CN219432433U - 双旋向内压式流体动压槽非接触式机械密封环 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种双旋向内压式流体动压槽的非接触式机械密封环，在密封端面内径沿周向等间距的分布若干个相同的流体动压槽单元，每个动压槽单元包括左侧收敛飞翼槽、右侧收敛飞翼槽和一段中间进气槽，左、右侧收敛飞翼槽关于中间进气槽左右对称布置，每个收敛槽的槽边线由三条圆弧线构成，左、右侧收敛飞翼槽大小及结构相同，中间进气槽是一段锥形槽，锥形槽的两腰分别与左侧收敛飞翼槽、右侧收敛飞翼槽的侧面连通，形成一个组合式双旋向流体动压槽，双旋向内压式流体动压槽的两个对称收敛槽设计可以增强密封流体静压效应、降低密封环的开启转速，同时也可以减小泄漏量，以适应低速下的运行。
Description
技术领域
本实用新型属于流体密封技术领域，尤其是一种双旋向内压式流体动压槽非接触式机械密封环。
背景技术
干气密封核心关键点就是流体低压槽，传统的螺旋槽为外压结构，即流体只能从外圆往内径流动，不能满足内压式干气密封流体从内径往外圆流动的需求；同时螺旋槽为非对称结构，只能往一个方向泵送流体，不允许双向旋转，如果旋向错误，就会导致密封元件严重损坏；螺旋槽需要较高的转速才能产生流体动压效应，才能形成稳定的间隙，不适合低速设备；在相同的条件下，螺旋槽泄漏量较大，不能满足低泄漏量的要求。
实用新型内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种双旋向内压式流体动压槽非接触式机械密封环。
为实现上述实用新型目的，本实用新型技术方案如下：
一种双旋向内压式流体动压槽非接触式机械密封环，在密封端面内径沿周向等间距的分布若干个相同的流体动压槽单元，每个动压槽单元包括左侧收敛飞翼槽2、右侧收敛飞翼槽3和一段中间进气槽1，左侧收敛飞翼槽2、右侧收敛飞翼槽3关于中间进气槽1左右对称布置，每个收敛飞翼槽的槽边线由三条圆弧线构成，左侧收敛飞翼槽2、右侧收敛飞翼槽3大小及结构相同，中间进气槽1是一段锥形槽，锥形槽的下底11位于密封端面内径且上底12宽度小于下底11宽度，锥形槽开口沿密封端面内径向外径的方向逐渐减小，锥形槽的两侧腰线13分别与左侧收敛飞翼槽2、右侧收敛飞翼槽3的侧面连通，形成一个组合式双旋向流体动压槽，即该流体动压槽即能顺时针旋转也能逆时针旋转。
作为优选方式，设沿密封端面内径向外径的径向为从下到上的方向，每个收敛槽的槽边线包括上方的第一圆弧线段4、下方的第三圆弧线段6、连接在第一圆弧线段4和第三圆弧段6之间的第二圆弧线段5，第一圆弧线段4向上凹陷、第三圆弧线段6向上凸起。
作为优选方式，流体动压槽单元沿垂直于端面的方向向内部垂直刻槽得到，中间进气槽深度比左侧收敛飞翼槽2、右侧收敛飞翼槽3的槽深大3～5μm。
作为优选方式，在密封端面内径沿周向等间距的分布8～24个相同的流体动压槽单元。
作为优选方式，所述的锥形槽两侧腰线13之间的夹角为8～10°。
作为优选方式，过所述第一圆弧线段4与锥形槽腰线相连的端点处的第一圆弧线段4的切线与腰线13的夹角为55°。
作为优选方式，过所述第三圆弧线段6与锥形槽腰线相连的端点处的第三圆弧线段6的切线与腰线13的夹角为45°。
作为优选方式，所述第一圆弧线段4弧长对应的圆心角为28～30°。
作为优选方式，所述第三圆弧线段6弧长对应的圆心角为28～30°。
