CN211852803U - 一种机械密封端面结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种机械密封端面结构，包括：密封端面，其用于实现密封，在所述密封端面的周向上设有多个沿径向对称设置的端面槽；端面槽，其具有对称设置的且与位于高压侧连通的螺旋槽、位于低压侧的分流槽、连接所述螺旋槽和分流槽的连接槽。通过设置端面槽，使得密封端面能够在正向旋转或反向旋转时均能够让流体在所述端面槽内进行连续压缩，形成具有一定压力的稳定的流体膜，有利于增加密封性能。螺旋槽可以实现密封流体的泵入和泵出效应，有助于对于密封部件的冷却；分流槽可以起到良好的润滑效果，增大密封端面的开启力，保证密封端面的非接触；连接槽具有良好的导流效应，提高密封运转的稳定性；并且端面槽结构简单，制造工艺方便。

Description

一种机械密封端面结构

技术领域

本实用新型属于机械端面密封技术领域，具体涉及一种机械密封端面结构。

背景技术

机械密封作为一种轴端密封装置，已在各种流体机械和设备中得到广泛应用。虽然其不属于具有决定性意义的技术领域，但是密封性能的好坏可能决定设备了能否运行。为了适应高参数工况的密封要求，延长机械密封使用寿命，其中的一种有效方法是在密封环端面开设具有一定结构形状的凹槽，通过密封环端面间的流体动压效应改善密封端面润滑，将密封环之间的固体摩擦转换为端面的流体摩擦，即非接触式机械密封。

目前的端面槽型结构根据旋转轴旋转方向的适用性可分为单向旋转和双向旋转两种类型。由于实际工程中的设备轴经常出现正、反双向旋转，因此需要在密封环端面开设具有对称结构的槽型来满足该要求。而现有双向旋转密封环槽型结构加工和制造工艺难度较大，同时在低速、高载荷情况下其磨损量和开启力还有待进一步改善。

发明内容

本实用新型针对现有技术中存在的上述问题，提供一种机械密封端面结构，可在密封端面之间形成连续、稳定的流体膜，流体膜将动环的密封端面和静环的密封端面隔开，在保证密封性能的同时改善了密封端面润滑状态，减少了摩擦磨损，保证了双向旋转机械密封的安全可靠运行；并且端面槽结构简单，制造工艺方便。

为达到上述技术目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种机械密封端面结构，包括：

密封端面，其用于实现密封，在所述密封端面的周向上设有多个沿径向对称设置的端面槽；

端面槽，其具有对称设置的且与位于高压侧连通的螺旋槽、位于低压侧的分流槽、连接所述螺旋槽和分流槽的连接槽。

进一步的，所述分流槽为月牙形，所述分流槽在具有向内凸的且相交设置的内曲线和外曲线。

进一步的，所述螺旋槽具有正向布置的第一单螺旋槽、以及与所述第一单螺旋槽对称并反向布置的第二单螺旋槽。

进一步的，所述第一单螺旋槽和第二单螺旋槽在向内的方向上逐渐靠近并相连通。

进一步的，所述第一单螺旋槽和第二单螺旋槽均为同螺旋角度的间隔设置的两条螺旋线形成的。

进一步的，所述分流槽的宽度大于所述连接槽的宽度。

进一步的，所述连接槽在内外方向的宽度相等，所述连接槽的宽度等于所述第一单螺旋槽和第二单螺旋槽的宽度之和。

进一步的，所述螺旋槽的螺旋角为15~40°，所述螺旋槽的宽度为2~10mm。

进一步的，所述内曲线的半径为10~40mm，所述内曲线的圆心角为30~60°。

进一步的，所述外曲线的半径为5~20mm，所述外曲线的圆心角为90~150°。

本实用新型提供的一种机械密封端面结构，通过在密封端面设置多个径向对称设置的端面槽，使得密封端面能够在正向旋转或反向旋转时均能够让流体在所述端面槽内进行连续压缩，形成具有一定压力的稳定的流体膜，有利于增加密封性能，并且避免对于密封端面的磨损、甚至破坏；并且在正反向旋转时均可以产生有效动压效果保证密封端面打开，提高密封的综合性能、使用效果和寿命。螺旋槽可以实现密封流体的泵入和泵出效应，有助于对于密封部件的冷却；分流槽可以起到良好的润滑效果，增大密封端面的开启力，保证密封端面的非接触；连接槽具有良好的导流效应，提高密封运转的稳定性；并且端面槽结构简单，制造工艺方便。

结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1为本实用新型所提出的可双向旋转的机械密封端面结构的一个实施例的结构示意图；

图2为图1中一个端面槽处的结构示意图；

图3为图1中另一个端面槽处的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。在本发明的描述中，需要说明的是，术语以靠近密封端面的中心为“内”、反之为“外”。术语仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参阅图1-图3，是本实用新型所提出的可双向旋转的机械密封端面结构的一个实施例，机械密封具有相配合密封的动环和静环，动环和静环相靠近的一端均设有密封端面，动环上的密封端面和静环上的密封端面通过接触式或非接触式来实现密封。

可双向旋转的机械密封端面结构包括密封端面10，密封端面10可以位于静环上、也可以位于动环上。在密封端面10的周向上设有多个端面槽1，端面槽1沿径向对称设置，端面槽1具有对称设置的螺旋槽11、分流槽12和连接槽13，螺旋槽11位于高压侧，分流槽12位于的低压侧，连接槽13连接螺旋槽11和分流槽12，密封端面10的外径侧为高压侧，内径侧为低压侧。

