[发明专利]一种上游泵送微织构机械密封端面结构

说明书

本发明一种上游泵送微织构机械密封端面结构，包括在机械密封的动环和/或静环端面上设置一定数量的端面微织构，织构关于机械密封端面圆心呈中心对称分布，端面织构形成的区域在径向方向上可呈两个或多个区域分布；每个区域内的局部端面织构排布呈任意几何形状；织构的深度可任意排列；局部端面织构间的间隙呈任意规律分布。通过该端面结构，可根据需求设计端面微织构的深度、排列方式、区域形状，进而调节机械密封的泵送能力，织构形成的多区域结构，可实现上游泵送，在减小泄漏的同时降低端面磨损。本发明适用于接触及近接触的工况，小间隙但仍要求泵送的场合。本发明提供了一种泵送能力可调、抗干扰能力强、泄漏少、刚性好的机械密封端面结构。

技术领域

本发明属于流体密封技术领域，涉及一种低膜厚条件下的机械密封端面结构，具体是一种上游泵送微织构机械密封端面结构，该结构适用于泵、压缩机、反应釜等各类旋转机械的轴端密封。

背景技术

机械密封作为机械设备的关键性、基础性零部件，对设备的稳定性工作、寿命等起到了决定性的作用。对于非接触式机械密封，主要通过密封槽的泵送作用使得端面打开，但容易因介质中含有杂质，导致机械密封失效；对于接触式机械密封，主要是端面接触实现减小泄漏的目的，但端面磨损程度相较于非接触机械密封会较为严重。实际工程应用中，为了兼顾减小磨损和减小泄漏，有必要开发一种近接触、弱泵送能力、抗干扰能力强的机械密封，从而满足实际工程的需要。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种上游泵送微织构机械密封端面结构，可实现特定工况下的小间隙、弱泵送、可调节的机械密封，兼顾密封与润滑、小间隙、微泵送、动静压效果好、刚性好的要求。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种上游泵送微织构机械密封端面结构，在动环和/或静环的机械密封端面上设置上有多个组合织构，每个组合织构由多个端面微织构组成，所述端面微织构为下凹结构，各组合织构关于机械密封端面圆心呈中心对称分布，且各组合织构以机械密封端面圆心为中心具有一定的旋向。

更优选地，每个所述组合织构由径向上的至少两个端面微织构和周向上的至少两个端面微织构组成。组合织构则在径向上至少为两个，在周向上亦至少为两个，每个组合织构中，各端面微织构的深度和间隙均可呈任意规律分布。例如，每个组合织构中，在同一半径上的端面微织构在周向方向上可呈等间距或等差数列或等比数列等规律分布，而在径向方向上的端面微织构之间的间距也可呈等间距或等差数列或等比数列等规律分布。

机械密封端面沿自身径向形成高压侧和低压侧，即内径侧为低压侧，外径侧为高压侧，此时，高压侧和低压侧在周向上分别具有组合织构，低压侧的端面微织构的数量为8～5000个，高压侧的端面微织构的数量为10～5000个。高压侧和低压侧的组合织构的旋向相反，高压侧组合织构的形状可相同也可不同，低压侧组合织构的形状可相同也可不同，同一组合织构内端面微织构的形状亦可自由组合。

更优选地，所述端面微织构的深度范围为1～200μm，形状为平行四边形、螺旋形、矩形、圆形或三角形。可以相同半径上的端面微织构或外侧边界在同一几何曲线上的端面微织构深度相同的形式组合。

更优选地，每个组合织构形成一个具有一定几何形状的区域结构，并且每个组合织构中的端面微织构的外侧连线在同一条几何曲线上，在同一周向上的相邻组合织构之间具有堰区结构。