所有的这些形状、角度、槽单元个数等的优选设定的目的是：匹配合理的流体动压槽参数，使密封环能够在低速低压下形成稳定的气膜，能够脱开实现非接触运行，同时降低泄漏量。
本实用新型的工作方法为：工作时，非接触式机械密封环双向旋转，既能顺时针旋转，又能逆时针旋转，该密封环上的流体动压槽结构对称，收敛飞翼槽的收敛形状增强了密封环的流体静压效应，降低了密封环的开启转速和开启压力，在压力、温度、转速、密封气组分相同的条件下，非接触式机械密封环的泄漏量更小，更适合≤100rpm的低转速和0～1.0MPa的低压工况。
本实用新型的原理为：密封环正常工作时一个动环和一个静环配对使用，流体动压槽单元的收敛飞翼槽刻在动环或者静环上，工作的时候通过这流体动压槽形成气膜，使动环和静环分离，通过设计流体动压槽合理的形状、面积分配和角度，使密封环工作时流体进入槽内被压缩，压力不断升高，最终使密封环与其相配对的密封环分离，形成间隙，实现密封环的非接触运行。
本实用新型的有益效果为：本实用新型双旋向内压式流体动压槽的两个对称收敛槽设计，允许密封环双向旋转(顺时针和逆时针旋转)，通过槽的面积和角度的匹配设计，增强密封环产生的流体静压效应15％～20％、降低密封环的开启转速至0rpm，即可以实现静态非接触，同时也可以减小泄漏量30％以上，以适应低速低压运行工况。
附图说明
图1是本实用新型的双旋向内压式流体动压槽非接触式机械密封环的结构示意图；
图2是图1中的流体动压槽单元的局部放大图A；
1为中间进气槽，11为下底，12为上底，13为腰线，2为左侧收敛飞翼槽，3为右侧收敛飞翼槽，4为第一圆弧线段，5为第二圆弧线段，6为第三圆弧线段。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。
本实施例提供一种双旋向内压式流体动压槽非接触式机械密封环，在密封端面内径沿周向等间距的分布若干个相同的流体动压槽单元，每个动压槽单元包括左侧收敛飞翼槽2、右侧收敛飞翼槽3和一段中间进气槽1，左侧收敛飞翼槽2、右侧收敛飞翼槽3关于中间进气槽1左右对称布置，每个收敛飞翼槽的槽边线由三条圆弧线构成，左侧收敛飞翼槽2、右侧收敛飞翼槽3大小及结构相同，中间进气槽1是一段锥形槽，锥形槽的下底11位于密封端面内径且上底12宽度小于下底11宽度，锥形槽开口沿密封端面内径向外径的方向逐渐减小，锥形槽的两侧腰线13分别与左侧收敛飞翼槽2、右侧收敛飞翼槽3的侧面连通，形成一个组合式双旋向流体动压槽，即该流体动压槽即能顺时针旋转也能逆时针旋转。
设沿密封端面内径向外径的径向为从下到上的方向，每个收敛槽的槽边线包括上方的第一圆弧线段4、下方的第三圆弧线段6、连接在第一圆弧线段4和第三圆弧段6之间的第二圆弧线段5，第一圆弧线段4向上凹陷、第三圆弧线段6向上凸起。
流体动压槽单元沿垂直于端面的方向向内部垂直刻槽得到，中间进气槽深度比左侧收敛飞翼槽2、右侧收敛飞翼槽3的槽深大3～5μm。
在一些实施例中，在密封端面内径沿周向等间距的分布8～24个相同的流体动压槽单元。
在一些实施例中，所述的锥形槽两侧腰线13之间的夹角为8～10°。
在一些实施例中，过所述第一圆弧线段4与锥形槽腰线相连的端点处的第一圆弧线段4的切线与腰线13的夹角为55°。
在一些实施例中，过所述第三圆弧线段6与锥形槽腰线相连的端点处的第三圆弧线段6的切线与腰线13的夹角为45°。
