CN109237042A - 自清洗齿形动压型槽端面机械密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自清洗齿形动压型槽端面机械密封结构，包括机械密封的动环、静环，动环或静环其中一个端面上开有依照旋转中心对称分布的自清洗齿形动压型槽环带和辅助动压型槽环带，自清洗齿形动压型槽由动压槽和清洗槽构成，自清洗齿形动压型槽和辅助动压型槽分别设在端面上、下游，中间由密封坝隔离。本发明非接触机械端面密封结构通过清洗槽结构防止介质颗粒在端面型槽中沉积阻塞，解决了高温和多颗粒介质密封端面型槽的阻塞问题，减少密封端面动压开启力能力下降引起的密封端面接触磨损，使用寿命长。

Description

自清洗齿形动压型槽端面机械密封结构

技术领域

本发明属于端面机械密封结构设计技术领域，涉及一种自清洗齿形动压型槽端面机械密封结构，具体是指螺旋槽和清洗槽构成的自清洗齿形动压型槽和辅助动压型槽端面机械密封结构，适用于发动机、压缩机、泵和釜搅拌器等机械转轴部位密封装置。

背景技术

非接触端面机械因其端面的非接触运行呈现出良好的耐磨性和长寿命优点，日益广泛应用于旋转机械装备。随着发动机、压缩机、泵和釜搅拌器等旋转机械装备的高参数化以及工作介质多样化，要求机械密封具有更好的适应性、更高的可靠性以及更长的使用寿命。

密封端面的开启主要依赖于密封端面几何型槽的动压效果，目前常见的主要有螺旋槽、人字槽、Y形槽等端面形式的密封。其中，螺旋槽的动压性能最好，在非接触密封工程设计中应用最为广泛。

但是，对于常见的密封槽型，由于其型槽深度在几微米到十几微米之间，在高温油液介质或多颗粒等复杂介质条件下，型槽容易产生介质黏附或颗粒沉积导致型槽被填充堵塞，从而失去形成流体动压承载能力，密封端面开启困难或无法打开，造成密封端面的接触磨损，缩短使用寿命。

发明内容

(一)发明目的

为了克服已有技术在高温、多颗粒介质等复杂工况下，密封端面型槽沉积阻塞引起的接触磨损、密封可靠性差的不足，本发明提供一种可减少或避免端面型槽填充阻塞，可靠性高、使用寿命长的自清洗齿形动压型槽非接触机械端面密封结构。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种自清洗齿形动压型槽端面机械密封结构，其包括动环4和静环5，动环4的上端面和静环5的下端面相贴合接触，动环4的上端面上开设有分别依照动环4的旋转中心对称分布的自清洗齿形动压型槽1和辅助动压型槽3，自清洗齿形动压型槽1位于动环4的上端面的内环侧，也即端面上游，即高压侧，辅助动压型槽3位于动环4的上端面的外环侧，也即端面下游，即低压侧，自清洗齿形动压型槽1和辅助动压型槽3之间非开槽区形成环形密封坝区2。

其中，所述自清洗齿形动压型槽1包括动压槽11和清洗槽12，动压槽11与清洗槽12连通，清洗槽12设置于动压槽11的高压型线一侧。

其中，对应一个所述动压槽11，设置一个或多个清洗槽12。

其中，所述动压槽11的形状为螺旋槽、弧形槽或三角型槽。

其中，所述清洗槽12的形状为四边形，包括长方形、菱形、弧形四边形。

其中，所述辅助动压型槽3的形状为长度和宽度不一致的螺旋槽、弧形槽、椭圆孔形。

其中，所述动压槽11和辅助动压型槽3的槽深范围为：2～30μm。

其中，所述清洗槽12的槽深范围为：2～50μm。

其中，所述环形密封坝区2的径向宽度为：0.1～10mm。

其中，所述动环4为金属制成，静环5为碳或石墨制成。

(三)有益效果

上述技术方案所提供的自清洗齿形动压型槽端面机械密封结构，有益效果主要表现在：l、密封端面上独特的自清洗动压槽设计，有效抑制高温和多颗粒介质条件下的流体动压槽的阻塞沉积问题，增强了密封动压性能的稳定性和可靠性；2、动压性能稳定性的增强，实现了密封端面的非接触稳定性，减少了端面接触磨损，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是本发明的密封实施结构示意图一；

图3是本发明的密封实施结构示意图二；

图4是本发明的密封实施结构示意图三。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

参照图1至图4所示，本发明自清洗齿形动压型槽端面机械密封结构包括动环4和静环5，动环4的上端面和静环5的下端面相贴合接触，动环4的上端面上开设有分别依照动环4的旋转中心对称分布的自清洗齿形动压型槽1和辅助动压型槽3，自清洗齿形动压型槽1位于动环4的上端面的内环侧，也即端面上游，即高压侧，辅助动压型槽3位于动环4的上端面的外环侧，也即端面下游，即低压侧，自清洗齿形动压型槽1和辅助动压型槽3之间非开槽区形成环形密封坝区2。

