开放椭圆型线槽端面双向旋转机械密封结构制造技术

开放椭圆型线槽端面双向旋转机械密封结构，包括机械密封的动环和静环，所述动环和静环的端面一侧为高压侧，动环和静环的端面另一侧为低压侧，动环或静环密封端面上周向均匀分布若干椭圆型线槽，椭圆型线槽设在端面高压侧，端面低压侧设有一连续的环形密封坝，椭圆型线槽的型线为端部带有缺口的椭圆型线，与高压侧环境连通；椭圆型槽的形状为椭圆型线或类椭圆圆弧线，沿周向方向具有收敛性；椭圆型线槽的长轴与通过椭圆型线槽中心的密封端面直径相交。本发明专利技术的有益效果主要表现在：在正转及反转时均能保证端面较强的流体动压效应，并在启停时也能快速分离密封端面减少端面磨损，实现了密封的非接触、耐磨损，延长了使用寿命，提高了密封的可靠性。

Open elliptical groove end face bidirectional rotating mechanical seal structure

Open elliptical groove end face bidirectional rotating mechanical seal structure, including mechanical seal dynamic ring and static ring, the end face of the dynamic ring and static ring is high pressure side, the end face of the dynamic ring and static ring is low pressure side, the end face of the dynamic ring or static ring is uniformly distributed around a number of elliptical grooves, elliptical groove is located on the end face. On the high-pressure side, there is a continuous annular sealing dam on the low-pressure side of the end face. The elliptical groove is an elliptical groove with a gap at the end, which is connected with the high-pressure side environment. The shape of the elliptical groove is an elliptical line or an elliptical arc-like line, which converges along the circumferential direction. The long axis of the elliptical groove and the groove passing through the elliptical line are convergent. The sealing face diameters of the heart intersect. The beneficial effects of the present invention are as follows: strong hydrodynamic pressure effect can be guaranteed at both positive and reverse rotations, and the sealing face can be quickly separated during start-up and shutdown to reduce end wear, realize non-contact and wear resistance of the seal, prolong service life and improve the reliability of the seal.

