[发明专利]一种负压型槽端面机械密封结构

说明书

技术领域

本发明属于机械端面密封技术领域，特别涉及适用于各种压缩机、泵和釜等旋转机械转轴的轴端密封装置，尤其涉及一种负压型槽端面机械密封结构。

背景技术

干气密封是一种非接触机械密封，由于其在节能、环保、高可靠性等方面的优异性能，逐渐成为机械密封发展的方向和大型设备设计时的首选密封方式。随着石化等行业的快速发展，要求机械密封向高参数发展，具有更高的稳定性和可靠性以及更长的使用寿命。

20世纪90年代以来，以约翰·克兰公司为代表的国内外密封公司相继推出了单向螺旋槽、单向人字螺旋槽、单向Y形螺旋槽、单向L形螺旋槽、单向圆弧槽、双向T形槽、双向U形槽、双向树形槽等端面形式的密封，实现了非接触机械密封形式，广泛应用于离心压缩机和泵类转轴的轴端密封装置上。在上述槽型中，以螺旋槽的动压性能最好，即随着转速的增加，密封开启力和流体膜刚度迅速增加，密封端面易开启形成非接触稳定运行，使得其在目前的干气密封工程设计中应用最为广泛。

但是，对于常见的密封槽型而言，由于密封气膜刚度随着转速的增加而迅速增加，属于正压型槽型结构，在高速工况下易发生密封气膜扰动，抗干扰能力差，造成密封端面的加速磨损，缩短使用寿命。此外，当干气密封应用于汽轮机等设备时，一般需要暖机过程，即在低速下运行一定时间，然后再转为正常的高速运行。这不仅要求干气密封端面具有高速下的稳定性，而且要求低速时密封端面能顺利开启，以满足设备的启动运转要求。

发明内容

为了克服现有正压型槽结构在高速工况下易发生密封气膜扰动、抗干扰能力差、易磨损、使用寿命短的缺点，本发明提供一种应用于高速工况，增强密封间隙稳定性，低速开启性能好、减少端面接触磨损、可靠性高、使用寿命长的负压型槽端面机械密封结构。

    本发明的技术方案是：

一种负压型槽端面机械密封结构，包括机械密封的动环、静环，所述动环和静环的端面的一侧为高压侧即上游，所述动环和静环的端面的另一侧为低压侧即下游，其特征在于：所述动环或静环至少一个端面上开有依照旋转中心对称分布的负压槽型组，所述负压槽型组的上游设有微孔环带，所述负压槽型组由间隔分布的螺旋形变倾角微孔动压槽和减压槽组成，所述减压槽靠近动压槽末端，所述负压槽型组的下游设有光滑平面的环形密封坝。

进一步，所述动压槽由多个成螺旋形排布的动压微孔组成，所述动压微孔包括长轴和短轴，所述长轴与通过该动压微孔中心的端面半径具有一定倾斜角度，所述动压微孔倾斜角度沿微孔区上游至下游逐渐变小。

进一步，所述微孔环带沿径向设有多个微孔。

进一步，所述微孔环带微孔孔深范围为10～50 μm，所述动压微孔长短轴比值范围为1~10，槽深范围为2～10 μm，所述减压槽槽深范围为2～50 μm。

进一步，所述环形密封坝的径向宽度范围为0.1～10 mm。

本发明的微孔环带的微孔形状可为圆形、椭圆形、长方形、三角形等规则形状；动压槽的微孔形状可以为椭圆形、长方形、三角型等规则图形，但须有明显的方向性；减压槽的形状为圆形、长方形、菱形、弧形四边形等规则图形。

本发明的工作原理：