[发明专利]核主泵动静压结合斜直线槽机械密封结构

说明书

技术领域

本发明属于机械工程中机械密封领域，涉及旋转轴的端面密封装置，特别涉及核主泵动静压结合斜直线槽机械密封结构。

背景技术

共知的流体动、静压结合型端面机械密封装置，还存在不足，例如出于其结构中槽深相等，所以在一定工况下，流体膜厚度不足，或者在一定流体膜厚度下流体膜的刚度不足，造成密封装置性能不稳定。

“上游泵送”机械密封的概念，最早由J Sedy提出，并申请了“高压上游泵送密封”专利。1984年，美国J P Netzel在国际泵流研讨会上，正式明确了上游泵送的概念，即利用密封面上开流槽将下游少量泄漏流体泵送回上游。1984年，以色列的Etsion教授提出了非接触式机械密封的概念，发明了圆叶槽机械密封。其学生Lipschitz A在次年提出了零泄漏成膜端面密封的新概念，发明了径向直叶槽机械密封。原理是通过表面的改形产生剪切流，抵抗压差流，属于上游泵送范围。其原理是：端面开设的流体动压槽在旋转条件下，通过液体的黏性剪切作用把液体泵入密封端面之间，使液膜的压力增加并把两密封端面分开。

干运转气体密封是开槽技术用于气体密封。原理是：动环端面外侧开有动压槽，动环运转时，流体动压槽把外径侧的高压隔离气休泵人密封端面之间，由外径至槽径处气膜压力逐渐增高，而自槽径至内径处气膜压力下降，因端面膜压增加使所形成的开启力大于作用在密封面上的闭合力，在摩擦副之间形成很薄的一层气膜，从而使密封工作在非接触状态下。

干气密封和上游泵送密封均属于端面开浅槽流体动压机械密封，优点是动静环在运转过程中不接触，摩擦和产热小，动静环热变形小，端面磨损很小，泄漏量小。缺点是必须工作在运转工况下，没有静密封功能。

静压密封通过动环密封端面制造径向锥度，使密封端面产生楔形间隙，径向锥度在流体静压效应作用下，将产生附加的流体静压承载能力，产生开启力，开启力与闭合力互相平衡，使得密封副两端面分开成为非接触型机械密封。优点是具有良好的静密封性能，密封端面磨损小。缺点是密封结构较复杂，有一定的泄漏量。

另一方面，目前机械密封端面开槽的制造技术主要有以下四种，都有各自明显的缺点：第一、化学蚀刻和光化学腐蚀：对于耐腐蚀性强的材料难以加工，不容易控制加工部位的纵向尺寸。第二、电火花加工：加工效率低，成本高。第三、喷砂法：工艺复杂，效率比较低。第四、激光加工法：精度和表面粗糙度不容易保证。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种核主泵动静压结合斜直线槽机械密封结构，其能够将机械密封的动压密封和静压密封结合起来，兼有动静压密封的优点，既能在高速运转时利用动压效应成膜，又能在低转速或静止时利用静压效应成膜。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

核主泵动静压结合斜直线槽机械密封结构，包括腔体，腔体上固定有静止环2，静止环2套在转动轴上，转动轴上固定有旋转环3，静止环2靠近旋转环3的环面上带有密封端面，旋转环3靠近静止环2的环面上也带有密封端面，静止环2和旋转环3的密封端面都与轴线垂直，工作时两个密封面近乎贴合，间隙中有密封介质，转动轴带动旋转环3相对静止环2转动，密封介质通过两密封端面间的间隙泄漏，在静止环2或者旋转环3的密封端面上有与静止环2或者旋转环3径向夹角为20——70度的斜直线槽1，斜直线槽1沿静止环2或者旋转环3圆周方向均匀分布，斜直线槽1的槽宽H沿槽长L方向保持不变，槽深从上游即高压侧到下游即低压侧逐渐变浅，且呈线性变化，直至与平行端面相接，从而形成一种收敛形直线槽。

所述的斜直线槽1的数量为10——30个。

所述斜直线槽1的槽底部平面与静止环2或者旋转环3的密封端面的夹角的变化范围为100——1500微弧度。

所述的斜直线槽1在静止环2或者旋转环3的密封端面上既不相互重叠，又不超出静止环2或者旋转环3的范围，即每个斜直线槽1都是独立且完整的。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

一、兼有动静压密封的优点，既能在高速运转时利用动压效应形成足够厚度的膜，又能在密封开启过程即转速较低时利用静压效应形成足够厚度的膜，从而始终保持密封端面的非接触状态，防止磨损。

二、机械密封端面开槽可以直接使用砂轮研磨或者直接使用机床加工，不仅可以提高加工精度，减小尺寸误差，而且简化了加工过程，减少成本。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，开槽环为静止环。

图2是本发明实施例1的密封端面示意图。