【技术实现步骤摘要】
开放椭圆型线槽端面双向旋转机械密封结构
本专利技术属于端面机械密封结构设计
，具体是指开放椭圆型线槽端面双向旋转机械密封结构，适用于各种压缩机、泵和釜等旋转机械的轴端密封装置。
技术介绍
机械密封是防止旋转式流体机械轴端泄漏的主要手段，随着石化、能源、航空航天等领域的迅猛发展，对于极端工况(高温、高压、高速或超低温、真空等)条件下的机械密封性能、使用寿命和可靠性提出了更高的要求。并且能够避免高速旋转机械反转时密封件的失效，还可以应用在需要双向旋转的场合。目前，动压型气体端面密封主要以螺旋槽密封最为典型，并在离心式压缩机、泵及反应釜等设备的轴端密封上获得广泛应用。但是，螺旋槽密封存在启动或停车性能较差，反转时不能提供动压开启力等问题。双向旋转气体密封的端面形式主要包括径向直线槽、T型槽、梯形槽等，由于槽型结构对称，能够适应误操作时的反向旋转和需要双向旋转的场合，但是却存在动压效应较弱的现象。
技术实现思路
为了克服现有双向旋转密封技术中的流体动压效应弱，启停易磨损的问题。本专利技术提出开放椭圆型线槽端面双向旋转机械密封结构，可以产生更为显著的动压效应，明显提高端面的双向旋转时的开启能力。无论转轴是正向旋转还是反向旋转，动静环端面间都可产生稳定的气膜，防止端面因磨损而失效，提高了密封的可靠性。本专利技术所述的开放椭圆型线槽端面双向旋转机械密封结构，包括机械密封的动环和静环，所述动环和静环的端面一侧为高压侧，所述动环和静环的端面另一侧为低压侧，其特征在于：所述动环或静环周向均匀分布若干开放椭圆型线槽，所述开放椭圆型线槽设在端面高压侧，且端面低压侧设有一连续的环形密封坝，所述椭圆型线槽的型线为端部带有缺口的椭圆型线，与高压侧环境连通；所述椭圆型槽的形状为椭圆型线或类椭圆圆弧线，其特征为沿周向方向具有收敛性，即可使流体沿着型线同时从高压侧和低压侧向型槽的径向中部位置流动；所述椭圆型线槽的长轴与通过椭圆型线槽中心的密封端面直径相交。所述椭圆型线槽有明显的方向性，长轴和短轴之比大于1，取值范围为：1～50。所述椭圆型线槽的槽数为3～40个，并且椭圆型线槽的旋向一致。所述椭圆型线槽长轴范围为：0.5～20mm。所述椭圆型线槽的长轴与通过椭圆型线槽中心的密封端面直径所成倾斜角度α的范围为0～60度。所述椭圆型线槽中心在密封端面上，且椭圆型线槽中心距离密封环高压侧的差值与椭圆长半轴的比值为0～1。所述椭圆型线槽开在端面高压侧，端面低压侧设有一连续的环形密封坝，环形密封坝的径向宽度范围为：0.1～20mm。本专利技术的工作原理：密封正向旋转时，由于与外界环境的连通开放特征，高压侧产生的压力流更容易沿着型槽流动，在剪切作用下一部分流体沿周向流动，在弧线收敛位置形成流体高压区，产生动压开启力，同时由于椭圆槽的长度方向大于宽度方向，即椭圆槽的方向性增加了流体在开槽区的流程，使得一部分流体沿长轴方向不断累积并压缩，在槽底形成挤压效应，压力升高，产生明显的动压开启力。因此开放特征使得型槽的动压开启能力更高，从而显著提高了整个端面上的动压开启效果。在启动阶段，密封端面由于动压效果可快速分离形成微小间隙，减少端面间的接触摩损，显著改善启停效果。密封反向旋转时，一方面在压差作用下，气体沿槽的长轴方向由外向内流动，在槽底形成高压。另一方面，椭圆槽内的气体在旋转速度的剪切作用下发生回流，由于椭圆型线的收敛特征，所以在回流发生处由于挤压效应产生明显的动压开启力，使得反转条件下密封端面也可形成显著的动压开启效果。因此，该密封不仅可以避免高速旋转机械意外反转时密封件的失效，还可以应用在机器运行时同时需要正转和反转的场合。本专利技术的有益效果主要表现在：密封端面上独特的开放椭圆型线槽结构，在正转及反转时均能保证端面较强的流体动压效应，并在启停时也能快速分离密封端面减少端面磨损，实现了密封的非接触、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是本专利技术的端面结构。图2是图1中C处椭圆型线槽的放大结构示意图(其中r代表动环或静环密封端面直径方向)；图3是本专利技术的密封端面结构实施示意图之一；图4是本专利技术的密封端面结构实施示意图之二(椭圆型线槽长轴沿径向排布，即倾斜角度α为0°)；图5是本专利技术的密封实施结构示意图(图中，椭圆型线槽设置在动环的密封端面上，其中Di为动环或静环的内直径；Dp为同一密封端面上对称的两椭圆型线槽最内端之间的距离；D0为动环或静环的外直径)。