專利名稱：似珍珠鏈狀的圓環槽環帶端面機械密封結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種似珍珠鏈狀的圓環槽環帶端面機械密封結構，屬于旋轉軸的端面
密封裝置，適用于各種壓縮機、泵和釜等旋轉設備轉軸用的軸端密封裝置。
背景技術：
旋轉機械設備的轉軸密封主要采用機械密封、填料密封、油封和迷宮密封等。1885 年英國最早出現第一個機械密封專利。中國20世紀60年代初期在蘭州煉油廠最先使用機 械密封，后來自行研制機械密封，現在已經被廣泛應用于石油、化工、冶金、機械、航空和原 子能等工業中。在機械密封中，由于摩擦和攪拌產生的熱量會使密封環特別是密封端面溫 度升高，尤其對于重載的場合往往會導致密封面間介質汽化、密封環變形、密封面磨損，甚 至因溫度變化而引起熱沖擊和熱裂等。由于密封流體中可能含有一些固體顆粒，當這些固 體顆粒進入密封面之間的時候，將會引起旋轉環和靜環的嚴重磨損。美國專利5201531公 開了一種流體動壓型雙列螺旋槽端面密封裝置，存在抗干擾能力不強、易發生磨損以及僅 適于單向旋轉；中國專利200620100860. 3和200710067282. 7公開了新型變分布多孔端面 機械密封結構，盡管產生動壓效果較好，但是都還存在耐壓能力不強、抗干擾能力不強、變 形適應能力不強和高參數條件下易泄漏等不足。
發明內容
為了提高在高速重載工況下機械密封的耐壓能力、耐磨性能、穩定性從而延長使 用壽命，克服其泄漏量大，結構復雜等問題，本發明提供一種耐磨粒磨損、耐壓能力強、穩定 性好的似珍珠鏈狀的圓環槽環帶端面機械密封結構。
本發明的技術方案 似珍珠鏈狀的圓環槽環帶端面機械密封結構，包括機械密封的旋轉環和靜環，其 特征在于所述旋轉環和靜環中至少有一個密封環的端面上開有依照旋轉中心對稱的由若 干圓環槽組成似珍珠鏈狀的環帶，每個所述的圓環槽圍繞在一個圓面凸臺外，所述密封端 面上內側和外側上設有環形密封壩；同一環帶上的圓環槽之間通過周向圓弧槽連通。
進一步，所述環帶有兩條或兩條以上，所述的不同環帶上的圓環槽的半徑沿密封 介質泄漏方向逐漸減小。 進一步，不同環帶上的徑向相鄰的圓環槽之間通過連接槽連通。
進一步，外側環帶上的圓環槽與密封介質的高壓側連通。
進一步，所述圓面凸臺表面設有微孔。
或者，所述密封壩上設有微孔。 進一步，所述相鄰圓環槽環帶之間的凸臺區表面設有微孔。
再進一步，所述的連接槽沿徑向分布。 或者，所述的連接槽沿與徑向和周向都成角度的斜向分布。 本發明中所述似珍珠鏈狀圓環槽環帶的寬度為wh :0《wh《2B/3，環形密封壩的寬度為wb :0《wb《B/2，B為密封端面寬度。所述圓環槽寬一般為0. 05 2mm，圓環槽外徑 d。 一般為0. 5 5mm，相同半徑圓周上分布的圓環槽數為4 60個。所述周向圓弧槽的槽寬 為wc :0《wc《d。，所述不同環帶上的徑向相鄰圓環槽之間的連接槽的槽寬^ :0《^《d。。 所述各類型槽的槽深一般為2 30 ii m。所述微孔的邊長或直徑的范圍為20 500 ii m ;深 徑比或深度邊長比的范圍為0. 002 0. 1。 本發明所述的似珍珠鏈狀的圓環槽環帶端面機械密封結構的圓環槽形狀可以變 換為三角形、菱形、矩形、正方形、六邊形或橢圓形等型槽。本發明適用于密封常見的氣體和 液體。 本發明的優點是 1、采用似珍珠鏈狀的圓環槽環帶端面機械密封結構，可以提高密封的動壓效應， 尤其適用于低速低壓或高速工況。 2、適用范圍廣，可以通過調節圓環槽周向和徑向連通或者不連通來適應不同的工 況。 3、非開槽區設有微孔可以提高密封端面的耐磨性。
