一种对称分布的双y型槽端面机械密封结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及机械密封技术领域，具体涉及一种对称分布的双Y型槽端面机械密封结构。摩擦副由两个密封环组成，即动环和静环，所述动环和静环中其中一个密封环上开设有多个沿周向分布的双Y型槽组，所述密封环外径处是介质高压侧，即上游；所述每个槽组包含一对对称分布的双Y型槽，所述每个双Y型槽包含一个引流槽和两个回流槽，所述回流槽位于引流槽的背侧且和引流槽相连通；所述双Y型槽之间未开槽区域是密封堰，周向未开槽区域形成的环带是密封坝，所述内径处密封坝是低压侧，即下游。本实用新型可实现机械密封的双向旋转功能，并且能减少密封介质的泄漏量，可应用于各种泵、反应釜、搅拌器等旋转机械的密封。
【专利说明】
一种对称分布的双Y型槽端面机械密封结构
技术领域
[0001]本实用新型涉及机械密封技术领域，具体涉及一种对称分布的双Y型槽端面机械密封结构。
【背景技术】
[0002]液膜密封是一种长寿命、低能耗的高新密封技术，适用于石油化工、轻工、动力、原子能等行业中各种旋转机械的轴封，防止工艺介质特别是易汽化、高危险性、高污染性介质等向大气中的泄漏。液膜密封通过在密封环端面上开设深度达到微米级的槽型来产生静压和动压效应，使动静环端面之间产生一层厚度极薄的流体膜，从而使动静环端面保持分离状态，实现介质的密封，其中螺旋槽上游栗送机械密封最为典型。目前，密封环端面各种槽型逐渐被发掘，如专利CN101975274A、CN204187000U、CN204127319U等，扩大了液膜密封在工业上的应用范围。但是，在特殊工况下，例如坦克电机的旋转轴端的密封，要求机械密封不仅可以实现双向旋转功能，而且平均泄漏量需满足一定的要求。但是已有端面槽型的液膜密封存在抗干扰能力差、低速运行稳定性不佳、泄漏量大、不适合双向旋转等问题，难以满足特殊工况下的运行要求。
【实用新型内容】
[0003]为了克服已有端面槽型的液膜密封技术中存在的上述不足，本实用新型提出了一种抗干扰能力较好、低速运行稳定性佳、冷却效果佳、泄漏量较小、可以实现双向旋转的对称分布的双Y型槽端面机械密封结构。
[0004]本实用新型的技术方案是:
[0005]—种对称分布的双Y型槽端面机械密封结构，摩擦副由两个密封环组成，即动环和静环，其特征在于:所述动环和静环中其中一个密封环上开设有多个沿周向分布的双Y型槽组，所述密封环外径处是介质高压侧，即上游;所述每个槽组包含一对对称分布的双Y型槽，所述每个双Y型槽包含一个引流槽和两个回流槽，所述回流槽位于引流槽的背侧且和引流槽相连通;所述双Y型槽之间未开槽区域是密封堰，周向未开槽区域形成的环带是密封坝，所述内径处密封坝是低压侧，即下游。
[0006]进一步，所述引流槽和回流槽的侧壁型线为螺旋线或者圆弧线或者直线。
[0007]进一步，所述密封环内半径为Ri，双Y型槽下游处槽根半径Rgl，并且Ri〈Rgl;所述密封环外半径为R。，双Y型槽上游处槽根半径Rg2，并且Rg2 < R。。
[0008]进一步，所述弓I流槽和回流槽的深度h = 3?25μπι。
[0009]进一步，所述双Y型槽个数N的取值范围为:4 < N ^ 24，优选值范围为6 ^ N <18，其中N为偶数。
[0010]进一步，所述其中一个回流槽槽根半径为R1，且Rgl< RKRg2;所述另一个回流槽槽根半径为1?2，且1?1<1?2〈&2。
[0011]进一步，所述双Y型槽下游处槽根半径Rgl与密封环内半径Ri之差R3= Rgl-Ri,密封环外半径R。与内半径Ri之差R=Ro-Ri，所述R3/R的取值范围为0.1?0.5，优选值范围为0.2?
