[发明专利]一种仿磨盘纹理的机械密封端面结构

说明书

一种仿磨盘纹理的机械密封端面结构，包括机械密封的动环和静环，所述的动环和静环的一侧为高压侧即上游，所述动环和静环的另一侧为低压侧即下游，所述动环和静环的至少一个密封环的端面上开设有多个沿圆周方向均匀分布的仿磨盘表面纹理的流线型槽。所述的流线型槽由基础动压槽和导流槽组成，从上游到下游逐渐变窄，深度上由深变浅；所述的基础动压槽多排平行，槽间有与其深度相等的密封堰隔断；所述导流槽贯穿各基础动压槽；所述流线型槽的下游设有密封坝。通过仿磨盘纹理的收敛型结构，本发明具有较强的导流效果，可在提高端面流体动压效应的同时降低泄漏。

技术领域

本发明属于端面机械密封结构设计技术领域，特别涉及一种具有导流槽和多条基础动压槽复合而成的深端面密封结构，适用用于各种工业用泵，釜等旋转机械轴端密封转置，适用于中低转速的液体润滑机械密封。

背景技术

机械密封在流体机械中是最常用的旋转轴密封，因其具有密封性能好，泄漏少，摩擦功耗相对低等特点已广泛应用于各种化工设备上，但因为其具有一对直接接触的摩擦端面，导致其寿命不长，尤其是在高温、高压等苛刻工况下，寿命更短。为延长普通机械密封寿命，人们研制了通过端面开织构和开槽的方式来改善端面间的润滑行为进而实现其长寿命运行。而端面开槽的方式相对开表面织构具有更好的流体动压效应，同时在端面流体膜承载能力和减摩效果上端面开槽都表现出较大的优势。早在20世纪60年代，德国的博格曼公司就开始研究和生产端面开槽流体动压型机械密封，并将其应用于高温、高压、高速场合。此类密封具有使用寿命长，减摩特性优异以及启停效果好等优势。

发明内容

为了克服端面机械密封结构中存在的密封寿命短，启停效果差以及端面流体膜承载能力有限等缺点，本发明提供一种具有较好流体动压效应且能减小端面磨损，同时延长机械密封使用寿命的仿磨盘纹理的机械密封端面结构。

本发明采用的技术方案是：

一种仿磨盘纹理的机械密封端面结构，包括机械密封的动环和静环，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；所述动环和静环至少一个密封环的端面上开设有多个沿圆周方向均匀分布的仿磨盘表面纹理的流线型槽；所述的流线型槽由基础动压槽和导流槽组成，从上游到下游逐渐变窄，深度上由深变浅；所述的基础动压槽多排平行，槽间有与其深度相等的密封堰隔断；所述导流槽贯穿各基础动压槽；所述流线型槽的下游设有密封坝。

进一步，所述的流线型槽在圆周方向上均匀分布，其数量为8～12个。

再进一步，所述的流线型槽中的基础动压槽的个数为3～6。

更进一步，所述的基础动压槽两侧的长度有差异且槽上下游宽度和深度成线性变化，下游深度为2～10μm，上游侧深度10～30μm；所述的多条基础动压槽相邻距离为1～3mm；所述的流线型槽组中的基础动压槽与所述导流槽的角度β₁为75°≤β₁≤85°。所述基础动压槽两侧壁夹角α₁为1°～3°。

优选的，所述的导流槽两侧壁为平面型，上下游壁面为同一轴线的圆弧曲面；且槽上下游宽度和深度成线性变化，下游侧深度为5～10μm，上游深度为15～25μm；所述导流槽两侧壁成角度α₂为0.5°～1.5°；所述导流槽与一个过轴心线的密封中心平面成一定角度β₂为1°～2°；所述导流槽起于上游侧，终于密封坝。

本发明的导流槽和基础动压槽的形状可为梯形，矩形，三角形，圆形等形状；但尺寸从上游到下游成线性变化，所述左右槽的侧壁线可以为直线、螺旋线等光滑型线。