圖1為本發明實施例一端面結構圖。
圖2為本發明實施例二端面結構圖。
圖3為本發明中局部結構放大圖。
圖4為本發明實施例三端面結構圖。
圖5為本發明實施例三端面結構圖。
圖6為本發明實施例四端面結構圖。
圖7為本發明實施例五端面結構圖。
圖8為本發明實施例五端面結構圖。
圖9為本發明實施例五端面結構圖。
具體實施方式
實施例一 參照圖l，似珍珠鏈狀的圓環槽環帶端面機械密封結構，包括機械密封的旋轉環和 靜環，所述旋轉環和靜環中至少有一個密封環的端面上開有依照旋轉中心對稱的由若干個 圓環槽組成的似珍珠鏈狀的環帶，每個所述圓環槽1圍繞在一個圓面凸臺4外，所述密封端 面上內側和外側上設有環形密封壩5、7 ;同一環帶上的圓環槽1之間通過周向圓弧槽2連 通。 所述環帶有兩條或兩條以上，所述的不同環帶上的圓環槽1的半徑沿密封介質泄 漏方向逐漸減小。 不同環帶上的徑向相鄰的圓環槽1之間通過連接槽3連通。所述連接槽3沿徑向 分布。 外側環帶上的圓環槽1與密封介質的高壓側連通。
所述圓面凸臺4表面設有微孔8。
本發明中所述似珍珠鏈狀圓環槽環帶的寬度為wh :0《wh《2B/3，環形密封壩的 寬度為wb :0《wb《B/2， B為密封端面寬度。所述圓環槽寬一般為0. 05 2mm，圓環槽外 徑d。 一般為0. 5 5mm，相同半徑圓周上分布的圓環槽數為4 60個。所述周向圓弧槽的 槽寬為wc :0《wc《d。和徑向槽的槽寬^ :0《^《d。。所述各類型槽的槽深一般為2 30 ii m。所述的微孔的邊長或直徑的范圍為20 500 ii m ;深徑比或深度邊長比的范圍為 0. 002 0. 1。 本實施例適用于固體磨料含量較低的工況。開槽端面的內外密封壩5、7起到防止 固體磨料進入密封端面和停車密封的作用，端面上的圓環槽1起到產生流體動壓、提高端 面開啟力的作用，圓環槽1內凸臺4面上的微孔8起到進一步提高這種效應的作用，同時還 可以吸納部分進入端面的微細磨料，降低端面因磨粒磨損產生過早失效的可能性；連通圓 環槽1可以使端面上的壓力分布均勻，增強固體微粒子在微槽中的流動性，進一步降低磨 粒磨損對端面的損傷。當密封介質黏度較高時，密封介質側的部分或全部圓環槽1與介質 連通。 實施例二 參照圖2、圖3，本實施例與實施例一不同之處是外側環帶上的圓環槽1與密封介
質的高壓側不連通，適用于密封介質黏度較低時；其余結構和功能與實施例一相同。
實施例三 參照圖4，本實施例與實施例二不同之處在于所述相鄰圓環槽環帶之間的凸臺區 表面6設有微孔。這種結構起到進一步提高端面膜壓分布的均勻性，提高端面開啟力、進一 步吸納介質中微細顆粒的作用。當僅僅要求密封具有優良的低速低壓啟動性能時，可以只 將同半徑圓周上的圓環槽1連通，見圖5 ;當被密封介質為氣體時，可以只需連通周向上的 圓環槽l，而當被密封介質為液體時，連通徑向上的圓環槽1效果會更好。其余結構和功能 與實施例二相同。