具体实施方式下面结合附图进一步说明本专利技术。参照附图：实施例1本专利技术所述的开放椭圆型线槽端面双向旋转机械密封结构，包括机械密封的动环9和静环8，所述动环9和静环8的端面一侧为高压侧A，所述动环9和静环8的端面另一侧为低压侧B，所述动环9或静环8密封端面其中之一上周向均匀分布若干椭圆型线槽6，端面低压侧设有一连续的环形密封坝7，所述椭圆型线槽6设在端面高压侧A，所述椭圆型线槽6的型线为端部带有缺口的椭圆型线，与高压侧A环境连通；所述椭圆型线槽6的长轴3与通过椭圆型线槽中心的密封端面直径5相交。所述椭圆型线槽6有明显的方向性，长轴和短轴之比大于1，取值范围为：1～50。所述椭圆型线槽6的槽数为3～40个，并且椭圆型线槽的旋向一致。所述椭圆型线槽6长轴范围为：0.5～20mm。所述椭圆型线槽6的长轴3与通过椭圆型线槽中心的密封端面直径5所成倾斜角度α的范围为0～60度。所述的椭圆型线槽6中心在密封端面上，且椭圆型线槽6中心距离密封环高压侧的差值与椭圆长半轴的比值为0～1。所述椭圆型线槽6开在端面高压侧A，端面低压侧B设有一连续的环形密封坝7，环形密封坝7的径向宽度范围为：0.1～20mm。密封正向旋转时，高压侧产生的压力流沿着椭圆型线槽的缺口2进入槽区6，在剪切作用下一部分流体沿弧线1流动，在弧线1收敛位置形成流体高压区，产生动压开启力；同时，由于椭圆型线槽6的长度方向3大于宽度方向4，增加了流体在开槽区的流程，一部分流体沿长轴3方向不断累积并压缩，在槽底形成明显的动压效应，使动静环分离，形成一层稳定的流体膜。密封反向运行时，一方面，高压侧产生的压力流沿着椭圆型线槽的缺口2进入槽区6，在槽底累积压缩形成动压效应。另一方面，椭圆型线槽6中的气体在旋转剪切作用下沿弧线1发生回流，在弧线1收敛位置由于流体的挤压产生明显的动压开启力，使端面分离。因此该密封在保证正转时有足够开启力的同时，完全可以解决现有机械密封技术所面临的反转导致密封失效的问题，实现高开启性能、高稳定性能和高可靠性能。本说明书实施例所述的内容仅仅是对专利技术构思的实现形式的列举，本专利技术的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本专利技术的保护范围也包括本领域技术人员根据本专利技术构思所能够想到的等同技术手段。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.开放椭圆型线槽端面双向旋转机械密封结构，包括机械密封的动环和静环，所述动环和静环的端面一侧为高压侧，所述动环和静环的端面另一侧为低压侧，其特征在于：所述动环或静环密封端面上周向均匀分布若干开放椭圆型线槽，所述开放椭圆型线槽设在端面高压侧，且端面低压侧设有一连续的环形密封坝，所述椭圆型线槽的型线为端部带有缺口的椭圆型线，与高压侧环境连通；所述椭圆型槽的形状为椭圆型线或类椭圆圆弧线，其特征为沿周向方向具有收敛性，即可使流体沿着型线同时从高压侧和低压侧向型槽的径向中部位置流动；所述椭圆型线槽的长轴与通过椭圆型线槽中心的密封端面直径相交。

【技术特征摘要】
1.开放椭圆型线槽端面双向旋转机械密封结构，包括机械密封的动环和静环，所述动环和静环的端面一侧为高压侧，所述动环和静环的端面另一侧为低压侧，其特征在于：所述动环或静环密封端面上周向均匀分布若干开放椭圆型线槽，所述开放椭圆型线槽设在端面高压侧，且端面低压侧设有一连续的环形密封坝，所述椭圆型线槽的型线为端部带有缺口的椭圆型线，与高压侧环境连通；所述椭圆型槽的形状为椭圆型线或类椭圆圆弧线，其特征为沿周向方向具有收敛性，即可使流体沿着型线同时从高压侧和低压侧向型槽的径向中部位置流动；所述椭圆型线槽的长轴与通过椭圆型线槽中心的密封端面直径相交。2.如权利要求1所述的开放椭圆型线槽端面双向旋转机械密封结构，其特征在于：所述椭圆型线槽具有方向性，长轴和短轴之比大于1，取值范围为：1～50。3.如权利要求2所述的开放椭圆型线槽端面双向...

【专利技术属性】
技术研发人员：白少先，谢静，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33