[发明专利]一种轴端机械密封结构

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于机械密封技术领域，具体涉及一种轴端机械密封结构。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明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。