實施例四 參照圖6，本實施例與實施例二的不同之處在于所述密封壩5、7上設有微孔8。其
余結構和功能與實施例二相同。
實施例五 參照圖7-9，本實施例的圓環槽是橢圓槽，還可以是三角形槽、菱形槽、矩形槽等型 槽。所述的連接槽沿與徑向和周向都成角度的斜向分布，見圖8、圖9，端面流體膜具有更大 的流體動壓效果，即具有更大的開啟力，同時也具有更強大的流體膜剛度，但是這種結構對 旋轉環的轉向有要求，這種結構端面密封只適合單向旋轉場合。 本說明書實施例所述的內容僅僅是對發明構思的實現形式的列舉，本發明的保護 范圍的不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發明的保護范圍也及于本領域技 術人員根據本發明構思所 夠想到的等同技術手段。
權利要求
似珍珠鏈狀的圓環槽環帶端面機械密封結構，包括機械密封的旋轉環和靜環，其特征在于所述旋轉環和靜環中至少有一個密封環的端面上開有依照旋轉中心對稱的由若干個圓環槽組成的似珍珠鏈狀的環帶，每個所述的圓環槽圍繞在一個圓面凸臺外，所述密封端面上內側和外側上設有環形密封壩；同一環帶上的圓環槽之間通過周向圓弧槽連通。
2. 根據權利要求1所述的似珍珠鏈狀的圓環槽環帶端面機械密封結構，其特征在于 所述環帶有兩條或兩條以上，所述的不同環帶上的圓環槽的半徑沿密封介質泄漏方向逐漸 減小。
3. 根據權利要求2所述的似珍珠鏈狀的圓環槽環帶端面機械密封結構，其特征在于 不同環帶上的徑向相鄰的圓環槽之間通過連接槽連通。
4. 根據權利要求3所述的似珍珠鏈狀的圓環槽環帶端面機械密封結構，其特征在于外側環帶上的圓環槽與密封介質的高壓側連通。
5. 根據權利要求4所述的似珍珠鏈狀的圓環槽環帶端面機械密封結構，其特征在于所述的圓面凸臺表面設有微孔。
6. 根據權利要求4所述的似珍珠鏈狀的圓環槽環帶端面機械密封結構，其特征在于 所述密封壩上設有微孔。
7. 根據權利要求5所述的似珍珠鏈狀的圓環槽環帶端面機械密封結構，其特征在于 所述相鄰圓環槽環帶之間的凸臺區表面設有微孔。
8. 根據權利要求6或7所述的似珍珠鏈狀的圓環槽環帶端面機械密封結構，其特征在于所述的連接槽沿徑向分布。
9. 根據權利要求6或7所述的似珍珠鏈狀的圓環槽環帶端面機械密封結構，其特征在于所述的連接槽沿與徑向和周向都成角度的斜向分布。
全文摘要
似珍珠鏈狀的圓環槽環帶端面機械密封結構，包括機械密封的旋轉環和靜環，所述旋轉環和靜環中至少有一個密封環的端面上開有依照旋轉中心對稱的由若干個圓環槽組成似珍珠鏈狀的環帶，每個所述圓環槽圍繞在一個圓面凸臺外，所述密封端面上內側和外側上設有環形密封壩；同一環帶上的圓環槽之間通過周向圓弧槽連通。本發明具有較好的耐磨性、低速低壓啟動特性和動壓特性，可適用于密封各種常見液體或氣體。
文檔編號F16J15/34GK101749431SQ20101010636
公開日2010年6月23日 申請日期2010年1月28日 優先權日2010年1月28日
發明者劉鑫, 孟祥鎧, 彭旭東, 李紀云 申請人:浙江工業大學