一种仿荆棘形型槽的机械密封结构制造技术

本发明专利技术提供一种仿荆棘形型槽的机械密封结构，其前端面即密封面是由外环1、内环2、密封堰区3、密封坝区4和荆棘形型槽5组成，它们都位于该机械密封结构的前端面即密封面上的不同位置；本发明专利技术改善了启、停阶段端面的润滑状态，避免了端面的摩擦磨损，延长了使用寿命；本发明专利技术的密封具有很好的稳定性，可以有效避免小膜厚、小压差的极端工况下的碰摩失效，实现了密封的非接触、提高耐磨损，提高了密封的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种仿荆棘形型槽的机械密封结构
本专利技术提供一种仿荆棘形型槽的机械密封结构，具体地说，它是一种在动环或静环的密封端面上沿周向开设一定数量的仿荆棘形凹槽；它适用于各种压缩机、膨胀机、泵、反应釜、搅拌机等旋转机械轴的轴端密封装置,属于流体密封中的旋转轴密封

技术介绍
机械密封是一种依靠弹性元件对动、静环端面密封副的预紧和介质压力与弹性元件压力的压紧而达到密封的轴向端面密封装置，故又称为端面密封。机械密封广泛地应用于离心泵、离心机、反应釜和压缩机等设备上。随着科学技术的不断进步，实际应用中要求机械密封适应在高压、高速等极端工况条件下，这样就对机械密封的性能提出了更高的要求。目前，国内外专家学者对机械密封的研究主要是围绕以下几方面：泄漏量低，摩擦磨损小，使用寿命长、工作可靠等方面展开，并取得了很好的成效。其中目前使用最为广泛的机械密封型槽为螺旋槽及其衍生型槽的机械密封结构报道很多。例如，欧洲专利EP0470406A1、EP0564152A1，美国专利US5090712、US644696、US7775528，中国专利200910153312.5、01102213.2、201310059819.0等。但是，这些型槽机械密封结构仍然存着低速低压或低速高压工况下启停特性不佳，气膜刚度不够大，端面开启能力不能适应更宽的操作范围等问题，导致机械密封在使用过程中出现难以快速开启，低速运行稳定性不佳，密封端面容易产生干摩擦的问题，难以满足高压、高速等高参数工况条件下机械密封的运行要求。
技术实现思路
(一)目的本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种仿荆棘形型槽的机械密封结构，它是一种端面开启力大、液膜刚度大、抗扰动吸纳性能强且启停特性较好的新型机械密封结构。本机械密封结构可以有效地解决现有的机械密封结构在工作时不足，提高机械密封性能。(二)技术方案现有的机械密封结构的动环和静环(如图1所示)都是一个圆柱体，由后端面、圆柱面、前端面等组成。一般作为密封面的叫前端面。所述机械密封的动环和静环，如图6所示，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，所述的动环或静环至少有一个环的密封端面上开设有多个沿周向均匀分布外形类似于荆棘状的流体动压形型槽。本专利技术一种仿荆棘形型槽的机械密封结构，其特征在于：该机械密封结构的前端面即密封面是由外环1、内环2、密封堰区3、密封坝区4和荆棘形型槽5组成，它们都位于该机械密封结构的前端面即密封面上的不同位置；所述的外环1，是该机械密封结构密封面的外圆面；所述的内环2，是该机械密封结构密封面的内圆面；所述的密封堰区3，是两荆棘形型槽5之间的非开槽区部分构成密封堰区；所述的密封坝区4，是荆棘形型槽5的末端(如图2中的虚线位置)与内环2之间所设的光滑圆环形平面部分；所述的荆棘形型槽5，开设在该机械密封结构的密封面上，因其形状类似于荆棘，所以称其为荆棘形型槽；该荆棘形型槽5共有(6～12)个，其个数随该机械密封结构的大小而改变，各个荆棘形型槽5沿该机械密封结构的周向均匀分布；该荆棘形型槽5，如图4所示，是由引流槽52和分流槽51组成；分流槽51是以引流槽52为中心两侧对称分布，分流槽51的个数为(4～10)个，分流槽51和引流槽52沿机械密封结构轴向深度为0.5～1.5mm；如图5所示，引流槽52的槽宽D1(1～5mm)，槽长D2(15～20mm)；分流槽51是沿引流槽52两边对称分布；分流槽51是等腰三角形，高度为C1(5～8mm)与引流槽52的入口距离C2(1～3mm)，角度B1(100°～110°)，角度B2(30°～40°)；分流槽51之间的间隔A1等于A2都为(1～5mm)，即分流槽51是等间距、对称分布；整个机械密封结构(如图3所示)，其外径为内径为机械密封结构的轴向厚度为L；整体毛胚由铸造而成然后进行激光机加工出荆棘形型槽，密封端面进行精密的形貌处理。(三)优点及功效本专利技术的有益效果是：(1)仿荆棘形型槽沿周向对称分布这种的型槽排布既适用于单向旋转机械也适用于双向旋转机械；(2)因形槽的主槽开口是朝向高压区也就是密封腔，这样整个型槽具有一定的流体静压效应，使得机械密封在流体静压作用下，改善了启、停阶段端面的润滑状态，避免了端面的摩擦磨损，延长了使用寿命；(3)周向对称分布的型槽将因空化效应和泵吸效应而产生强流体动压效应，迅速产生大开启力确保端面及时打开并在端面间维持微米级流体薄膜，有利于端面在极端面工况下的快速开启，与此同时主槽左右两边的小槽的富集效应使上述强流体动压效应得到叠加，使密封具有优异稳定性；(4)荆棘形型槽可以有效仿止密封流体中颗粒的堆积，密封坝区的存在可以实现轴静止时的静密封。(5)可以有效避免小膜厚、小压差的极端工况下的碰摩失效，实现了密封的非接触、提高耐磨损，延长了使用寿命，提高了密封的可靠性。附图说明图1为现有机械密封结构示意图。图2为本专利技术的仿荆棘形型槽机械密封结构的正视图。图3为荆棘形型槽机械密封结构的轴侧图。图4为荆棘形型槽机械密封结构局部放大视图。图5为荆棘形型槽几何尺寸图。图6为本专利技术机械密封结构的旋转方向示意图。图7为本专利技术的实施例的另一种结构示意图。图1中的序号、代号说明：后端面，圆柱面，前端面(密封面)图2中的序号，代号说明：1为外环，2为内环，3为密封堰区，4为密封坝区、5为荆棘形型槽。图3中的序号，代号说明：为整个机械密封的外径，为整个机械密封结构的内径，L为机械密封结构轴向厚度。图4中的序号，代号说明：51为分流槽，52为引流槽。图5中的序号，代号说明：A1、A2是各分流槽之间的间距，B1是分流槽腰线与引流槽的夹角，B2是分流槽的顶角，C1是分流槽的顶点高度，C2是分流槽距离引流槽入口长度，D1是引流槽的宽度，D2是引流槽的长度。图6中的序号，代号说明：高压侧(密封腔)、低压侧(密封泄漏侧)、旋转方向(旋转轴的转动方向)。具体实施方式：下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作具体说明。本专利技术实施例的结构如图1～图7所示。包括外环1、内环2、密封堰区3、密封坝区4、荆棘形型槽5。如图2所示，都是位于机械密封结构的前端面(密封面)上的不同位置。整个机械密封结构的外径为内径为机械密封结构的轴向厚度为L(如：为100mm、为50mm及L为10mm等)。机械密封结构的前端面(密封面)上开八个荆棘形型槽5其个数随机械密封结构的大小而改变，各荆棘形型槽沿机械密封结构周向均匀分布。荆棘形型槽5，包括引流槽52、分流槽51，引流槽52的宽D1为2mm，长D2为16mm；同侧各分流槽51是等距分布的，距离A1、A2都为3mm,分流槽51是等腰三角形，腰线与引流槽52的夹角B1为100°、顶角B2为20°，顶点高度C1为7mm、与引流槽52的入口距离C2为2mm。参照图7，本专利技术的另一种实施例是在上述实施例的基础上，将引流槽52末端通过一个圆环凹槽连接起来，这样便得静压开起力提高更加显著，适用于更高工况参数的场合。本专利技术一种仿荆棘形型槽的机械密封结构的引流槽开口朝向高压侧也就是密封腔，这样使得高压侧流体在流体静压的作用下可以进入密封端面，在转轴旋转之前将动、静环分开，以避免旋转时端面密封坝区的磨损。当机械密封结构开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿荆棘形型槽的机械密封结构，其特征在于：该机械密封结构的前端面即密封面是由外环1、内环2、密封堰区3、密封坝区4和荆棘形型槽5组成，它们都位于该机械密封结构的前端面即密封面上的不同位置；所述的外环1，是该机械密封结构密封面的外圆面；所述的内环2，是该机械密封结构密封面的内圆面；所述的密封堰区3，是两荆棘形型槽5之间的非开槽区部分构成密封堰区；所述的密封坝区4，是荆棘形型槽5的末端与内环2之间所设的光滑圆环形平面部分；所述的荆棘形型槽5，开设在该机械密封结构的密封面上，因其形状类似于荆棘，所以称其为荆棘形型槽；该荆棘形型槽5共有6～12个，其个数随该机械密封结构的大小而改变，各个荆棘形型槽5沿该机械密封结构的周向均匀分布；该荆棘形型槽5，是由引流槽52和分流槽51组成；分流槽51是以引流槽52为中心两侧对称分布，分流槽51的个数为4～10个，分流槽51和引流槽52沿机械密封结构轴向深度为0.5～1.5mm；引流槽52的槽宽为D1，槽长为D2；分流槽51是沿引流槽52两边对称分布；分流槽51是等腰三角形，高度为C1与引流槽52的入口距离为C2，角度为B1和B2；分流槽51之间的间隔A1等于A2，即分流槽51是等间距、对称分布；整个机械密封结构，其外径为...

