CN201884664U - 一种动环与静环非接触式摩擦的机械密封 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种动环与静环非接触式摩擦的机械密封。本实用新型提供了一种动环与静环非接触式摩擦的机械密封，所述的动环与静环非接触式摩擦的机械密封通过激光加工的方式，在摩擦副端面上开设一些特殊的凹点、凹槽、或各种几何形状的流槽，利用流体动压效应使得摩擦副端面间在旋转运行时不发生直接接触，以此将传统的动环与静环接触式的机械密封改变为动环与静环非接触式的机械密封。本实用新型的主要优点是提高了机械密封的承载能力，减少了摩擦副端面间的磨损、减少了流体介质泄露的可能性和极大地延长了机械密封的使用寿命。

Description

一种动环与静环非接触式摩擦的机械密封

技术领域

本实用新型涉及非接触式的流体动压式机械密封领域，特别地，本实用新型涉及一种通过激光加工的方式在所述的非接触式摩擦的机械密封的摩擦副动环或静环端面上开设一些凹点或具有与摩擦副旋转方向一致的几何形状的凹槽，使摩擦副旋转时形成气体或液体动压效应，进而使摩擦副的动环与静环之间在旋转时由接触式摩擦变为非接触式摩擦。

背景技术

接触式机械密封，系指靠弹性元件的弹力和密封流体的压力使密封端面紧密贴合的机械密封。接触式摩擦的机械密封是依靠摩擦副，即动环与静环端面间的紧密接触将被密封介质密封。这种机械密封在工作条件发生变化时，动环与静环端面间的摩擦及过高温升会使其端面间的被密封介质发生汽化，从而造成被密封介质的泄漏，或者其端面间的被密封介质全部汽化，使动环与静环端面之间形成完全干摩擦。这样一来，就使得摩擦副，即动环与静环端面之间的磨损加剧，因而不仅极易产生被密封介质的泄漏，而且还大大缩短了机械密封的使用寿命。因此，这种传统的接触式机械密封在密封能力、减小摩擦和磨损、和使用寿命等实际应用方面都存在一定的局限性和弊端。

众所周知，机械密封所用的动环与静环的材料大都是有色金属或贵金属或价格昂贵的非金属材料，其材料成本和制造加工成本占据了机械密封产品成本结构的的很大部分。因此，机械密封的使用寿命和应用效果是用户最为关注的问题之一。另外，许多使用机械密封的用户所密封的介质大都是易燃、易爆或贵重物质，如果运行中产生泄露将会给用户造成重大的经济损失和严重的安全事故。还有日益严格的节约能耗问题和日益苛刻的环保指标，使得提高机械密封的可靠性和 延长机械密封的寿命成为机械密封制造业领域和机械密封产品应用领域越来越受到严重关注和日益重视的课题。

实现可靠密封、延长机械密封使用寿命的有效措施之一是保证摩擦副密封端面间必须形成并保持一层极薄的稳定流体膜，而且必须具有一定的承载能力，即：非接触式机械密封。非接触式机械密封系指靠流体静压或动压作用，在密封端面间充满一层完整的流体膜，迫使密封端面彼此分离不存在硬性固相接触的机械密封。非接触式机械密封按密封面流体膜是静压流体膜或动压流体膜，分为流体静压式机械密封和流体动压式机械密封。本实用新型涉及一种非接触式流体动压式机械密封，即：在密封摩擦副端面上开设一些特殊的凹点、凹槽、或各种几何形状的流槽，利用摩擦副相对旋转，自行产生流体动压效应的机械密封。流体产生的动压效应使摩擦副密封端面间形成稳定流体膜而不发生直接接触，其摩擦状态为纯流体摩擦，这种机械密封在摩擦副端面上开设一些特殊的凹点、凹槽、或各种形状的流槽，利用流体动压效应来提高机械密封的承载能力，减少摩擦副动环与静环端面间的磨损，降低被密封介质泄露的可能性，进而延长机械密封的使用寿命。在摩擦副端面上开设一些特殊的凹点、凹槽、或各种几何形状流槽的方式有多种，但是，采用激光加工方式在摩擦副端面上开设一些特殊的凹点、凹槽、或各种几何形状流槽的方式比常规的机械加工方法，如：光化学腐蚀加工、电火花加工、和电化学加工等方法，具有被加工工件无机械变形、无污染、速度快、重复性好以及自动化程度高等优点。

