CN215763292U - 一种流体膜润滑机械密封结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种流体膜润滑机械密封结构，包括动环、静环以及在所述静环、动环之间形成的流体膜，在所述动环端面上环绕排列有若干流体型槽，所述流体型槽从动环一侧指向另一侧，所述流体型槽末端紧邻密封坝，相邻所述流体型槽之间为所述密封堰，所述流体型槽槽底面为疏离面，所述密封坝、密封堰上表面为亲附面。本实用新型流体膜润滑机械密封结构，流体型槽槽底面经过表面改性，疏液或疏气性越强，综合性能越好，与现有加工方式所获得的流体膜润滑非接触式机械密封相比，可以显著提升流体膜刚度，进而增强高参数工况运行稳定性。
Description
技术领域
本实用新型属于机械密封技术领域，具体涉及一种流体膜润滑机械密封结构。
背景技术
随着工业技术的发展，对于机械密封的使用条件日益严酷，对其性能提出了更高的要求，主要表现在使用温度范围广、高速化、高压化，对密封材料的要求和使用寿命也越来越严格。近几年也出现了一些新型的机械密封技术，如：表面改性技术、控制平衡比、多端面组合密封、监控密封、磁流体密封技术、纳米科技材料改性等。
密封动环的旋转运动使流体泵送到流体型槽中，在流体型槽末端形成高压区，从而使得流体膜产生较强的承载能力而保持密封端面的非接触。
现有技术中，流体型槽内表面和密封堰、密封坝的表面相同，流体完全依靠旋转形成流体膜，在转速升高时，流体膜会发生自激失稳，容易出现泄漏等问题。
实用新型内容
本实用新型针对目前的不足，提出一种流体膜润滑机械密封结构。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种流体膜润滑机械密封结构，其特征在于，包括动环、静环以及在所述静环、动环之间形成的流体膜，在所述动环端面上环绕排列有若干流体型槽，所述流体型槽从动环一侧指向另一侧，所述流体型槽末端紧邻密封坝，相邻所述流体型槽之间为所述密封堰，所述流体型槽槽底面为疏离面，所述密封坝、密封堰上表面为亲附面。
优选地，该密封结构为液膜密封结构或者干气密封结构。
优选地，对于液膜密封结构，所述疏离面为疏液微纳织构或者疏液涂层面；对于干气密封结构，所述疏离面为疏气微织构或者疏气涂层面。
优选地，所述亲附面为碳石墨表面或碳化硅表面。
优选地，所述流体型槽为螺旋槽。
优选地，所述疏离面设置在靠近所述密封坝处的部分螺旋槽槽底面上。
优选地，所述疏离面远离所述密封坝的轮廓呈中间内凹的轮廓。
上述技术方案可以得到以下有益效果：
本实用新型流体膜润滑机械密封结构，流体型槽槽底面经过表面改性，疏液或疏气性越强，综合性能越好，与现有加工方式所获得的流体膜润滑非接触式机械密封相比，可以显著提升流体膜刚度，进而增强高参数工况运行稳定性。
附图说明
图1是实施例1的动环主视图。
图2是实施例1的动环、静环、流体膜的侧视图。
图3是实施例1体现螺旋槽槽内流场流动方向的原理图。
图4是图3中螺旋槽轴向剖视图。
图5是实施例2的动环主视图。
图6是实施例3的动环主视图。
图中：
1：静环，2：动环，3、6：密封坝，4、7：密封堰，5、8：螺旋槽，51：疏离面，511：轮廓，52：周期边界。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：
实施例1
如图1-2所示，本实用新型公开了一种流体膜润滑机械密封结构，包括动环2、静环1，动环2和静环1相对，中间以流体膜作为阻隔，流体膜厚度h0。在本实施例中，密封结构为液膜密封，在动环2端面上环绕排列有若干流体型槽，流体型槽从动环内侧圈指向外侧圈，密封坝3靠近外侧圈设置，流体型槽末端紧邻密封坝3，相邻流体型槽之间为密封堰4，流体型槽槽底面为疏离面，密封坝3、密封堰4上表面为亲附面。动环外侧圈为高压侧，内侧圈为低压侧。
在本实施例中，流体型槽为螺旋槽5，在其他实施例中，流体型槽也可以是其他槽，也在本实用新型保护范围内。
由静环1和动环2形成非接触密封副，流体膜为液膜，液膜位于静环1和动环2之间，启动前，液体从外径高压侧流入密封间隙，启动后，动环2以角速度ω绕轴旋转，在离心力作用下聚集到螺旋槽5末端位置，并形成高压，阻碍外径高压侧液体向内径侧泄漏，起到密封作用。疏离面设置在全部螺旋槽5槽底面上，如图3、4所示，疏离面轮廓511和螺旋槽侧壁齐平，螺旋槽5内的液体在螺旋槽5槽底面疏离面51的作用下，更容易向槽根处聚集，并溢流到液膜层，流向周期边界52，而密封坝3和密封堰4上表面正对液膜层，且密封坝3、密封堰4的上表面为亲附面，从螺旋槽5内溢流出来的液体有流向密封坝3、密封堰4上表面的趋势，在疏离面的“推”和亲附面的“拉”两者作用下，液体更容易流向液膜层，更容易实现密封。