0.4。
[0012]进一步，所述引流槽和回流槽深度相等且不随半径的变化而变化。
[0013]本实用新型的工作原理:
[0014]当开设对称分布的双Y型槽的密封环按顺时针方向旋转时，引流槽5把上游高压流体在粘性剪切力的作用下栗入密封端面间，在下游槽根处流体压力急剧升高，因端面膜压增加所形成的开启力大于作用在密封环上的闭合力，迫使在静止状态下保持接触的两端面分离并处于稳定的非接触状态。在流体动压和惯性力的作用下，回流槽2和3把引流槽5的部分流体反输至高压侧，减少密封介质的泄流量。而对于同一槽组内另一个对称分布的双Y型槽，两个回流槽起到栗送作用，引流槽则起到反输流体作用。通过同一槽组内对称分布的双Y型槽的协同作用，实现高压介质的密封以及机械密封的双向旋转功能。
[0015]本实用新型的优点和有益效果:
[0016](I)对称分布的双Y型槽端面机械密封结构不仅适用于单向旋转的机械，而且适用于双向旋转机械。
[0017](2)引流槽和回流槽槽根处形成的高压具有叠加效应，易于端面的开启，提高了端面承载能力，减少启停过程中的端面磨损;增加了流体膜刚度，提高了液膜密封的抗干扰能力。
[0018](3)在流体动压和惯性力的作用下，槽内部分流体被反输至高压侧，从而减少了密封端面间介质的泄漏。
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型实施例一的对称分布的双Y型槽端面结构示意图。
[0020]图2是本实用新型实施例一的对称分布的双Y型槽端面几何结构参数定义示意图。[0021 ]图3是本实用新型实施例二的开槽端面结构示意图。
[0022]图4是本实用新型实施例三的开槽端面结构示意图。
[0023]图5是本实用新型实施例四的开槽端面结构示意图。
[0024]图6是本实用新型实施例五的开槽端面结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]为使本实用新型实施例的技术方案更加清楚，下面结合附图对本实用新型的实施进一步详述。
[0026]实施例一
[0027]参见图1和图2，一种对称分布的双Y型槽端面机械密封结构，摩擦副由两个密封环组成，即动环和静环，所述动环和静环中其中一个密封环上开设有多个沿周向分布的双Y型槽组I，所述密封环外径处是介质高压侧，即上游;所述每个槽组包含一对对称分布的双Y型槽，所述每个双Y型槽包含一个引流槽5与回流槽2和3，所述回流槽2和3位于引流槽5的背侧且和引流槽5相连通;所述双Y型槽之间未开槽区域是密封堰6，周向未开槽区域形成的环带是密封坝4，所述内径处密封坝是低压侧，即下游。
[0028]所述引流槽和回流槽的侧壁型线为螺旋线或者圆弧线或者直线。
[0029]所述密封环内半径为Ri，双Y型槽下游处槽根半径Rgl，并且Ri〈Rgl;所述密封环外半径为R。，双Y型槽上游处槽根半径Rg2，并且Rg2〈R。。
[0030]所述引流槽5与回流槽2和3的深度h = 3?25μπι。
[0031]所述双Y型槽个数N的取值范围为:4 SNS 24，优选值范围为6 SNS 18，其中N为偶数。
[0032]所述回流槽2的槽根半径为R1，且RgKRKRg2;所述回流槽3的槽根半径为R2,且RKR2
<Rg2o
[0033]所述双Y型槽下游处槽根半径Rgl与密封环内半径Ri之差R3 = Rgl-Ri,密封环外半径R。与内半径Ri之差R=Ro-Ri，所述R3/R的取值范围为0.1?0.5，优选值范围为0.2?0.4。
[0034]所述引流槽5与回流槽2和3深度相等且不随半径的变化而变化。
[0035]针对不同的流体介质、操作条件和辅助系统操作参数，通过优化设计对称分布的双Y型槽的回流槽槽根半径、双Y型槽数量N等参数，可以满足不同工况条件下密封性能的要求。
[0036]实施例二
[0037]参见图3，本实施例与实施例一的不同之处在于双Y型槽上游处槽根半径Rg2= R。，即引流槽和回流槽开设在密封环外径处，其余结构和实施方式与实施例一相同。
[0038]实施例三
[0039]参见图4，本实施例与实施例一的不同之处在于回流槽2的槽根半径R1= Rgl，即回流槽2的槽根半径等于双Y型槽下游处槽根半径，其余结构和实施方式与实施例一相同。
[0040]实施例四
[0041]参见图5，本实施例与实施例一的不同之处在于回流槽3的槽根半径R2= R1，即回流槽3的槽根半径等于回流槽2的槽根半径，其余结构和实施方式与实施例一相同。
[0042]实施例五
[0043]参见图6，本实施例与实施例一的不同之处在于回流槽3的槽根半径R2= R1，即回流槽3和回流槽2的槽根半径相等；之后延伸回流槽2的槽根半径等于双Y型槽下游处槽根半径，其余结构和实施方式与实施例一相同。
[0044]本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型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，本实用新型的保护范围也及于本领域技术人员根据本实用新型构思所能想到的同等技术手段。
【主权项】
1.一种对称分布的双Y型槽端面机械密封结构，摩擦副由两个密封环组成，即动环和静环，其特征在于:所述动环和静环中其中一个密封环上开设有多个沿周向分布的双Y型槽组，所述密封环外径处是介质高压侧，即上游;所述每个槽组包含一对对称分布的双Y型槽，所述每个双Y型槽包含一个引流槽和两个回流槽，所述回流槽位于引流槽的背侧且和引流槽相连通;所述双Y型槽之间未开槽区域是密封堰，周向未开槽区域形成的环带是密封坝，内径处密封坝是低压侧，即下游。2.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于:所述引流槽和回流槽的侧壁型线为螺旋线或者圆弧线或者直线。3.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于:所述密封环内半径为R1，双Y型槽下游处槽根半径Rgl，并且RXRgl;所述密封环外半径为R。，双Y型槽上游处槽根半径Rg2，并且Rg2 <Ro O4.根据权利要求2所述的密封结构，其特征在于:所述引流槽和回流槽的深度h= 3?25μ??ο5.根据权利要求3所述的密封结构，其特征在于:所述双Y型槽个数N的取值范围为:4<NS 24，其中N为偶数。6.根据权利要求4所述的密封结构，其特征在于:所述其中一个回流槽槽根半径为R1，且Rgi < RKRg2;所述另一个回流槽槽根半径为R2IR1 < R2〈Rg2。7.根据权利要求5所述的密封结构，其特征在于:所述双Y型槽下游处槽根半径Rgl与密封环内半径Ri之差R3 = Rgl-Ri,密封环外半径R。与内半径Ri之差R = Rc1-Ri，所述R3/R的取值范围为0.1?0.5。8.根据权利要求6所述的密封结构，其特征在于:所述引流槽和回流槽深度相等且不随半径的变化而变化。
【文档编号】F16J15/3244GK205559791SQ201620221739
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年3月22日
【发明人】郝木明, 任付军, 李振涛, 胡洪浩
【申请人】中国石油大学(华东)