一种轴端机械密封结构制造技术

本发明专利技术提供了一种轴端机械密封结构，包括密封环，在所述密封环的密封端面上间隔开设有多个仿月牙刺形槽结构，所述仿月牙刺形槽结构包括至少一个月牙形圆弧槽、用于将流体介质从所述密封环的外径侧引导进入所述月牙形圆弧槽的引流槽、以及用于将月牙形圆弧槽内的流体介质分流到所述密封环的外径侧的分流槽。通过设置月牙形圆弧槽、引流槽、以及分流槽，有利于在旋转过程中具有增强流体动压效应的作用，具有泵入泵出循环的功能；引流槽的开设使足够的介质流体进入端面并形成稳定的液膜，而分流槽的分流作用对于液膜则具有调节膜压的作用；可以有效提高端面间液膜的动压效应增强液膜的刚度和抗变形能力，提高密封端面的开启力。

【技术实现步骤摘要】
一种轴端机械密封结构
本专利技术属于机械密封
，具体涉及一种轴端机械密封结构。
技术介绍
在现代能源、化工行业的生产中，泵、压缩机等旋转设备的非接触式机械密封装置的设计与使用早已形成成熟的经验，基于现代流体动压润滑理论，非接触式密封装置的端面通过开设具有一定深度的不同形状的开槽，使得流体经过密封面时的间隙面积发生变化，从而造成流体压力变化，达到泵送的流动效果。开槽的动压效应在密封端面之间形成连续、稳定的液膜，膜内压力的作用使液膜具备一定刚度和一定的承载力，并将密封端面分开达到非接触密封的目的。端面非接触状态可以减少干摩擦，延长密封装置的使用周期，液膜的存在更能减少摩擦系数起到润滑的作用。对于需要正反双向旋转的流体机械设备，旋转方向的变化与频繁启停不利于液膜的形成与稳定运行，频繁的启停、换向所造成的泄漏量增大，以及因液膜刚度减小所造成的开启力下降等问题。目前可用于双向旋转的液膜密封端面结构，虽然在一定转速和压力范围内具有一定的气膜刚度、承载力，但是其动压效果较单向旋转的端面结构大大降低，使其不易打开，端面存在较重磨损，尤其是在暖机、多次启停的工况下，槽区和坝区分界线处磨损尤为严重，端面磨损形成后，启停及正常运转过程中，液体动压效果进一步减弱，端面固相接触更加频繁，严重影响密封的整体性能及寿命。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的上述问题，提供一种轴端机械密封结构，可以有效提高端面间液膜的动压效应，液膜的刚度与稳定性更好，减少密封的泄漏量并有效延长机构的运行周期，提高密封结构的使用性能。为达到上述技术目的，本专利技术采用以下技术方案实现：一种轴端机械密封结构，包括密封环，在所述密封环的密封端面上间隔开设有多个仿月牙刺形槽结构，所述仿月牙刺形槽结构以所述密封端面的径向为轴线对称设置，所述仿月牙刺形槽结构包括至少一个月牙形圆弧槽、用于将流体介质从所述密封环的外径侧引导进入所述月牙形圆弧槽的引流槽、以及用于将月牙形圆弧槽内的流体介质分流到所述密封环的外径侧的分流槽；所述引流槽与分流槽沿所述仿月牙刺形槽结构的对称轴对称设置。进一步的，主轴的旋转方向变换后，所述引流槽与分流槽互换。进一步的，所述月牙形圆弧槽包括靠近所述密封环外径侧的第一弧线和远离所述密封环外径侧的第二弧线，所述第一弧线的圆心和第二弧线的圆心均位于所述月牙形圆弧槽的内侧。进一步的，所述月牙形圆弧槽的两端具有逐渐缩小的收敛角。进一步的，所述收敛角a的取值范围为3°~15°。进一步的，所述第一弧线和第二弧线相交，所述第一弧线和第二弧线围绕形成所述月牙形圆弧槽。进一步的，所述月牙形圆弧槽在所述密封环径向的尺寸从中心向两端逐渐减小。进一步的，所述月牙形圆弧槽还包括分别与第一弧线和第二弧线相交的第三弧线和第四弧线，所述第三弧线和第四弧线位于同一圆的边界线上。进一步的，所述第三弧线的直径大于等于所述密封环的外径。进一步的，所述第一弧线和第二弧线为同心弧线。进一步的，所述仿月牙刺形槽结构包括径向间隔设置的多个月牙形圆弧槽，所述引流槽和分流槽均在径向延伸、并与多个所述月牙形圆弧槽连接。进一步的，多个所述月牙形圆弧槽的尺寸相同。进一步的，多个所述月牙形圆弧槽的尺寸在沿径向向内的方向上尺寸逐渐缩小。进一步的，所述引流槽沿所述密封环的径向向外延伸，所述分流槽沿所述密封环的径向向外延伸。进一步的，所述引流槽具有沿所述密封环的轴向延伸设置的两个侧壁。进一步的，所述月牙形圆弧槽具有沿所述密封环的轴向延伸设置的圆弧槽壁、以及与与所述密封端面平行设置的槽底。进一步的，所述引流槽和分流槽深度为2~25μm。进一步的，所述月牙形圆弧槽的深度为2~20μm。进一步的，所述引流槽和分流槽的深度与所述月牙形圆弧槽的深度相同。进一步的，所述引流槽在远离所述月牙形圆弧槽的方向上深度增加，所述引流槽具有扩口的导流底部。进一步的，所述导流底部为倾斜平面或者倾斜的台阶面。进一步的，在所述密封端面的周向上，相邻的所述仿月牙刺形槽结构之间的未开槽区域为密封堰，所述月牙形圆弧槽的周向尺寸与密封堰的周向尺寸的比值为3~6。进一步的，在所述密封端面的径向上，所述仿月牙刺形槽结构与密封环内径侧之间为密封坝，所述月牙形圆弧槽的径向尺寸与所述密封坝的径向尺寸的比值为1~2.5。本专利技术提供的轴端机械密封结构，通过设置多个对称设置的仿月牙刺形槽结构，满足主轴的双向旋转的要求；并且通过设置月牙形圆弧槽、引流槽、以及分流槽，有利于在旋转过程中具有增强流体动压效应的作用，具有泵入泵出循环的功能；引流槽和分流槽具有稳压的作用，引流槽的开设使足够的介质流体进入端面并形成稳定的液膜，而分流槽的分流作用对于液膜则具有调节膜压的作用；可以有效提高端面间液膜的动压效应增强液膜的刚度和抗变形能力，提高密封端面的开启力，减少因开启力不足造成的密封失效问题，减少密封的泄漏量并有效延长机构的运行周期，整体提高装置的使用性能；减少因为频繁旋转方向转换所造成的密封失效问题，有效减少密封泄漏量和延长密封机械装置的运行周期。引流槽和分流槽对称设置，也就是形状尺寸完全相同，在变换旋转方向时，两种槽的功能互换。月牙形圆弧槽为规则圆弧线，旋转时，周向上月牙形圆弧槽内介质流动变化为渐变式，速度冲击较小；并且月牙形圆弧槽内槽壁为圆弧面，使得壁面上的应力分布应力均匀，避免了局部应力集中;因而相对于目前常用的螺旋槽,设置为月牙形圆弧槽具有更好的动压效果,增强液膜刚度,提高抗外界干扰能力。结合附图阅读本专利技术的具体实施方式后，本专利技术的其他特点和优点将变得更加清楚。附图说明图1为本专利技术所提出的轴端机械密封结构的第一个实施例的结构示意图；图2为图1中A-A向剖视放大的第一种形式结构示意图；图3为图1中A-A向剖视放大的第二种形式结构示意图；；图4为图1中A-A向剖视放大的第三种形式结构示意图；；图5为图1中一个仿月牙刺形槽结构的放大结构示意图；图6也为图1中一个仿月牙刺形槽结构的放大结构示意图；图7为本专利技术所提出的轴端机械密封结构的第二个实施例的结构示意图；图8为图7中一个仿月牙刺形槽结构的放大结构示意图；图9为本专利技术所提出的轴端机械密封结构的第三个实施例的结构示意图；图10为图9中一个仿月牙刺形槽结构的放大结构示意图；图11为本专利技术所提出的轴端机械密封结构的第四个实施例的结构示意图；图12为图11中一个仿月牙刺形槽结构的放大结构示意图；符号说明：10-密封环的密封端面，20-仿月牙刺形槽结构，1-月牙形圆弧槽，11-圆弧槽壁，111-第一弧线，112-第二弧线，113-第三弧线，114第四弧线，12-槽底，2-引流槽，21-导流底部，3-分流槽，4-密封坝，5-密封堰。1-具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“内”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，以产品正常使用状态下靠近用户的一侧为“前”，远离用户的一侧为“后”。术语仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轴端机械密封结构，包括密封环，其特征在于，在所述密封环的密封端面上间隔开设有多个仿月牙刺形槽结构，所述仿月牙刺形槽结构以所述密封端面的径向为轴线对称设置，所述仿月牙刺形槽结构包括至少一个月牙形圆弧槽、用于将流体介质从所述密封环的外径侧引导进入所述月牙形圆弧槽的引流槽、以及用于将月牙形圆弧槽内的流体介质分流到所述密封环的外径侧的分流槽；所述引流槽与分流槽沿所述仿月牙刺形槽结构的对称轴对称设置。