【技术特征摘要】
1.一种仿荆棘形型槽的机械密封结构，其特征在于：该机械密封结构的前端面即密封面是由外环1、内环2、密封堰区3、密封坝区4和荆棘形型槽5组成，它们都位于该机械密封结构的前端面即密封面上的不同位置；所述的外环1，是该机械密封结构密封面的外圆面；所述的内环2，是该机械密封结构密封面的内圆面；所述的密封堰区3，是两荆棘形型槽5之间的非开槽区部分构成密封堰区；所述的密封坝区4，是荆棘形型槽5的末端与内环2之间所设的光滑圆环形平面部分；所述的荆棘形型槽5，开设在该机械密封结构的密封面上，因其形状类似于荆棘，所以称其为荆棘形型槽；该荆棘形型槽5共有6～12个，其个数随该机械密封结构的大小而改变，各个荆棘形型槽5沿该机械密封结构的周向均匀分布；该荆棘形型槽5，是由引流槽52和分流槽51组成；分流槽51是以引流槽52为中心两侧对称分布，分流槽51的个数为4～10个，分流槽51和引流槽52沿机械密封结构轴向深度为0.5～1.5mm；引流槽52的槽宽为D1，槽长为D2；分流槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：寇桂岳，杨艳艳，
申请(专利权)人：南昌工程学院，
类型：发明
国别省市：江西,36