一种具有半椭圆‑矩形组合槽型的机械密封环制造技术

本实用新型专利技术涉及一种具有半椭圆‑矩形组合槽型的机械密封环，其技术领域范围是流体密封技术。在密封环的端面周向均匀分布3~20个槽，每个槽中间为矩形，两端为半椭圆形，为径向中轴对称；当高压侧在密封环的外径时，槽开口于密封环外径边缘；当高压侧在密封环的内径时，槽开口于密封环内径边缘。本实用新型专利技术所述机械密封环能够降低双向槽的槽型加工难度，适用于需要单向或双向的旋转流体机械。槽型结构避免了结构上的尖角部分，从而减少应力集中，降低密封面磨损，延长密封件使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种具有半椭圆-矩形组合槽型的机械密封环，属于旋转轴机械密封领域。
技术介绍
螺旋槽是目前应用最广泛的非接触式机械密封的槽，但是在国内外都有多次发生压缩机反转现象，导致密封失效，对工业生产造成比较大的危害，使得人们更加关注双向旋转式非接触机械密封的研究。双向旋转机械密封环由于槽型的结构对称，可以实现正反转，而且可以产生足够大的开启力使两端面分开，避免单向旋转在密封开、停车或者反转时造成密封端面磨损而导致密封失效。目前双向旋转式非接触机械密封主要有：T型槽机械密封，圆弧槽机械密封，U型槽机械密封等。这三类非接触式机械密封均具有一定的动压效应和正反转工作能力，但是目前这些密封环存在流体膜刚度相对较低、动压效应较差、密封装配的精度不够的问题，如何去解决这些问题成为当今的一个热点问题。
技术实现思路
为避免上述的双向旋转机械密封环的缺点，尤其是密封性能在低压低速的密封性能和动压效应不明显，本技术提供一种具有半椭圆-矩形组合槽型的机械密封环。本技术采用的技术方案是：在密封环1端面周向均匀分布3~20个槽2，每个槽2中间为矩形，两端为半椭圆形，为径向中轴对称；当高压侧在密封环1的外径时，槽2开口于密封环1外径边缘；当高压侧在密封环1的内径时，槽2开口于密封环1内径边缘。槽2的矩形部分的周向长度W1为3~9mm，W1与槽2的任意一个半椭圆部分的周向长度W2之比为1~4，W2与径向长度L1之比为1~4。槽2的深度为2~200μm，最佳为2~10μm。槽2的半椭圆部分槽深不变（平底槽），或从低压侧到高压侧径向直线变深（斜底槽），或沿周向倾斜（斜底槽）。槽2的矩形部分槽深不变（平底槽），或从低压侧到高压侧径向直线变深（斜底槽），或沿周向倾斜（斜底槽）。本技术的工作原理是：当机械密封环在稳定运行时，被密封的流体进入槽内，由于密封环上未开槽部分构成的密封坝、密封堰的节流作用，导致进入槽内的流体压力升高，在此压力的推动下，动环与静环相分离，形成一层很薄的流体膜（气膜或液膜），从而使密封端面间形成非接触式密封。本技术适用于各种压缩机、泵等旋转机械的轴端密封，特别是双向旋转的气膜密封或液膜密封。本技术的有益效果是：本技术椭圆-矩形组合槽型机械密封环，能够提高密封的气动性能、槽型结构简单易于加工。并且本技术具有双向旋转的特性，不管是正旋还是逆向旋转都可产生连续稳定的流体薄膜，且薄膜的承载能力刚度都较好，由于槽型结构避免了结构上的尖角部分，从而减少应力集中，密封面磨损减少，密封件寿命延长。附图说明图1为槽开口于密封环外径处的机械密封环结构示意图；图2为槽开口于密封环内径处的机械密封环结构示意图；图3为图1局部放大示意图；图4为矩形部分/半椭圆部分槽底从低压侧到高压侧径向直线变深示意图；图5为两个半椭圆部分槽底周向倾斜示意图；图中：1-密封环，2-槽，3-槽底。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本技术作进一步说明，但本技术的内容并不限于所述范围。实施例1如图1和图3所示，在密封环1的端面上沿圆周方向均匀分布4个槽，每个槽中间为矩形，两端为半椭圆形，为径向中轴对称；高压侧在密封环1的外径，槽2开口于密封环1外径边缘。矩形部分的周向长度W1为3mm，W1与任意一个半椭圆部分的周向长度W2之比为1，W2与径向长度L1之比为1。