一种穗形排布微孔端面机械密封结构制造技术

一种穗形排布微孔端面机械密封结构，包括机械密封的动环、静环，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，所述动环或静环至少一个端面上开有依照旋转中心对称分布的由倾斜式动压微孔和无方向减压微孔组成的穗形微孔组，所述减压微孔设在动压微孔的末端，所述穗形微孔组构成环带，所述环带设在端面上游，所述环带的下游设有光滑平面的环形密封坝。本发明专利技术的有益效果：可控制微孔端面的流体动压效应、增大阻尼，提高了密封抗扰动能力和稳定性；可以充分发挥微孔防固体颗粒的能力和优势；增强的流体动压效应和抗扰动性提高了密封的非接触稳定性、耐磨损，延长了使用寿命，提高了密封的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机械端面密封
，特别涉及适用于各种压缩机、泵和釜等旋 转机械转轴的轴端密封装置，尤其涉及一种穗形排布微孔端面机械密封结构。
技术介绍
由于表面纹理技术在表面减摩方面的特有优势，在机械密封中已得到成功应 用，工程实践表明表面微结构的减摩耐磨作用可以有效提高密封端面的耐磨性和使用寿 命。特别是在易汽化结晶、固体颗粒含量较高或高操作参数等场合，微孔密封表现出优 良的摩擦学特性，微孔密封的研究和应用日益受到人们的重视。自Etsion I.最先专利技术了一种多(微)孔端面密封应用于泵类液体轴封装置，为改 善微孔端面在干气密封和低速工况中动压开启能力差的问题，国内外陆续出现了变分布 微孔、螺旋槽辅助微孔、方向性微孔等多种微孔密封端面结构，有效提高微孔端面的开 启能力，可充分利用微孔结构的防固体颗粒能力延长密封端面的使用寿命。但是，动压 开启能力提高的同时易导致密封流体膜的抗干扰能力变差，特别是在高转速工况下端面 易出现接触磨损，很大程度上抵消了微孔的减磨优势，影响密封的可靠性和使用寿命。
技术实现思路
为了克服已有技术中密封的高速抗干扰能力差的不足，本专利技术提供一种能应用 于各种条件的介质，改善微孔端面的随动性，减少端面的接触磨损，充分发挥微孔端面 的减磨优势，使得密封抗干扰效果好，可频繁启动，可靠性高，使用寿命长的穗形排布 微孔端面机械密封结构。本专利技术的技术方案是一种穗形排布微孔端面机械密封结构，包括机械密封的动环、静环，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，其 特征在于所述动环或静环至少一个端面上开有依照旋转中心对称分布的由倾斜式动压 微孔和无方向减压微孔组成的穗形微孔组，所述减压微孔设在动压微孔的末端，所述穗 形微孔组构成环带，所述环带设在端面上游，所述环带的下游设有光滑平面的环形密封 坝。进一步，所述环带沿径向设有多个穗形微孔组。或者，所述环带沿与径向成角度倾斜的方向设有多个穗形微孔组。进一步，所述动压微孔是方向性动压微孔，其长轴和短轴之比大于1，所述长轴 与通过动压微孔中心的密封端面直径成倾斜角度。进一步，所述动压微孔深度取值范围为2 10 μιη；所述动压微孔的长轴和短轴 之比取值范围为1 10 ；所述动压微孔的短轴取值范围为10 1000 μιη。进一步，所述环形密封坝的径向宽度范围为0.1 10 mm。本专利技术所述的动压微孔为方向性微孔，微孔的形状可以为椭圆形、长方形、菱形等规则图形；所述减压微孔的形状可以为圆形、正方形、六边形等规则图形。本专利技术的工作原理穗形微孔组中的动压微孔倾斜以后在速度剪切作用下使径向流体阻力减小导致密封 上游高压向低压侧移动而形成动压开启力，形成微型动压槽，从而提高了整个密封端面 的动压开启力，其强弱决定于微孔尺寸和倾斜角度，而整体的穗形分布微孔组可进一步 通过流体导向作用改善密封开启性能。当流体在剪切作用下继续进入减压微孔后，由于 流体容积突然增加，压力急剧降低，从而使动压微孔的高压受到抑制。在低压启动时， 可以快速分离密封端面摩擦副，在高速条件下，可控制流体膜的刚度提高流体膜的稳定 性。同时穗形微孔组中微孔的孔深和孔径比较大形成的密封间隙尺寸突变效应使得流进 微孔的流体产生涡流，显著增大密封端面流体膜阻尼，减小密封振动，进一步增强高速 下密封的稳定性，减少密封端面的接触摩擦。穗形微孔组设在端面上游，即高压侧，可以很好的阻止固体颗粒进入密封端 面，当有微量颗粒进入端面之后，微孔可以起到吸纳作用，有效发挥微孔的防固体颗粒 的能力，减磨耐磨能力提高，使该密封可以应用于含固体颗粒浓度较高的场合。