实用新型内容

基于上述问题，本实用新型在机械密封制造领域中提供了一种动环与静环非接触式摩擦的机械密封，来取代现行的动环与静环接触式摩擦的机械密封。通过激光加工的方式，在所述的动环与静环非接触式摩擦的机械密封的摩擦副端面上开设一些特殊的凹点、凹槽、或各种几何形状的流槽，以此将传统的接触式机械密封改变为非接触式机械密封。本实用新型的主要优点是提高了机械密封的承载能力，减少 了摩擦副端面间的磨损、减少了被密封介质泄露的可能性和极大地延长了机械密封的使用寿命。

根据本实用新型的一方面，所述非接触式流体动压式机械密封中的动环与静环在旋转运行中处于非接触状态。

根据本实用新型的一方面，所述非接触式流体动压式机械密封中的动环或静环的工作端面上开设有特殊的凹点、凹槽、或各种几何形状的流槽。

根据本实用新型的一方面，采用激光加工的方式在所述非接触式流体动压式机械密封中的动环或静环的工作摩擦副端面上开设特殊的凹点、凹槽、或各种几何形状的流槽。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1中的右图是开设有凹点的摩擦副的工作端面；左图则是没有开设有凹点的摩擦副的工作端面。

图2是开设有具体几何形状流凹槽的密封摩擦副工作端面；其中的阴影部分是均匀分布的凹槽。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

实施例1

通过激光加工的方式将微米级的凹点加工在摩擦副动环的端面上。当摩擦副不旋转时，在弹簧力作用下，静环与动环之间紧密贴合构成静止平面密封，使被密封介质得以被密封。当摩擦副运转时，由于动环表面有很多微米级的凹点，动环的转动使其表面上的凹点形成流体膜层。即：当摩擦副运转时，另一个表面在多凹点端面上滑动时，会在凹点的上方及其周边产生流体动压力，这就是流体动压效应。所产生的流体动压效应形成具有极高刚度的气膜。由气膜作用力形成的 轴向开启力与由弹簧和介质作用形成的轴向闭合力达到平衡，使摩擦副动环与静环的密封端面之间分开并形成稳定的有一定厚度和刚度的气膜，从而在非接触状态下实现密封。如图1所示。

实施例2

通过激光加工的方式将螺旋形槽加工在摩擦副动环的端面上。当摩擦副不旋转时，在弹簧力作用下，静环与动环之间紧密贴合构成静止平面密封，使被密封介质得以被密封。当摩擦副运转时所产生的流体动压效应形成具有极高刚度的气膜。由气膜作用力形成的轴向开启力与由弹簧和介质作用形成的轴向闭合力达到平衡，使摩擦副动环与静环的密封面之间分开并形成稳定的有一定厚度和刚度的气膜，从而在非接触状态下实现密封。如图2所示。

试验结果表明，在端面载荷和转速相同时，刻有规则的、微米级的凹点、凹槽、或形槽的机械密封动环与静环之间的间隙总是大于普通机械密封动环与静环之间的间隙。端面载荷增加时，普通机械密封动环与静环之间的端面间隙骤然减小，致使两端面直接接触，液膜遭到破坏，使磨损加剧。而对于刻有规则的、微米级的凹点、凹槽、或形槽的机械密封来说，当端面载荷增加时，动环与静环之间的端面间隙减小，液膜刚度增加，而很小的间隙又恰好将流体介质的泄漏量降到最低，从而满足严格的机械密封的泄漏要求，同时又减少了机械密封摩擦副动环与静环的密封端面的磨损，因此，可有效地延长机械密封的使用寿命。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。凡本行业的普通技术人员，均可按说明书所示和以上所述，顺畅地实施本实用新型。但是，凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围，当可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本实用新型的等效实施例；同时，凡依据本实用新型的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本实用新型的技术方案的范围。

Claims (2)

1.一种动环与静环非接触式摩擦的机械密封，其特征在于：在所述的非接触式摩擦的机械密封的摩擦副动环或静环端面上开设一些凹点或具有与摩擦副旋转方向一致的几何形状的凹槽，使摩擦副旋转时形成气体或液体动压效应，进而使摩擦副的动环与静环之间在旋转时由接触式摩擦变为非接触式摩擦。

2.根据权利要求1所述的一种动环与静环非接触式摩擦的机械密封，其特征在于：通过激光加工的方式，在所述的机械密封的摩擦副动环或静环端面上开设所述的凹点或凹槽。 

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