CN207178700U - 动压非接触式机械密封 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种动压非接触式机械密封，包括动环，以及设置于动环上的动环密封面，所述动环密封面上设置有动压斜槽，该动压斜槽由动压立面、动压坡面和动压内侧面构成；动压斜槽的动压坡面为螺旋面；动压斜槽的斜槽圆心角α₁，两相邻动压斜槽之间的动压密封面圆心角α₂，所述斜槽圆心角α₁大于动压密封面圆心角α₂；所述动环密封面上设置有密封面容油孔。所述动压斜槽的槽口宽b₁大于动压内侧面的宽度b₃；所述动压立面垂直于动环密封面，该动压立面为矩形面，其高度h=10um—15um。该机械密封能形成稳定的流体动压效应，从而分离密封端面以实现非接触零泄漏。

Description

动压非接触式机械密封

技术领域

本实用新型涉及一种端面式机械密封装置，尤其涉及具有流体动压效应的机械密封动环。

背景技术

机械密封是一种常用的旋转轴轴向端面密封装置，广泛应用于机械工业、石油化工、航天航空等领域，具有密封性能可靠、泄漏量小、功耗低，且寿命长的优点。机械密封是通过动环和静环的直接接触摩擦而实现端面密封，但机械密封在高压、高速和高温等恶劣复杂的工作环境下，密封面间的磨损会不断加速，泄漏量也随之增加，很容易形成密封失效，因此常规的机械密封很难保证在恶劣工况下长周期运行的稳定性和可靠性。

中国实用新型专利200920231993.8公开了一种直角三角形的新型螺旋槽机械密封，它是在机械密封的动环端面上开设有若干沿周向均布的径向螺旋槽，该螺旋槽的槽口朝向动环的下游（低压侧），螺旋槽的槽底为斜面，其横向截面呈一直角形，工作时密封介质在离心力作用下从下游侧进入到螺旋槽中，利用螺旋槽的流体动压效应在密封端面间形成一层极薄的流体膜，分离密封端面而实现非接触，改善端面间的摩擦磨损，在保障密封性能的基础上延长机械密封寿命。这种将流体介质楔入螺旋槽的结构，虽然减少了密封端面间的摩擦，却增大了动环和静环端面间的泄漏，是以牺牲泄漏率为代价开启动压的密封形式，所以其泄漏率大的不足也是不言而喻；同时该项结构的密封装置还具有结构复杂，安装调试不方便的缺陷。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能形成稳定的流体动压效应，分离密封端面实现非接触的动压非接触式机械密封。

为了解决上述技术问题，本实用新型的动压非接触式机械密封，包括动环，以及设置于动环上的动环密封面，所述动环密封面上设置有动压斜槽，该动压斜槽由动压立面、动压坡面和动压内侧面构成；动压斜槽的动压坡面为螺旋面；动压斜槽的斜槽圆心角α₁，两相邻动压斜槽之间的动压密封面圆心角α₂，所述斜槽圆心角α₁大于动压密封面圆心角α₂；所述动环密封面上设置有密封面容油孔。

在上述结构中，由于在动环的动环密封面上设置有动压斜槽，这样利用斜槽动压坡面的流体动压效应在密封端面间形成一层极薄的流体膜，分离动环和静环所形成的密封端面，实现动、静环的非接触，改善了端面间的摩擦磨损，既保障了密封性能，又延长了机械密封的使用寿命。又由于动压斜槽的动压坡面为螺旋面，该结构的动压斜槽具有更加稳定、可靠的流体动压效应，确保动、动环密封面间的可靠分离，实现动、静的非接触密封。还由于动环密封面上设置有密封面容油孔，动环密封面上的密封面容油孔增强了流体膜的耐压性、耐磨性和收敛特性，从而提高了流体膜的动压效果。

本实用新型的优选实施方式，所述动压斜槽的槽口宽b₁大于动压内侧面的宽度b₃；所述动压立面垂直于动环密封面，该动压立面为矩形面，其高度h=10um—15um。该结构既能保证流体动压效果，又便于制作加工。

本实用新型的优选实施方式，所述动压坡面从动压立面底边斜向动环密封面。该结构确保了动、动环密封面间的可靠分离，实现动、静的非接触密封。

本实用新型的进一步实施方式，所述动压斜槽的斜槽圆心角α₁与动环密封面圆心角α₂之比α₁/α₂=1.5—3。能确保动压效应的稳定，实现可靠的密封性能。

本实用新型的优选实施方式，所述静环的动环密封面上设置有密封面容油孔，该密封面容油孔的孔径为80um—100um，其孔深为40um—50um。该结构能有效增强了流体膜的的刚性和承压能力，确保了流体膜的动压效果。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型动压非接触式机械密封作进一步详细说明。

