一种双向旋转设备的密封端面结构的制作方法

本实用新型属于流体机械轴端密封技术领域，具体涉及一种双向旋转设备的密封端面结构，可适用于泵、压缩机、反应釜等旋转式机械。

背景技术：

目前，机械密封主要用于化工、石油炼化等领域的旋转机械的轴端密封，减少甚至完全消除工艺介质的泄漏浪费，保证周边环境安全以及旋转设备的正常运转。随着大型旋转设备的发展，可双向旋转的设备开始大量应用于工业生产中，双向旋转的设备由于旋转方向的变化与频繁启停不利于流体膜的形成与稳定运行，可能会出现密封环接触、端面泄漏等问题，以及因流体膜刚度减小所造成的开启力下降等问题。

目前大部分传统的密封结构只能满足单向旋转的要求，无法应用于双向旋转设备；而可应用于双向旋转设备的密封结构普遍槽型简单，端面液膜的承载能力较低，导致泄漏量增大，密封使用寿命变短，可靠性低下，给工业生产带来了诸多不便以及不必要的设备开销，因此不断开发出满足工况要求的可用于双向旋转的设备并满足泄漏量要求的端面槽型也是目前非接触式机械密封的发展方向之一。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术中存在的上述问题，提供一种双向旋转设备的密封端面结构，有效增大端面间液膜承载能力，减少泄漏量，并增强密封可靠性，延长使用寿命。

为达到上述技术目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种双向旋转设备的密封端面结构，包括动环和静环，在所述动环的密封端面和/或静环的密封端面的圆周上开设有多个动压槽组，所述动压槽组具有以密封端面的半径镜像对称的、且间隔设置的至少一对动压槽，在密封端面上对称设置的动压槽之间的未开槽区域为密封台区。

进一步的，所述动压槽具有与介质高压侧连通的开口，所述动压槽沿所述开口在远离介质高压侧的方向上周向尺寸逐渐增加。

进一步的，在所述动压槽远离开口的一端设有弧形的下边界线。

进一步的，所述下边界线与所述密封端面的内径同心设置。

进一步的，在所述动压槽靠近所述密封台区的一侧设有密封端面径向的径向边界线。

进一步的，在所述动压槽远离所述密封台区的一侧设有螺旋边界线。

进一步的，所述述动压槽组具有对称设置的多对动压槽，多对动压槽径向设置，位于密封台区同侧的多个动压槽向连通。

进一步的，在所述动压槽靠近所述密封台区的一侧设有密封端面径向的径向边界线，位于密封台区同侧的多个动压槽的径向边界线同线。

进一步的，所述螺旋边界线的螺旋角范围为：8～30°。

进一步的，所述动压槽的深度为10～30μm，

进一步的，所述密封台区的周向宽度范围为：3～6mm。

进一步的，在所述密封端面的周向上开设有N个所述动压槽组，N的取值范围为：8≤N≤12。

本实用新型提供的双向旋转设备的密封端面结构，通过设置动压槽组，当密封开始工作后，密封端面间的液体在压差作用以及剪切作用下，流向密封端面内径处，形成泄漏流，并完成密封端面的润滑。由于每个动压槽组都是镜像对称的两个动压槽组成，故两个动压槽会产生不同的作用，一个动压槽实现流体的泵入效果，另一个动压槽实现流体的泵出效果；这种泵入泵出的效果能有效增强端面液膜稳定性，加强端面流体与外径侧流体的交换，可降低端面因摩擦热产生的高温，并且泄漏量较普通流体动压槽型更小。该动压槽组结合了径向引流槽与动压槽的综合效果，运转时可实现流体泵入泵出的循环，抗干扰能力更强；动压槽组明显提高了端面动压效应，从而提高了端面开启力，减少开启力不足的影响；动压槽组加强了端面流体与外径侧流体间的交换，能够有效降低端面因摩擦热产生的高温。动压槽组可满足机械密封双向旋转的要求，能够有效减少泄漏，稳定性好，使用寿命长。

结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1为本实用新型所提出的双向旋转设备的密封端面结构的第一个实施例的结构示意图；

图2为图1中部分结构的放大结构示意图；

图3为本实用新型所提出的双向旋转设备的密封端面结构的第二个实施例的结构示意图；

图4为图3中部分结构的放大结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。在本实用新型的描述中，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发明和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参阅图1-图2，是本实用新型所提出的双向旋转设备的密封端面结构的第一个实施例，一种双向旋转设备的密封端面结构包括动环和静环，在动环的密封端面和/或静环的密封端面的圆周上开设有多个动压槽组1，动压槽组1具有以密封端面10的半径镜像对称的至少一对动压槽11，对称设置的动压槽11间隔设置，在密封端面10上对称设置的动压槽11之间的未开槽区域为密封台区12。密封端面10外径侧为高压密封介质，即上游；内径侧为大气侧，即下游；动压槽组1位于介质高压侧，也就是动压槽11与密封端面10的外径侧连通。

