[发明专利]双旋向内压式流体动压槽非接触式机械密封环及工作方法

说明书

本发明提供一种双旋向内压式流体动压槽的非接触式机械密封环及工作方法，在密封端面内径沿周向等间距的分布若干个相同的流体动压槽单元，每个动压槽单元包括左侧收敛飞翼槽、右侧收敛飞翼槽和一段中间进气槽，左、右侧收敛飞翼槽关于中间进气槽左右对称布置，每个收敛槽的槽边线由三条圆弧线构成，左、右侧收敛飞翼槽大小及结构相同，中间进气槽是一段锥形槽，锥形槽的两腰分别与左侧收敛飞翼槽、右侧收敛飞翼槽的侧面连通，形成一个组合式双旋向流体动压槽，双旋向内压式流体动压槽的两个对称收敛槽设计可以增强密封流体静压效应、降低密封环的开启转速，同时也可以减小泄漏量，以适应低速下的运行。

技术领域

本发明属于流体密封技术领域，尤其是一种双旋向内压式流体动压槽非接触式机械密封环及工作方法。

背景技术

干气密封核心关键点就是流体低压槽，传统的螺旋槽为外压结构，即流体只能从外圆往内径流动，不能满足内压式干气密封流体从内径往外圆流动的需求；同时螺旋槽为非对称结构，只能往一个方向泵送流体，不允许双向旋转，如果旋向错误，就会导致密封元件严重损坏；螺旋槽需要较高的转速才能产生流体动压效应，才能形成稳定的间隙，不适合低速设备；在相同的条件下，螺旋槽泄漏量较大，不能满足低泄漏量的要求。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种双旋向内压式流体动压槽非接触式机械密封环及工作方法。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

一种双旋向内压式流体动压槽非接触式机械密封环，在密封端面内径沿周向等间距的分布若干个相同的流体动压槽单元，每个动压槽单元包括左侧收敛飞翼槽2、右侧收敛飞翼槽3和一段中间进气槽1，左侧收敛飞翼槽2、右侧收敛飞翼槽3关于中间进气槽1左右对称布置，每个收敛飞翼槽的槽边线由三条圆弧线构成，左侧收敛飞翼槽2、右侧收敛飞翼槽3大小及结构相同，中间进气槽1是一段锥形槽，锥形槽的下底11位于密封端面内径且上底12宽度小于下底11宽度，锥形槽开口沿密封端面内径向外径的方向逐渐减小，锥形槽的两侧腰线13分别与左侧收敛飞翼槽2、右侧收敛飞翼槽3的侧面连通，形成一个组合式双旋向流体动压槽，即该流体动压槽即能顺时针旋转也能逆时针旋转。

作为优选方式，设沿密封端面内径向外径的径向为从下到上的方向，每个收敛槽的槽边线包括上方的第一圆弧线段4、下方的第三圆弧线段6、连接在第一圆弧线段4和第三圆弧段6之间的第二圆弧线段5，第一圆弧线段4向上凹陷、第三圆弧线段6向上凸起。

作为优选方式，流体动压槽单元沿垂直于端面的方向向内部垂直刻槽得到，中间进气槽深度比左侧收敛飞翼槽2、右侧收敛飞翼槽3的槽深大3～5μm。

作为优选方式，在密封端面内径沿周向等间距的分布8～24个相同的流体动压槽单元。

作为优选方式，所述的锥形槽两侧腰线13之间的夹角为8～10°。

作为优选方式，过所述第一圆弧线段4与锥形槽腰线相连的端点处的第一圆弧线段4的切线与腰线13的夹角为55°。

作为优选方式，过所述第三圆弧线段6与锥形槽腰线相连的端点处的第三圆弧线段6的切线与腰线13的夹角为45°。

作为优选方式，所述第一圆弧线段4弧长对应的圆心角为28～30°。

作为优选方式，所述第三圆弧线段6弧长对应的圆心角为28～30°。

所有的这些形状、角度、槽单元个数等的优选设定的目的是：匹配合理的流体动压槽参数，使密封环能够在低速低压下形成稳定的气膜，能够脱开实现非接触运行，同时降低泄漏量。