环形密封坝区2的径向宽度范围为：0.1～10mm。

动环4为金属制成，静环5为碳或石墨制成。

自清洗齿形动压型槽1包括动压槽11和清洗槽12，其中动压槽11的形状为螺旋槽、弧形槽、三角型槽等规则形状，清洗槽12的形状为四边形，可以为长方形、菱形、弧形四边形等规则图形；动压槽11与清洗槽12连通，清洗槽12设置于动压槽11的高压型线13、16一侧，对应一个动压槽11，可以设置一个或多个清洗槽12。

辅助动压型槽3的形状可以为螺旋槽、弧形槽、椭圆孔等具有明显长、短方向的规则图形。

动压槽11和辅助动压型槽3的槽深范围为：2～30μm，清洗槽12的槽深范围优选：2～50μm。

密封工作时，上游高压产生的压力流进入动压槽11后，在切向转速剪切作用下，一部分流体将沿着动压槽型线14、15方向流动，使得流体流量沿动压槽方向不断累积，受到不断压缩，压力逐渐提高，形成动压效应，同时流体中的颗粒也会在沿动压槽型线14、15方向流动，在动压槽11末端型线交汇处，由于端面间间隙的减小，较大的颗粒产生积聚阻塞，另一方面高温时油液等密封介质的老化结焦在动压槽11底部不断产生物质黏附沉积，导致动压效应下降。清洗槽12与动压槽11连通，高压侧流体在速度剪切作用下进入清洗槽12，并沿清洗槽12流动，当流体进入动压槽11后产生径向冲刷作用，形成的局部湍流涡动破坏动压槽11底部的沉积层，从而避免动压槽11深度的减小，以保持良好的动压效果。低压侧流体在速度剪切作用下沿下游辅助动压型槽3向上游高压侧流动，阻碍流体从高压侧向低压侧泄漏的同时，使端面的动压效果进一步增强。

由上述技术方案可以看出，本发明可以抑制颗粒物质在动压槽中的吸附沉积，并提高密封的动压效果，从而使该密封的动压性能的可靠性和稳定性在高温和多颗粒介质条件下优于一般流体动压机械密封，使该密封的密封能力和可靠性得到提高。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种自清洗齿形动压型槽端面机械密封结构，其特征在于，包括动环(4)和静环(5)，动环(4)的上端面和静环(5)的下端面相贴合接触，动环(4)的上端面上开设有分别依照动环(4)的旋转中心对称分布的自清洗齿形动压型槽(1)和辅助动压型槽(3)，自清洗齿形动压型槽(1)位于动环(4)的上端面的内环侧，也即端面上游，即高压侧，辅助动压型槽(3)位于动环(4)的上端面的外环侧，也即端面下游，即低压侧，自清洗齿形动压型槽(1)和辅助动压型槽(3)之间非开槽区形成环形密封坝区(2)。

2.如权利要求1所述的自清洗齿形动压型槽端面机械密封结构，其特征在于，所述自清洗齿形动压型槽(1)包括动压槽(11)和清洗槽(12)，动压槽(11)与清洗槽(12)连通，清洗槽(12)设置于动压槽(11)的高压型线一侧。

3.如权利要求2所述的自清洗齿形动压型槽端面机械密封结构，其特征在于，对应一个所述动压槽(11)，设置一个或多个清洗槽(12)。

4.如权利要求3所述的自清洗齿形动压型槽端面机械密封结构，其特征在于，所述动压槽(11)的形状为螺旋槽、弧形槽或三角型槽。

5.如权利要求4所述的自清洗齿形动压型槽端面机械密封结构，其特征在于，所述清洗槽(12)的形状为四边形，包括长方形、菱形、弧形四边形。

6.如权利要求5所述的自清洗齿形动压型槽端面机械密封结构，其特征在于，所述辅助动压型槽(3)的形状为长度和宽度不一致的螺旋槽、弧形槽、椭圆孔形。

7.如权利要求6所述的自清洗齿形动压型槽端面机械密封结构，其特征在于，所述动压槽(11)和辅助动压型槽(3)的槽深范围为：2～30μm。

8.如权利要求7所述的自清洗齿形动压型槽端面机械密封结构，其特征在于，所述清洗槽(12)的槽深范围为：2～50μm。

9.如权利要求1所述的自清洗齿形动压型槽端面机械密封结构，其特征在于，所述环形密封坝区(2)的径向宽度为：0.1～10mm。

10.如权利要求1所述的自清洗齿形动压型槽端面机械密封结构，其特征在于，所述动环(4)为金属制成，静环(5)为碳或石墨制成。