通过在密封端面10设置多个径向对称设置的端面槽1，使得密封端面10能够在正向旋转或反向旋转时均能够让流体在端面槽1内进行连续压缩，形成具有一定压力的稳定的流体膜，有利于增加密封性能，并且避免对于密封端面10的磨损、甚至破坏；并且在正反向旋转时均可以产生有效动压效果保证密封端面10打开，提高密封的综合性能、使用效果和寿命。螺旋槽11可以实现密封流体的泵入和泵出效应，有助于对于密封部件的冷却；分流槽12可以起到良好的润滑效果，增大密封端面的开启力，保证密封端面10的非接触；连接槽13具有良好的导流效应，提高密封运转的稳定性；并且端面槽1的结构简单，利于加工制造，制造工艺方便。

在密封端面10的周向均匀分布多个端面槽1，在密封端面10设置6~12个端面槽1。分流槽12为月牙形，分流槽12具有在远离端面槽1的对称轴的方向上的逐渐变窄，形成渐缩式结构可以形成压力楔，增大密封端面的开启力，增加稳压效果，保证密封端面10的非接触式密封。

分流槽12具有向内凸的内曲线121和外曲线122，分流槽12为由内曲线121和外曲线122相交所围成的区域。内曲线121和外曲线122可以采用圆弧形，或者椭圆弧形；优选设置内曲线121和外曲线122为圆弧形，内曲线121的半径R1为10 mm ~40mm，内曲线121的圆心角α为30°~60°；外曲线122的半径R2为5 mm ~20mm，外曲线122的圆心角β约为90°~150°。

螺旋槽11的外端与密封端面10的外侧连通，实现螺旋槽11对于流体的泵入和泵出，有助于对于密封部件的冷却；螺旋槽11的螺旋角γ约为15~40°，螺旋槽11具有正向布置的第一单螺旋槽111、以及与第一单螺旋槽111对称设置的第二单螺旋槽112，第二单螺旋槽112反向布置。第一单螺旋槽111和第二单螺旋槽112在向内的方向上逐渐靠近并相连通，使得流体可以流经第一单螺旋槽111和第二单螺旋槽112后汇合，并流向连接槽13，保证了在密封端面10正转或反转时均能形成稳定的液膜。

第一单螺旋槽111为同螺旋角度的间隔设置的第一螺旋线1111和第一螺旋线1112形成的，第一螺旋线1111和第二螺旋线1112之间的距离为第一单螺旋槽111的宽度，螺旋槽11的宽度就是第一螺旋线1111或第二螺旋线1112的宽度；优选设置第一单螺旋槽111的宽度W1为2 mm ~10mm，第一单螺旋槽111的深度为5 mm ~20μm。第二单螺旋槽也是同螺旋角度的间隔设置的两条螺旋线形成的，第一单螺旋槽111的宽度和第二单螺旋槽112的宽度相等，第一单螺旋槽111的深度和第二单螺旋槽112的深度相等。

连接槽13为矩形槽，连接槽13在内外方向的宽度相等，连接槽13的宽度为连接槽13在端面槽的中线心垂直方向上的尺寸。优选设置，连接槽13的宽度等于第一单螺旋槽111和第二单螺旋槽112的宽度之和，有利于将第一单螺旋槽111和第二单螺旋槽112内的流体顺畅的导流到连接槽13内，保证对于端面槽1的流体供给，保证液膜密封的稳定性。连接槽13的宽度W2为2 mm ~10mm。

分流槽12的宽度大于连接槽13的宽度，有利于增加分流槽12内的压力，并且在远离的对称轴的方向上的逐渐变窄，形成压力楔，增大密封端面的开启力，增大密封端面的开启力，有利于形成稳定厚度的液面，增加润滑效果，保证密封端面10的非接触式密封。

螺旋槽11的槽深与连接槽13的槽深相等，分流槽12的槽深小于或者连接槽13的槽深；螺旋槽11的槽深5μm ~20μm，分流槽12的槽深为3μm ~18μm。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种机械密封端面结构，其特征在于，包括：

密封端面，其用于实现密封，在所述密封端面的周向上设有多个沿径向对称设置的端面槽；

端面槽，其具有对称设置的且与位于高压侧连通的螺旋槽、位于低压侧的分流槽、连接所述螺旋槽和分流槽的连接槽。

2.根据权利要求1所述的机械密封端面结构，其特征在于，所述分流槽为月牙形，所述分流槽在具有向内凸的且相交设置的内曲线和外曲线。

3.根据权利要求1所述的机械密封端面结构，其特征在于，所述螺旋槽具有正向布置的第一单螺旋槽、以及与所述第一单螺旋槽对称并反向布置的第二单螺旋槽。

4.根据权利要求3所述的机械密封端面结构，其特征在于，所述第一单螺旋槽和第二单螺旋槽在向内的方向上逐渐靠近并相连通。

5.根据权利要求3所述的机械密封端面结构，其特征在于，所述第一单螺旋槽和第二单螺旋槽均为同螺旋角度的间隔设置的两条螺旋线形成的。

6.根据权利要求3所述的机械密封端面结构，其特征在于，所述连接槽在内外方向的宽度相等，所述连接槽的宽度等于所述第一单螺旋槽和第二单螺旋槽的宽度之和。

7.根据权利要求1至6任一项所述的机械密封端面结构，其特征在于，所述分流槽的宽度大于所述连接槽的宽度。

8.根据权利要求1至6任一项所述的机械密封端面结构，其特征在于，所述螺旋槽的螺旋角为15~40°，所述螺旋槽的宽度为2~10mm。

9.根据权利要求2所述的机械密封端面结构，其特征在于，所述内曲线的半径为10~40mm，所述内曲线的圆心角为30~60°。

10.根据权利要求2所述的机械密封端面结构，其特征在于，所述外曲线的半径为5~20mm，所述外曲线的圆心角为90~150°。

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