在本实施例中，螺旋槽5底经处理后为疏液表面，疏水、疏油简称为疏液，处理方法包括：表面加工疏液微纳织构、涂覆疏液涂层等。
在本实施例中，亲附面为碳石墨表面或碳化硅或碳化钨表面，常规加工获得的碳石墨和碳化硅或碳化钨密封环端面多为亲液表面，可通过提高表面光洁度、控制研磨方向等方式进一步提高其亲液性。
值得一提的是，加工疏离面和亲附面时，保证螺旋槽的槽深h g与处理前一致。本实用新型可以在螺旋角α等槽型参数与操作参数组合最优的基础上，进一步提升液膜密封综合性能。
实施例2
如图5所示，在其他特征和实施例1相同的情况下，在本实施例中，疏离面设置在部分螺旋槽5槽底面上，具体地，在本实施例中，疏离面51设置在靠近密封坝3处的部分螺旋槽5槽底面上，即槽根位置，液体可以在启动前从外径高压侧流入密封间隙，在运行过程中如果内径侧有阻塞液，在离心力的作用下也会进入密封间隙，在具有部分疏离面的螺旋槽5槽底面的作用下，螺旋槽5内的液体更容易向槽根聚集，形成局部高压，阻碍外径高压侧液体向内径低压侧泄漏，此外还可以在提升液膜刚度的同时消除或减小液膜空化，避免空化引起的密封失效问题。
疏离面51远离密封坝3的轮廓呈中间内凹的轮廓，此处“内凹”指向内径侧凹陷，流到疏离面51边缘的液体绕疏离面51轮廓流动，恰可以沿着螺旋槽侧壁向上攀爬溢流。
在其他实施例里，疏离面51位于螺旋槽槽根位置，且远离密封坝3的轮廓呈中间外凸的轮廓，此处“外凸”指向外径侧凸起，也在本实用新型的保护范围内。
实施例3
如图6所示，在其他特征和实施例1、2相同的情况下，在本实施例中，密封结构为干气密封结构，与液膜密封一样，也由静环和动环形成非接触密封副，流体膜为气膜，气膜位于动环和静环之间，动环以角速度ω绕轴旋转，动环端面开设流体型槽。流体型槽从动环外侧圈指向内侧圈，密封坝6靠近内侧圈设置，流体型槽末端紧邻密封坝，相邻流体型槽之间为密封堰7。
在本实施例中，流体型槽为螺旋槽8，在其他实施例中，也可以是其他槽，也在本实用新型保护范围内。
其中螺旋槽8底面处理为疏气表面，处理方法包括：表面加工疏气（超亲液）微织构、涂覆疏气（超亲液）涂层等。
以上所述均为本实用新型的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的原理前提下，对本实用新型的各种等价形式的修改均属于本申请所附权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种流体膜润滑机械密封结构，其特征在于：包括动环、静环以及在所述静环、动环之间形成的流体膜，在所述动环端面上环绕排列有若干流体型槽，所述流体型槽从动环一侧指向另一侧，所述流体型槽末端紧邻密封坝，相邻所述流体型槽之间为密封堰，所述流体型槽槽底面为疏离面，所述密封坝、密封堰上表面为亲附面。
2.根据权利要求1所述的一种流体膜润滑机械密封结构，其特征在于：该密封结构为液膜密封结构或者干气密封结构。
3.根据权利要求2所述的一种流体膜润滑机械密封结构，其特征在于：对于液膜密封结构，所述疏离面为疏液微纳织构或者疏液涂层面；对于干气密封结构，所述疏离面为疏气微织构或者疏气涂层面。
4.根据权利要求1所述的一种流体膜润滑机械密封结构，其特征在于：所述亲附面为碳石墨表面或碳化硅表面。
5.根据权利要求1所述的一种流体膜润滑机械密封结构，其特征在于：所述流体型槽为螺旋槽。
6.根据权利要求5所述的一种流体膜润滑机械密封结构，其特征在于：所述疏离面设置在靠近所述密封坝处的部分螺旋槽槽底面上。
7.根据权利要求6所述的一种流体膜润滑机械密封结构，其特征在于：所述疏离面远离所述密封坝的轮廓呈中间内凹的轮廓。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN114922978A (zh) * | 2022-06-13 | 2022-08-19 | 江苏海洋大学 | 一种具有超亲气、超滑及导流特性的液膜密封环及其加工方法 |
| CN115875457A (zh) * | 2022-12-01 | 2023-03-31 | 浙江工业大学 | 一种带疏液功能表面的天然气干气密封环结构 |
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