图1是本实用新型动压非接触式机械密封一种具体实施方式中动环的结构示意图；

图2是图1所示实施方式中A—A剖面视图；

图3是图1所示实施方式中B—B剖面视图。

图中， 1—动压立面、2—动压斜槽、3—动压坡面、4—动压内侧面、5—动环密封面、6—动环内环、7—密封面容油孔。

具体实施方式

本实用新型的动压非接触式机械密封，包括动环，动环以其动环密封面5与静环的密封静环面相互贴合而形成密封端面。本实用新型中的动压斜槽2和密封面容油孔7采用激光加工制作。

在图1、图2及图3所示的动压非接触式机械密封，包括动环，该动环呈圆盘状结构，在盘状的动环中心位置设有动环内环6，动环的外径也为30mm，动环内环6的孔径为25mm。在动环的动环密封面5上沿周向均布有12个动压斜槽2，该动压斜槽2由动压立面1、动压坡面3和动压内侧面4构成。动压立面1为一通过动环盘面半径的平面，该平面垂直于动环密封面5，各动压斜槽2的动压内侧面4均处于同一圆周上，该圆的半径为27.5mm，动压内侧面4的弧面也垂直于静密封面5。动压坡面3从动压立面1的底部倾斜向上而与动环密封面5相交于动环密封面5的一半径上。各动压斜槽2相互间隔设置，动压立面1所在的半径与动压坡面3和动环密封面5的交线半径之间的夹角为斜槽圆心角α₁，相邻两动压斜槽2之间的静压密封面圆心角α₂，斜槽圆心角α₁大于静压密封面圆心角α₂，本实施例中，α₁=20°，α₂=10°。在相邻两动压斜槽2之间的动环密封面5上沿径向均匀分布有若干个密封面容油孔7，密封面容油孔7的孔径为90um，孔深为45um。该密封面容油孔既能产生一定的流体动压效应，又增加了密封流体的吸纳和储存效果。动压立面1是一沿半径方向布置的条状矩形面，其高度h=12um。动压斜槽2外侧槽口的宽度或槽口弧长大于动压内侧面4的宽度或其弧长。动压内侧面4两端点间的距离为宽度b₃，此处动压坡面23的坡度h/b₃；动压斜槽2槽口宽度b₁，槽口处动压坡面3的坡度h/b₁；由于b₁＞b₃，所以h/b₃＞ h/b₁，故动压坡面3是从其内侧至槽口的坡度逐渐变得平缓的螺旋面。相邻两动压斜槽2槽口端点间动环密封面5的宽度b₂；相邻两动压斜槽2内侧面端点间的动环密封面5的宽度为b₄，宽度b₂和b₄对应于静压密封面圆心角α₂。

上述举出了本实用新型的一些优选实施方式，但本实用新型并不限于此，还有许多的改进和拓展。动压立面1的高度h优先在10um—15um中选择确定；斜槽圆心角α₁与静压密封面圆心角α₂的比例α₁/α₂应在1.5—3倍中优先选择；密封面容油孔的孔径在80um—100umm中优选，其孔深则在40um—50um中选择。上述数据的选择确定，均落入本实用新型保护范围内。

Claims (5)

1.一种动压非接触式机械密封，包括动环，以及设置于动环上的动环密封面（5），其特征在于：所述动环密封面（5）上设置有动压斜槽（2），该动压斜槽（2）由动压立面（1）、动压坡面（3）和动压内侧面（4）构成；动压斜槽（2）的动压坡面（3）为螺旋面；动压斜槽（2）的斜槽圆心角α₁，两相邻动压斜槽（2）之间的动压密封面圆心角α₂，所述斜槽圆心角α₁大于动压密封面圆心角α₂；所述动环密封面（5）上设置有密封面容油孔（7）。

2.根据权利要求1所述的动压非接触式机械密封，其特征在于：所述动压斜槽（2）的槽口宽b₁大于动压内侧面（4）的宽度b₃；所述动压立面（1）垂直于动环密封面（5），该动压立面（1）为矩形面，其高度h=10um—15um。

3.根据权利要求1所述的动压非接触式机械密封，其特征在于：所述动压坡面（3）从动压立面（1）底边斜向动环密封面（5）。

4.根据权利要求1所述的动压非接触式机械密封，其特征在于：所述动压斜槽（2）的斜槽圆心角α₁与动环密封面圆心角α₂之比α₁/α₂=1.5—3。

5.根据权利要求1所述的动压非接触式机械密封，其特征在于：该密封面容油孔（7）的孔径为80um—100um，其孔深为40um—50um。