本實(shí)用新型涉及一種具有半橢圓-矩形組合槽型的機(jī)械密封環(huán),屬于旋轉(zhuǎn)軸機(jī)械密封領(lǐng)域。
背景技術(shù):
螺旋槽是目前應(yīng)用最廣泛的非接觸式機(jī)械密封的槽,但是在國內(nèi)外都有多次發(fā)生壓縮機(jī)反轉(zhuǎn)現(xiàn)象,導(dǎo)致密封失效,對工業(yè)生產(chǎn)造成比較大的危害,使得人們更加關(guān)注雙向旋轉(zhuǎn)式非接觸機(jī)械密封的研究。雙向旋轉(zhuǎn)機(jī)械密封環(huán)由于槽型的結(jié)構(gòu)對稱,可以實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn),而且可以產(chǎn)生足夠大的開啟力使兩端面分開,避免單向旋轉(zhuǎn)在密封開、停車或者反轉(zhuǎn)時(shí)造成密封端面磨損而導(dǎo)致密封失效。目前雙向旋轉(zhuǎn)式非接觸機(jī)械密封主要有:T型槽機(jī)械密封,圓弧槽機(jī)械密封,U型槽機(jī)械密封等。這三類非接觸式機(jī)械密封均具有一定的動(dòng)壓效應(yīng)和正反轉(zhuǎn)工作能力,但是目前這些密封環(huán)存在流體膜剛度相對較低、動(dòng)壓效應(yīng)較差、密封裝配的精度不夠的問題,如何去解決這些問題成為當(dāng)今的一個(gè)熱點(diǎn)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為避免上述的雙向旋轉(zhuǎn)機(jī)械密封環(huán)的缺點(diǎn),尤其是密封性能在低壓低速的密封性能和動(dòng)壓效應(yīng)不明顯,本實(shí)用新型提供一種具有半橢圓-矩形組合槽型的機(jī)械密封環(huán)。
本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
在密封環(huán)1端面周向均勻分布3~20個(gè)槽2,每個(gè)槽2中間為矩形,兩端為半橢圓形,為徑向中軸對稱;當(dāng)高壓側(cè)在密封環(huán)1的外徑時(shí),槽2開口于密封環(huán)1外徑邊緣;當(dāng)高壓側(cè)在密封環(huán)1的內(nèi)徑時(shí),槽2開口于密封環(huán)1內(nèi)徑邊緣。
槽2的矩形部分的周向長度W1為3~9mm,W1與槽2的任意一個(gè)半橢圓部分的周向長度W2之比為1~4,W2與徑向長度L1之比為1~4。
槽2的深度為2~200μm,最佳為2~10μm。
槽2的半橢圓部分槽深不變(平底槽),或從低壓側(cè)到高壓側(cè)徑向直線變深(斜底槽),或沿周向傾斜(斜底槽)。
槽2的矩形部分槽深不變(平底槽),或從低壓側(cè)到高壓側(cè)徑向直線變深(斜底槽),或沿周向傾斜(斜底槽)。
本實(shí)用新型的工作原理是:當(dāng)機(jī)械密封環(huán)在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí),被密封的流體進(jìn)入槽內(nèi),由于密封環(huán)上未開槽部分構(gòu)成的密封壩、密封堰的節(jié)流作用,導(dǎo)致進(jìn)入槽內(nèi)的流體壓力升高,在此壓力的推動(dòng)下,動(dòng)環(huán)與靜環(huán)相分離,形成一層很薄的流體膜(氣膜或液膜),從而使密封端面間形成非接觸式密封。本實(shí)用新型適用于各種壓縮機(jī)、泵等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸端密封,特別是雙向旋轉(zhuǎn)的氣膜密封或液膜密封。
本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型橢圓-矩形組合槽型機(jī)械密封環(huán),能夠提高密封的氣動(dòng)性能、槽型結(jié)構(gòu)簡單易于加工。并且本實(shí)用新型具有雙向旋轉(zhuǎn)的特性,不管是正旋還是逆向旋轉(zhuǎn)都可產(chǎn)生連續(xù)穩(wěn)定的流體薄膜,且薄膜的承載能力剛度都較好,由于槽型結(jié)構(gòu)避免了結(jié)構(gòu)上的尖角部分,從而減少應(yīng)力集中,密封面磨損減少,密封件壽命延長。
附圖說明