本实施例中，通过设置动压槽组1，当密封开始工作后，密封端面间的液体在压差作用以及剪切作用下，流向密封端面10内径处，形成泄漏流，并完成密封端面10的润滑。由于每个动压槽组1都是镜像对称的两个动压槽1组成，故两个动压槽1会产生不同的作用；一个动压槽11实现流体的泵入效果，另一个动压槽11实现流体的泵出效果；这种泵入泵出的效果能有效增强端面液膜稳定性，加强端面流体与外径侧流体的交换，可降低端面因摩擦热产生的高温，并且泄漏量较普通流体动压槽型更小。该动压槽组1结合了径向引流槽与动压槽的综合效果，运转时可实现流体泵入泵出的循环，抗干扰能力更强；动压槽组1明显提高了端面动压效应，从而提高了端面开启力，减少开启力不足的影响；动压槽组1加强了端面流体与外径侧流体间的交换，能够有效降低端面因摩擦热产生的高温。动压槽组1可满足机械密封双向旋转的要求，能够有效减少泄漏，稳定性好，使用寿命长。

本实施例中，动压槽组1具有左右对称设置的一对动压槽11，动压槽11具有与介质高压侧连通的开口111，动压槽11沿开口111在远离介质高压侧的方向上周向尺寸逐渐增加，也就是动压槽11沿开口111在远离密封端面10外径侧的方向上周向尺寸逐渐增加。在动压槽11远离开口111的一端设有弧形的下边界线112，有利于流体介质在槽内的回流效应，使密封流体介质在槽内不会形成流动死区，减小高压侧介质向低压侧的泄露。其中，下边界线112与密封端面10的内径同心设置，当然也与密封端面10的外径同心设置，下侧边界线112的半径为R2，密封端面10的外径为R1，密封端面10的外径为R3，R1<R2<R3。

在动压槽11靠近密封台区12的一侧设有密封端面径向的径向边界线113，在动压槽11远离密封台区12的一侧设有螺旋边界线114，也就是一对动压槽11形成裤袋式槽型。当密封开始工作后，在其中一个动压槽11中，外径侧的高压介质流体在径向边界线113的引流作用下，经开口111沿径向流动，有效的实现流体的泵入，同时下边界线112与螺旋边界线114交汇呈收敛状，故该处可以产生明显的流体动压效应以形成高压区，有效的提高了端面液膜的承载力。在另一个动压槽11中，流体在下边界线112及径向边界线113的共同作用下，会实现泵出的效果，实现泄漏量的减少，同时也能带出部分固体颗粒，减少密封端面的磨损。这种泵入泵出的效果能有效增强端面液膜稳定性，加强端面流体与外径侧流体的交换，可降低端面因摩擦热产生的高温，并且泄漏量较普通流体动压槽型更小。

本实施例中，螺旋边界线的螺旋角范围为：8～30°，动压槽11的深度为10～30μm，深度可加工为等深，也可加工为不等深，沿半径从外圆到内圆方向槽深逐渐加深，继而可形成更好的动压效应。密封台区12的周向宽度范围为：3～6mm。在密封端面10的周向上开设有N个所述动压槽组，N的取值范围为：8≤N≤12。

参阅图3-图4，是本实用新型所提出的双向旋转设备的密封端面结构的第二个实施例，本实施例与第一个实施例的主要区别在于：动压槽组1具有两对动压槽，其他结构可以采用第一个实施例相同的结构。

一种双向旋转设备的密封端面结构包括动环和静环，在动环的密封端面和/或静环的密封端面的圆周上开设有多个动压槽组1，动压槽组1具有以密封端面10的半径镜像对称的两对动压槽，第一动压槽11和第二动压槽13，对称设置的第一动压槽11和第二动压槽13间隔设置，在密封端面10上对称设置的第一动压槽11和第二动压槽13之间的未开槽区域为密封台区12。密封端面10外径侧为高压密封介质，即上游；内径侧为大气侧，即下游；动压槽组1位于介质高压侧，也就是动压槽11与密封端面10的外径侧连通。

本实施例中，通过设置动压槽组1，当密封开始工作后，密封端面间的液体在压差作用以及剪切作用下，流向密封端面10内径处形成泄漏流，并完成密封端面10的润滑。由于每个动压槽组1都是镜像对称的两对动压槽组成，故密封台区12两侧的动压槽会产生不同的作用；一侧的第一动压槽11和第二动压槽13实现流体的泵入效果，另一侧的第一动压槽11和第二动压槽13，实现流体的泵出效果；这种泵入泵出的效果能有效增强端面液膜稳定性，加强端面流体与外径侧流体的交换，可降低端面因摩擦热产生的高温，并且泄漏量较普通流体动压槽型更小。该动压槽组1结合了径向引流槽与动压槽的综合效果，运转时可实现流体泵入泵出的循环，抗干扰能力更强；动压槽组1明显提高了端面动压效应，从而提高了端面开启力，减少开启力不足的影响；动压槽组1加强了端面流体与外径侧流体间的交换，能够有效降低端面因摩擦热产生的高温。动压槽组1可满足机械密封双向旋转的要求，能够有效减少泄漏，稳定性好，使用寿命长。

位于密封台区12同侧的第一动压槽11和第二动压槽13向连通，动压槽11具有与介质高压侧连通的开口111，动压槽11沿开口111在远离介质高压侧的方向上周向尺寸逐渐增加；第二动压槽13设置在第一动压槽11的内径，第二动压槽13的外侧与第一动压槽11的内侧连通。

在第一动压槽11靠近密封台区12的一侧设有密封端面径向的第一径向边界线113，在第二动压槽13靠近密封台区12的一侧设有密封端面径向的第二径向边界线133，位于密封台区12同侧的第一动压槽11的第一径向边界线113和第二动压槽13的第二径向边界线133为同线，也就是第一径向边界线113和第二径向边界线133位于同一直线上。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。