[发明专利]仿鲨鱼皮流线型槽端面机械密封结构

说明书

技术领域：

本发明属于旋转机械的非接触式端面密封装置，适用于各种压缩机、泵和釜用搅拌器等旋转机械转轴的轴端密封装置，特别涉及可双向旋转的非接触式端面密封装置，并且适用工况广泛尤其适用于高压工况下，属于机械端面密封技术领域。

背景技术：

轴端密封（如机械密封，填料密封，迷宫式密封等）是各种流体机械、动力机械等旋转机械中不可缺少的基础部件。目前，非接触式机械密封以其非接触、无磨损、低能耗、抗高压和高稳定性等突出特点和先进性能已成为高参数旋转式流体机械的首选轴端密封。可双向旋转的端面密封已有报导，如中国专利98103575.2“可双向旋转的双列双叶螺旋槽端面密封”、01102213.2“可双向旋转的螺旋槽端面密封装置”、200610049841.7“耐磨型机械端面密封结构”、200720106746.6“变分布多孔端面机械密封结构”和200910154418.7“一种具有跨尺度表面织构特征的液体润滑端面密封结构”，美国专利US5090712“Non-contacting,gap-type seal having a ring with a patterned microdam seal face”、US6446976“Hydrodynamic face seal with grooved sealing dam for zero-leakage”、US7194803“Seal ring and method of forming micro-topography ring surfaces”、US7775528“Bi-directional pattern for dynamic seals”和US20020093141“Bi-direction rotatable face seal with spiral grooves”等，动压槽的几何型式和有关几何结构参数是上述发明的核心技术，是确保机械密封能够正、反向旋转，实现端面之间的完全非接触且同时获得优良密封性能的关键技术之一。尽管这些流体型槽端面密封具有低摩擦功耗和优良的稳定性，但是启动性能或动压效应与气膜承载力的不理想限制了其使用范围。

发明内容：

为了避免上述双向旋转型槽端面机械密封的不足之处，特别是密封的启动性能或动压效应与气膜承载力的不理想，本发明提供一种仿鲨鱼皮表面皱褶外形的流线型槽端面机械密封结构。

本发明的技术方案：

一种仿鲨鱼皮表面皱褶外形的流线型槽端面机械密封结构，包括两个机械密封环，即动环、静环，所述动环或静环中至少一个密封环的端面上设有多组沿周向分布的仿鲨鱼皮表面皱褶外形的流线型槽，该仿生型槽包括左圆弧槽21、右圆弧槽22、型槽2中沿顺流走向的凸台23及凸台23与型槽2的外轮廓线之间的过渡部分241和242组成，构成外形类似鲨鱼皮表面皱褶的流线型槽2，即仿鲨鱼皮流线型槽。所述仿鲨鱼皮流线型槽设置于端面介质高压侧，即上游；所述仿鲨鱼皮流线型槽的整体轮廓沿压力降方向呈收缩形状；所述仿鲨鱼皮流线型槽依照端面圆周排列成型槽环带，除型槽环带外端面上未开槽的平面环带区域为密封坝。

进一步，所述的一种仿鲨鱼皮流线型槽端面机械密封结构当用于密封液体介质时，其流体型槽深度h_g的取值范围为h_g=0.25～3.5mm，优选值范围为h_g＝0.5～2.2mm且特别适用于高压场合；当用于密封气体介质时，其流体型槽深度h_g的取值范围为h_g=1～20μm，优选值范围为h_g=3.5～9.5μm。

进一步，所述仿鲨鱼皮流线型槽的凸台与其过渡部分之间均呈周向光滑波度过渡，过渡波度曲线为正弦波、余弦波、斜直线波、指数波。

所述仿鲨鱼皮流线型槽的凸台及其过渡部分均为等高平面。

进一步，所述仿鲨鱼皮流线型槽的左、右圆弧槽以肋条脊形凸台中心线为中心呈对称布置。

进一步，所述仿鲨鱼皮流线型槽的左圆弧型槽与右圆弧型槽的周向尺寸或径向尺寸或轴向深度尺寸均分别相等或不等。

进一步，所述仿鲨鱼皮流线型槽的外轮廓型线整体形状可以是三角形、扇形、圆弧形、月牙形。

进一步，所述仿鲨鱼皮流线型槽的外轮廓侧壁型线可以是螺旋线、圆弧线、直线、锯齿线。

进一步，所述仿鲨鱼皮流线型槽的左圆弧槽或右圆弧槽的形状可以是半圆形、矩形、椭圆形。