專利名稱：傾斜式方向性微孔端面機械密封結構的制作方法
技術領域：
本實用新型專利涉及端面機械密封結構設計技術領域，具體是指傾斜式方向性微
孔端面機械密封結構，適用于各種壓縮機、泵和釜攪拌器等旋轉機械轉軸的軸端密封裝置。
背景技術：
機械密封是防止旋轉式流體機械軸端泄露的主要手段，隨著石化等行業的快速發 展，要求機械密封向高參數發展，具有更高的穩定性和可靠性以及更長的使用壽命。20世紀 90年代以來，以約翰 克蘭公司為代表的國內外密封公司相繼推出了單向螺旋槽、單向人 字螺旋槽、單向Y形螺旋槽、單向L形螺旋槽、單向圓弧槽、雙向T形槽、雙向U形槽、雙向樹 形槽等端面形式的密封，實現了非接觸機械密封形式，廣泛應用于離心壓縮機和泵類轉軸 的軸端密封裝置上。但是，上述機械密封一般都存在啟動或停車性能較差或密封性能受擾 動易于出現不穩定的現象，并且防固體顆粒能力有限，不能很好地適應于易汽化結晶、固體 顆粒含量較高或高操作參數等場合。為此，人們將目光轉向近年來發展迅速的表面紋理技 術，利用表面微結構的減摩耐磨作用提高密封端面的耐磨性和使用壽命。Etsion I.最先發 明了一種多(微)孔端面密封應用于泵類液體軸封裝置。目前國內外已有多項此類專利， 但是由于目前專利中所設計微孔的流體動壓效應有限，使機械密封流體膜的承載能力或端 面保持非接觸的能力有限，容易發生端面的接觸磨損，很大程度上抵消了微孔的減磨優勢， 造成起停效果差、端面磨損、使用壽命短。
發明內容為了克服已有技術中密封的防固體顆粒能力、流體動壓效應有限，使得低壓條件 下啟停效果差，使用壽命短，尤其是應用于含有固體顆粒的介質、氣體介質時，密封可靠性 差的不足，本實用新型提供一種能應用于各種條件的介質，增強了微孔流體動壓效應，充分 發揮微孔端面的減磨優勢，使得密封啟停效果好，可頻繁啟動，可靠性高，使用壽命長的傾 斜式方向性微孔端面機械密封結構。 本實用新型的技術方案 傾斜式方向性微孔端面機械密封結構，包括機械密封的動環、靜環，所述動環和靜 環的端面的一側為高壓側即上游，所述動環和靜環的端面的另一側為低壓側即下游，所述 動環或靜環端面上開有微孔環帶，所述微孔環帶設在端面上游，所述微孔環帶的下游設有 一連續的環形密封壩，其特征在于所述微孔的長軸與通過微孔中心的密封端面直徑具有 傾斜角度。 進一步，所述微孔依照旋轉中心對稱分布。 進一步，所述密封端面沿徑向方向均布有多個微孔。 進一步，所述微孔的長軸和短軸比的取值范圍為1 50 ;所述微孔短軸長度范圍 為10 1000 ii m ;所述微孔深度為1 50 ii m ;所述微孔的面積密度范圍為0. 05 0. 5 ; 所述密封壩的徑向寬度范圍為0. 1 10mm。
3[0009] 本實用新型中的微孔的形狀可以為橢圓形、長方形、菱形、半橢圓形、三角形等規
則圖形，但須具有明顯的方向性。 本實用新型的工作原理 所述微孔方向性傾斜使得由上游高壓產生的壓力流在進入微孔后，在切向轉速剪 切作用下，一部分流體將沿著微孔長軸方向流動，并且由于微孔長軸方向大于短軸方向，即 微孔的方向性增加了流體在微孔區的流程，使得流體流量沿長軸方向不斷累積，并受到不 斷壓縮，壓力逐漸提高，形成明顯的動壓效應，每個單孔的開啟力得到提高，形成微型動壓 槽，從而提高了整個密封端面的動壓開啟力。在低壓啟動時，可以快速分離密封端面摩擦 副，減少密封端面的接觸摩擦，明顯改善起停效果。 微孔環帶設在端面上游，可以很好的阻止固體顆粒進入密封端面，當有微量顆粒 進入端面之后，微孔可以起到吸納作用，有效發揮微孔的防固體顆粒的能力，減磨耐磨能力 提高，使該密封可以應用于含固體顆粒濃度較高的場合。同時，特有的傾斜式方向性微孔結 構，大大提高端面間流體動壓效應，提供了保持端面非接觸的最大能力，增大了密封的軸向 剛度，從而使該密封的抗十擾能力或穩定性及在低壓條件下的啟動或停車性能優于一般螺 旋槽流體動壓機械密封。 本實用新型的有益效果主要表現在1、密封端面上獨特的傾斜式方向性微孔結 構，大大提高了微孔端面的流體動壓效應，使得密封低壓條件下啟停效果好；2、通過設置微 孔的孔深可以應用于液體介質和氣體介質，可以充分發揮微孔防固體顆粒的能力和優勢； 3、增強的流體動壓效應實現了密封的非接觸、耐磨損，延長了使用壽命，提高了密封的可靠 性。
