为e，沿机械密封结构周向均匀分布18个且随机械密封结构外径Φ2的增大而增加。前后两密封端面上的加强筋是轴向对称的。本机械密封结构可以按一定的尺寸及加工余量，先制作好模具，然后浇铸而成毛坯，再进行机加工，得到蜂巢状形槽机械密封结构。密封件组装时，应使凹槽露出，以便介质能够循环流通，达到预期的效果。对于不同大小的机械密封结构，凹槽中六棱柱个数的多少及机械密封结构周向凹槽底部厚度δ，可根据实际情况确定。

Claims (2)

1.一种圆柱面带有蜂巢状形槽的机械密封结构，其特征在于：在机械密封结构的外圆端面即圆柱面A沿圆柱体径向和周向开设蜂巢状形槽；该蜂巢状形槽是由六棱柱(1)、密封面内的加强筋(2)和密封面(3)构成；

所述的蜂巢状形槽内的六棱柱(1)，位于该蜂巢状形槽即环槽的正中间，该六棱柱(1)的两平行正对边(4)、(5)的宽度为c，(4)、(5)的长度为d,两顶点距离为e；该六棱柱(1)，沿整个机械密封结构的周向均匀分布，且随着该机械密封结构外径Φ2的增大而增加个数，随着该机械密封结构的轴向厚度尺寸L的增加而增加排数；

该六棱柱(1)在整个机械密封结构转动时能够起到减少液体对机械密封结构的阻力，进而减少液体的搅拌热，也是间接减小密封面受热变形的一种途径；

该六棱柱(1)增加了与液体的接触面积，进而增大了整个机械密封结构的散热面积；

所述密封面内的加强筋(2)，也是半个六棱柱型，与密封面(3)成一体，其宽为b,长度与六棱柱(1)的两顶点距离一样都为e，沿整个机械密封结构周向与六棱柱(1)相对应均匀分布，其个数随着该机械密封结构外径Φ2的增大而增多；该机械密封结构前后两端面上的加强筋(2)是轴向对称的；

所述的密封面(3)，即该机械密封结构的前后两个端面，其间的宽度为L，两加强筋(2)之间是端面的最小厚度处，该厚度为a；

整个机械密封结构的内径为Φ1，外径为Φ2，该机械密封结构周向凹槽底部厚度为δ；这种密封结构适用于气体、液体介质的机械密封。

2.根据权利要求1所述的一种圆柱面带有蜂巢状形槽的机械密封结构，其特征在于：该六棱柱(1)，沿整个机械密封结构的周向均匀分布有18个；该加强筋(2)与六棱柱(1)相对应亦均匀分布18个。