圖1為槽開口于密封環(huán)外徑處的機(jī)械密封環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為槽開口于密封環(huán)內(nèi)徑處的機(jī)械密封環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3為圖1局部放大示意圖;
圖4為矩形部分/半橢圓部分槽底從低壓側(cè)到高壓側(cè)徑向直線變深示意圖;
圖5為兩個(gè)半橢圓部分槽底周向傾斜示意圖;
圖中:1-密封環(huán),2-槽,3-槽底。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例,對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明,但本實(shí)用新型的內(nèi)容并不限于所述范圍。
實(shí)施例1
如圖1和圖3所示,在密封環(huán)1的端面上沿圓周方向均勻分布4個(gè)槽,每個(gè)槽中間為矩形,兩端為半橢圓形,為徑向中軸對稱;高壓側(cè)在密封環(huán)1的外徑,槽2開口于密封環(huán)1外徑邊緣。矩形部分的周向長度W1為3mm,W1與任意一個(gè)半橢圓部分的周向長度W2之比為1,W2與徑向長度L1之比為1。矩形部分和兩個(gè)半橢圓部分都是平底槽,矩形部分槽深10μm,兩個(gè)半橢圓部分槽深均為4μm。
實(shí)施例2
如圖2、圖3和圖4所示,在密封環(huán)1的端面沿圓周方向均勻分布20個(gè)槽,每個(gè)槽中間為矩形,兩端為半橢圓形,為徑向中軸對稱;高壓側(cè)在密封環(huán)1內(nèi)徑,槽2開口于密封環(huán)1內(nèi)徑邊緣。矩形部分的周向長度W1為9 mm,W1與任意一個(gè)半橢圓部分的周向長度W2之比為4,W2與徑向長度L1之比為4。矩形部分為平底槽,槽深200μm,兩個(gè)半橢圓部分槽深均從低壓側(cè)到高壓側(cè)徑向直線變深(斜底槽),槽深從100μm變深至200μm。
實(shí)施例3
如圖1、圖3和圖4所示,在密封環(huán)1端面周向均勻分布3個(gè)槽,每個(gè)槽中間為矩形,兩端為半橢圓形,為徑向中軸對稱;高壓側(cè)在密封環(huán)1外徑,槽2開口于密封環(huán)1外徑邊緣。矩形部分的周向長度W1為5mm,W1與任意一個(gè)半橢圓部分的周向長度W2之比為2,W2與徑向長度L1之比為3。矩形部分槽深從低壓側(cè)到高壓側(cè)徑向直線變深(斜底槽),槽深從2μm變深至20μm,兩個(gè)半橢圓部分均為平底槽,槽深2μm。
實(shí)施例4
如圖2、圖3、圖4和圖5所示,在密封環(huán)1端面周向均勻分布16個(gè)槽,每個(gè)槽中間為矩形,兩端為半橢圓形,為徑向中軸對稱;高壓側(cè)在密封環(huán)1內(nèi)徑,槽2開口于密封環(huán)1內(nèi)徑邊緣。矩形部分的周向長度W1為4mm,W1與任意一個(gè)半橢圓部分的周向長度W2之比為2,W2與徑向長度L1之比為2。矩形部分槽深從低壓側(cè)到高壓側(cè)徑向直線變深(斜底槽),槽深從2μm變深至20μm,其中一個(gè)半橢圓部分槽底沿周向按順時(shí)針方向傾斜(斜底槽),另一個(gè)半橢圓部分槽底沿周向按逆時(shí)針方向傾斜(斜底槽),槽深均由2μm變深至20μm。
實(shí)施例5
如圖1、圖3和圖4所示,在密封環(huán)1端面周向均勻分布8個(gè)槽,每個(gè)槽中間為矩形,兩端為半橢圓形,為徑向中軸對稱;高壓側(cè)在密封環(huán)1外徑,槽2開口于密封環(huán)1外徑邊緣。矩形部分的周向長度W1為8mm,W1與任意一個(gè)半橢圓部分的周向長度W2之比為3,W2與徑向長度L1之比為2。矩形槽槽底沿周向按順時(shí)針方向傾斜(斜底槽),兩個(gè)半橢圓部分槽深均從低壓側(cè)到高壓側(cè)徑向直線變深(斜底槽)。
實(shí)施例6
如圖1、圖3所示,在密封環(huán)1端面周向均勻分布10個(gè)槽,每個(gè)槽中間為矩形,兩端為半橢圓形,為徑向中軸對稱;高壓側(cè)在密封環(huán)1外徑,槽2開口于密封環(huán)1外徑邊緣。矩形部分的周向長度W1為6,W1與任意一個(gè)半橢圓部分的周向長度W2之比為4,W2與徑向長度L1之比為3。矩形槽槽底沿周向按逆時(shí)針方向傾斜(斜底槽),兩個(gè)半橢圓部分槽底均沿周向按順時(shí)針方向傾斜(斜底槽)。