圖1是本實用新型的端面結構示意圖。 圖2是本實用新型的微孔結構放大圖。 圖3是本實用新型的密封實施結構示意圖。
具體實施方式參照圖l-3，傾斜式方向性微孔端面機械密封結構，包括機械密封的動環3、靜環
4，所述動環3和靜環4的端面的一側為高壓側即上游，所述動環3和靜環4的端面的另一側
為低壓側即下游，所述動環3或靜環4端面上開有微孔環帶，所述微孔環帶設在端面上游，
所述微孔環帶的下游設有一連續的環形密封壩2，所述微孔1的長軸12與通過微孔1中心
的密封端面直徑13具有傾斜角度。 所述微孔1依照旋轉中心對稱分布。 所述密封端面沿徑向方向均布有多個微孔。 所述微孔1的長軸12和短軸11比的取值范圍為1 50 ;所述微孔1短軸11長 度范圍為10 1000iim;所述微孔1深度為1 50iim ;所述微孔1的面積密度范圍為 0. 05 0. 5 ;所述密封壩2的徑向寬度范圍為0. 1 10mm。 所述微孔1的形狀可以為橢圓形、長方形、菱形、半橢圓形、三角形等規則圖形，但 須具有明顯的方向性。
4[0022] 本說明書實施例所述的內容僅僅是對實用新型構思的實現形式的列舉，本實用新 型的保護范圍的不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本實用新型的保護范圍也 及于本領域技術人員根據本實用新型構思所能夠想到的等同技術手段。
權利要求傾斜式方向性微孔端面機械密封結構，包括機械密封的動環、靜環，所述動環和靜環的端面的一側為高壓側即上游，所述動環和靜環的端面的另一側為低壓側即下游，所述動環或靜環端面上開有微孔環帶，所述微孔環帶設在端面上游，所述微孔環帶的下游設有一連續的環形密封壩，其特征在于所述微孔的長軸與通過微孔中心的密封端面直徑具有傾斜角度。
2. 根據權利要求1所述的傾斜式方向性微孔端面機械密封結構，其特征在于所述微 孔依照旋轉中心對稱分布。
3. 根據權利要求1或2所述的傾斜式方向性微孔端面機械密封結構，其特征在于所 述密封端面沿徑向方向均布有多個微孔。
4. 根據權利要求3所述的傾斜式方向性微孔端面機械密封結構，其特征在于所述微 孔的長軸和短軸比的取值范圍為1 50 ;所述微孔短軸長度范圍為10 1000 il m ;所述 微孔深度為1 50 il m ;所述微孔的面積密度范圍為0. 05 0. 5 ;所述密封壩的徑向寬度范圍為0. 1 10mm。
專利摘要傾斜式方向性微孔端面機械密封結構，包括機械密封的動環、靜環，所述動環和靜環的端面的一側為高壓側即上游，所述動環和靜環的端面的另一側為低壓側即下游，所述動環或靜環端面上開有微孔環帶，所述微孔環帶設在端面上游，所述微孔環帶的下游設有一連續的環形密封壩，所述微孔的長軸與通過微孔中心的密封端面直徑具有傾斜角度。本實用新型的有益效果大大提高了微孔端面的流體動壓效應，使得密封低壓條件下啟停效果好；通過設置微孔的孔深可以應用于液體介質和氣體介質，可以充分發揮微孔防固體顆粒的能力和優勢；實現了密封的非接觸、耐磨損，延長了使用壽命，提高了密封的可靠性。
文檔編號F16J15/16GK201521637SQ200920198889
公開日2010年7月7日 申請日期2009年10月16日 優先權日2009年10月16日
發明者彭旭東, 白少先 申請人:浙江工業大學