矩形部分和两个半椭圆部分都是平底槽，矩形部分槽深10μm，两个半椭圆部分槽深均为4μm。实施例2如图2、图3和图4所示，在密封环1的端面沿圆周方向均匀分布20个槽，每个槽中间为矩形，两端为半椭圆形，为径向中轴对称；高压侧在密封环1内径，槽2开口于密封环1内径边缘。矩形部分的周向长度W1为9mm，W1与任意一个半椭圆部分的周向长度W2之比为4，W2与径向长度L1之比为4。矩形部分为平底槽，槽深200μm，两个半椭圆部分槽深均从低压侧到高压侧径向直线变深（斜底槽），槽深从100μm变深至200μm。实施例3如图1、图3和图4所示，在密封环1端面周向均匀分布3个槽，每个槽中间为矩形，两端为半椭圆形，为径向中轴对称；高压侧在密封环1外径，槽2开口于密封环1外径边缘。矩形部分的周向长度W1为5mm，W1与任意一个半椭圆部分的周向长度W2之比为2，W2与径向长度L1之比为3。矩形部分槽深从低压侧到高压侧径向直线变深（斜底槽），槽深从2μm变深至20μm，两个半椭圆部分均为平底槽，槽深2μm。实施例4如图2、图3、图4和图5所示，在密封环1端面周向均匀分布16个槽，每个槽中间为矩形，两端为半椭圆形，为径向中轴对称；高压侧在密封环1内径，槽2开口于密封环1内径边缘。矩形部分的周向长度W1为4mm，W1与任意一个半椭圆部分的周向长度W2之比为2，W2与径向长度L1之比为2。矩形部分槽深从低压侧到高压侧径向直线变深（斜底槽），槽深从2μm变深至20μm，其中一个半椭圆部分槽底沿周向按顺时针方向倾斜（斜底槽），另一个半椭圆部分槽底沿周向按逆时针方向倾斜（斜底槽），槽深均由2μm变深至20μm。实施例5如图1、图3和图4所示，在密封环1端面周向均匀分布8个槽，每个槽中间为矩形，两端为半椭圆形，为径向中轴对称；高压侧在密封环1外径，槽2开口于密封环1外径边缘。矩形部分的周向长度W1为8mm，W1与任意一个半椭圆部分的周向长度W2之比为3，W2与径向长度L1之比为2。矩形槽槽底沿周向按顺时针方向倾斜（斜底槽），两个半椭圆部分槽深均从低压侧到高压侧径向直线变深（斜底槽）。实施例6如图1、图3所示，在密封环1端面周向均匀分布10个槽，每个槽中间为矩形，两端为半椭圆形，为径向中轴对称；高压侧在密封环1外径，槽2开口于密封环1外径边缘。矩形部分的周向长度W1为6，W1与任意一个半椭圆部分的周向长度W2之比为4，W2与径向长度L1之比为3。矩形槽槽底沿周向按逆时针方向倾斜（斜底槽），两个半椭圆部分槽底均沿周向按顺时针方向倾斜（斜底槽）。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有半椭圆‑矩形组合槽型的机械密封环，其特征是，在密封环（1）端面周向均匀分布多个槽（2），每个槽（2）中间为矩形，两端为半椭圆形，为径向中轴对称；当高压侧在密封环（1）的外径时，槽（2）开口于密封环（1）外径边缘；当高压侧在密封环（1）的内径时，槽（2）开口于密封环（1）内径边缘。

【技术特征摘要】
1.一种具有半椭圆-矩形组合槽型的机械密封环，其特征是，在密封环（1）端面周向均匀分布多个槽（2），每个槽（2）中间为矩形，两端为半椭圆形，为径向中轴对称；当高压侧在密封环（1）的外径时，槽（2）开口于密封环（1）外径边缘；当高压侧在密封环（1）的内径时，槽（2）开口于密封环（1）内径边缘。2.根据权利要求1所述的机械密封环，其特征是，槽（2）的数量为3~20个。3.根据权利要求1所述的机械密封环，其特征是，槽（2）的矩形部分的周向长度W1为3~9mm，W1与槽（2）的任意一个半椭圆部分的周向长度W2之比为1~4。4.根据权利要求1所述的机械密封环，其特征是，槽（2）的任意一个半椭圆部分的周向长度W2与径向长度L1之比为1~4。5.根据权利要求1所述的机械密封环，其特征是，槽（2...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋鹏云，邹伟，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：新型
国别省市：云南;53