【技术特征摘要】
1.一种轴端机械密封结构，包括密封环，其特征在于，在所述密封环的密封端面上间隔开设有多个仿月牙刺形槽结构，所述仿月牙刺形槽结构以所述密封端面的径向为轴线对称设置，所述仿月牙刺形槽结构包括至少一个月牙形圆弧槽、用于将流体介质从所述密封环的外径侧引导进入所述月牙形圆弧槽的引流槽、以及用于将月牙形圆弧槽内的流体介质分流到所述密封环的外径侧的分流槽；所述引流槽与分流槽沿所述仿月牙刺形槽结构的对称轴对称设置。2.根据权利要求1所述的轴端机械密封结构，其特征在于，所述月牙形圆弧槽包括靠近所述密封环外径侧的第一弧线和远离所述密封环外径侧的第二弧线，所述第一弧线的圆心和第二弧线的圆心均位于所述月牙形圆弧槽的内侧。3.根据权利要求1所述的轴端机械密封结构，其特征在于，所述月牙形圆弧槽的两端具有逐渐缩小的收敛角，所述收敛角a的取值范围为3°~15°。4.根据权利要求2所述的轴端机械密封结构，其特征在于，所述第一弧线和第二弧线相交，所述第一弧线和第二弧线围绕形成所述月牙形圆弧槽，所述月牙形圆弧槽在所述密封环径向的尺寸从中心向两端逐渐减小。5.根据权利要求2所述的轴端机械密封结构，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李振涛，刘馥瑜，郝木明，高赛，祝清丹，郭崇斌，赵英杰，
申请(专利权)人：东营海森密封技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：山东,37