在一些实施例中，所述第一圆弧线段4弧长对应的圆心角为28～30°。
在一些实施例中，所述第三圆弧线段6弧长对应的圆心角为28～30°。
在一些实施例中，所述第二段圆弧5与第一段圆弧4和第三段圆弧6相互连接。
本实施例的工作方法为：工作时，非接触式机械密封环双向旋转，既能顺时针旋转，又能逆时针旋转，该密封环上的流体动压槽结构对称，收敛飞翼槽的收敛形状增强了密封环的流体静压效应，降低了密封环的开启转速和开启压力，在压力、温度、转速、密封气组分相同的条件下，非接触式机械密封环的泄漏量更小，更适合≤100rpm的低转速和0～1.0MPa的低压工况。
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种双旋向内压式流体动压槽非接触式机械密封环，其特征在于：在密封端面内径沿周向等间距的分布若干个相同的流体动压槽单元，每个动压槽单元包括左侧收敛飞翼槽(2)、右侧收敛飞翼槽(3)和一段中间进气槽(1)，左侧收敛飞翼槽(2)、右侧收敛飞翼槽(3)关于中间进气槽(1)左右对称布置，每个收敛飞翼槽的槽边线由三条圆弧线构成，左侧收敛飞翼槽(2)、右侧收敛飞翼槽(3)大小及结构相同，中间进气槽(1)是一段锥形槽，锥形槽的下底(11)位于密封端面内径且上底(12)宽度小于下底(11)宽度，锥形槽开口沿密封端面内径向外径的方向逐渐减小，锥形槽的两侧腰线(13)分别与左侧收敛飞翼槽(2)、右侧收敛飞翼槽(3)的侧面连通，形成一个组合式双旋向流体动压槽，即该流体动压槽即能顺时针旋转也能逆时针旋转。
2.根据权利要求1所述的双旋向内压式流体动压槽非接触式机械密封环，其特征在于：设沿密封端面内径向外径的径向为从下到上的方向，每个收敛槽的槽边线包括上方的第一圆弧线段(4)、下方的第三圆弧线段(6)、连接在第一圆弧线段(4)和第三圆弧线段(6)之间的第二圆弧线段(5)，第一圆弧线段(4)向上凹陷、第三圆弧线段(6)向上凸起。
3.根据权利要求1所述的双旋向内压式流体动压槽非接触式机械密封环，其特征在于：流体动压槽单元沿垂直于端面的方向向内部垂直刻槽得到，中间进气槽深度比左侧收敛飞翼槽(2)、右侧收敛飞翼槽(3)的槽深大3～5μm。
4.根据权利要求1所述的双旋向内压式流体动压槽非接触式机械密封环，其特征在于：在密封端面内径沿周向等间距的分布8～24个相同的流体动压槽单元。
5.根据权利要求1所述的双旋向内压式流体动压槽非接触式机械密封环，其特征在于：所述的锥形槽两侧腰线(13)之间的夹角为8～10°。
6.根据权利要求2所述的双旋向内压式流体动压槽非接触式机械密封环，其特征在于：过所述第一圆弧线段(4)与锥形槽腰线相连的端点处的第一圆弧线段(4)的切线与腰线(13)的夹角为55°。
7.根据权利要求2所述的双旋向内压式流体动压槽非接触式机械密封环，其特征在于：过所述第三圆弧线段(6)与锥形槽腰线相连的端点处的第三圆弧线段(6)的切线与腰线(13)的夹角为45°。
8.根据权利要求2所述的双旋向内压式流体动压槽非接触式机械密封环，其特征在于：所述第一圆弧线段(4)弧长对应的圆心角为28～30°。
9.根据权利要求2所述的双旋向内压式流体动压槽非接触式机械密封环，其特征在于：所述第三圆弧线段(6)弧长对应的圆心角为28～30°。
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