同时， 特有的倾斜式动压微孔，大大提高端面间流体动压效应，提供了保持端面非接触的最大 能力，增大了密封的轴向刚度，而当速度过高时，减压微孔可有效抑制流体膜刚度。穗 形微孔组中微孔的阻尼效应显著减小密封振动，增强了密封端面的抗扰动能力，从而使 该密封的抗干扰能力或稳定性及在低压条件下的启动或停车性能优于一般螺旋槽流体动 压机械密封。本专利技术的有益效果主要表现在1、密封端面上独特的倾斜式动压微孔结构和 减压微孔，可控制微孔端面的流体动压效应、增大阻尼，提高了密封抗扰动能力和稳定 性；2、通过设置微孔的孔深可以应用于液体介质和气体介质，可以充分发挥微孔防固体 颗粒的能力和优势；3、增强的流体动压效应和抗扰动性提高了密封的非接触稳定性、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为本专利技术的一种实施方式端面结构示意图。图2为图1中A部分的放大图。图3为本专利技术纵向剖视图。图4为本专利技术的另一种实施方式端面结构示意图。具体实施例方式实施例一参照图1-3，一种穗形排布微孔端面机械密封结构，包括机械密封的动环4、静环 3，所述动环4和静环3的端面的一侧为高压侧即上游，所述动环4和静环3的端面的另一 侧为低压侧即下游，所述静环3端面上开有依照旋转中心对称分布的由倾斜式动压微孔 11和无方向减压微孔12组成的穗形微孔组，所述减压微孔12设在动压微孔11的末端， 所述穗形微孔组1构成环带，所述环带设在端面上游，所述环带的下游设有光滑平面的 环形密封坝。所述环带沿径向设有多个穗形微孔组1。所述动压微孔11是方向性动压微孔， 其长轴和短轴之比大于1，所述长轴与通过动压微孔11中心的密封端面直径成倾斜角度。所述动压微孔11深度优化取值范围为2 10 μ m ；所述动压微孔11的长轴和短 轴之比优选取值范围为1 10 ；所述动压微孔11的短轴取值范围为10 1000 μ m。所述环形密封坝2的径向宽度范围为0.1 10 mm。本专利技术所述的动压微孔为方向性微孔，微孔的形状可以为椭圆形、长方形、菱 形等规则图形；所述减压微孔的形状可以为圆形、正方形、六边形等规则图形。本专利技术的工作原理穗形微孔组1中的动压微孔11倾斜以后在速度剪切作用下使径向流体阻力减小导致 密封上游高压向低压侧移动而形成动压开启力，形成微型动压槽，从而提高了整个密封 端面的动压开启力，其强弱决定于微孔尺寸和倾斜角度，而整体的穗形分布微孔组1可 进一步通过流体导向作用改善密封开启性能。当流体在剪切作用下继续进入减压微孔12 后，由于流体容积突然增加，压力急剧降低，从而使动压微孔的高压受到抑制。在低压 启动时，可以快速分离密封端面摩擦副，在高速条件下，可控制流体膜的刚度提高流体 膜的稳定性。同时穗形微孔组1中微孔的孔深和孔径比较大形成的密封间隙尺寸突变效 应使得流进微孔的流体产生涡流，显著增大密封端面流体膜阻尼，减小密封振动，进一 步增强高速下密封的稳定性，减少密封端面的接触摩擦。穗形微孔组1设在端面上游，即高压侧，可以很好的阻止固体颗粒进入密封端 面，当有微量颗粒进入端面之后，微孔可以起到吸纳作用，有效发挥微孔的防固体颗粒 的能力，减磨耐磨能力提高，使该密封可以应用于含固体颗粒浓度较高的场合。同时， 特有的倾斜式动压微孔11，大大提高端面间流体动压效应，提供了保持端面非接触的最 大能力，增大了密封的轴向刚度，而当速度过高时，减压微孔12可有效抑制流体膜刚 度。穗形微孔组1中微孔的阻尼效应显著减小密封振动，增强了密封端面的抗扰动能 力，从而使该密封的抗干扰能力或稳定性及在低压条件下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种穗形排布微孔端面机械密封结构，包括机械密封的动环、静环，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，其特征在于：所述动环或静环至少一个端面上开有依照旋转中心对称分布的由倾斜式动压微孔和无方向减压微孔组成的穗形微孔组，所述减压微孔设在动压微孔的末端，所述穗形微孔组构成环带，所述环带设在端面上游，所述环带的下游设有光滑平面的环形密封坝。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：白少先，彭旭东，李纪云，孟祥铠，盛颂恩，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]