一種具有仿楓葉形槽的機械密封環制造技術

本實用新型專利技術涉及一種具有仿楓葉形槽的機械密封環。在密封環的端面周向均勻分布2~50個仿楓葉形槽，槽深為1～100μm，所述仿楓葉形槽由一個徑向直線槽和五個槽組成，其中四個槽對稱分布于徑向直線槽兩側，另一個槽與徑向直線槽近密封環內徑端連接，徑向直線槽開口于密封環外徑邊緣；所述仿楓葉形槽為徑向中軸對稱。適用于單向旋轉和雙向旋轉機械，用于液體密封或干氣密封，可有效降低密封端面磨損，具有較好的導流效果，更好的開啟力和更小的泄漏量，使得其具有更好的密封效果和動壓性能，運行更加穩定，適用范圍更廣泛，節約成本。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種具有特殊形狀槽的機械密封環，尤其是一種具有仿楓葉形槽的機械密封環，可用于壓縮機、膨脹機、泵等旋轉機械的密封，屬流體機械軸密封

技術介紹
目前，非接觸式機械密封以其非接觸、磨損小、低能耗、穩定性能好等優良性能成為旋轉式流體機械優先選擇的軸端密封。在密封環上開出各種流體動壓槽，可以在密封環的端面形成穩定的液膜或氣膜，說明槽型對流體膜流場有明顯的影響，對流體膜的剛度、承載能力、有決定性的作用。在非接觸式機械密封應用最廣泛的槽型是螺旋槽，螺旋槽具有較好的氣膜剛度和較強的承載力，但由于槽型的非結構對稱性，導致螺旋槽不可雙向旋轉。在有些工況條件下，需要密封環可以雙向旋轉，但是目前的可雙向旋轉密封環存在動壓效應差、在低速低壓條件下的密封性能不理想等問題，如何去解決這些問題成為當今研究新槽型的熱點。
技術實現思路
本技術目的是提供一種密封效果和動壓性能更好的具有仿楓葉形槽的機械密封環。本技術所采用的技術方案是：一種具有仿楓葉形槽的機械密封環，在密封環1的端面周向均勻分布2~50個仿楓葉形槽，所述仿楓葉形槽由一個徑向直線槽4和五個槽（槽Ⅰ2-槽Ⅴ7）組成，槽Ⅰ2-槽Ⅳ6對稱分布于徑向直線槽4兩側，槽Ⅰ2與槽Ⅳ6相同，槽Ⅱ3與槽Ⅲ5相同，槽Ⅴ7與徑向直線槽4近密封環1內徑端連接，徑向直線槽4開口于密封環1外徑邊緣，所述仿楓葉形槽為徑向中軸對稱，如圖1所示。如圖2所示，徑向直線槽4的周向長度W1為1~20mm；槽Ⅱ3端點到槽Ⅲ5端點間的周向長度W2與W1的比值為2~10；槽Ⅰ2端點到槽Ⅳ6端點間的周向長度W3與W2的比值為2～4；槽Ⅴ7最寬處周向長度W4與W1的比值為2～4。槽Ⅲ5和槽Ⅳ6（或槽Ⅰ2與槽Ⅱ3）間夾角α為10o~90o；槽Ⅳ6和槽Ⅴ7（或槽Ⅰ2與槽Ⅴ7）間夾角β為10o~90o；槽Ⅲ5和徑向直線槽4（或槽Ⅱ3和徑向直線槽4）間夾角γ為30o~90o。仿楓葉形槽的槽深從高壓側向低壓側徑向直線變淺（斜底槽）（如圖3所示），或等梯級變淺（臺階槽）（如圖4所示），梯級數目為2～10個，每一梯級深度為1～10μm。仿楓葉形槽的槽深沿周向從中心向兩側直線變淺（斜底槽）（如圖5所示），或等梯級變淺（臺階槽）（如圖6所示），梯級數目為2～10個，每一梯級深度為1～10μm。仿楓葉形槽的邊緣線型可以是弧線、直線、螺旋線、鋸齒線中的任意一種。所述槽可以是弧線槽、矩形槽、螺旋槽、三角形槽中的任意一種。本技術具有的有益效果：1、本技術所述仿楓葉形槽是仿照楓葉的外形而設計的一種槽型，其具有較好的導流效果，更大的開啟力和更小的泄漏量，使得其具有更好的密封性能。2、由于仿楓葉形槽周向長度較長，可以使流體膜連續不斷產生動壓，產生較大的開啟力和氣膜剛度，使得運行更加穩定。3、由于可以改變槽之間的夾角和徑向直線槽的寬度等結構參數使得密封環適用于在不同工況壓力下都能正常開啟運行，適用范圍更廣泛。4、由于槽型結構的對稱性，密封環在安裝時無旋向要求，既可單向又可雙向旋轉，有效的節約成本。附圖說明圖1為具有仿楓葉形槽的機械密封環的結構示意圖；圖2為圖1的局部放大示意圖；圖3為仿楓葉形槽槽深從高壓側向低壓側徑向直線變淺示意圖；圖4為仿楓葉形槽槽深從高壓側向低壓側徑向等梯級變淺示意圖；圖5為仿楓葉形槽槽深沿周向從中心向兩側直線變淺示意圖；圖6為仿楓葉形槽槽深沿周向從中心向兩側等梯級變淺示意圖；圖中：1-密封環，2-弧線槽Ⅰ，3-弧線槽Ⅱ，4-徑向直線槽，5-弧線槽Ⅲ，6-弧線槽Ⅳ，7-弧線槽Ⅴ，8-槽底；W1-徑向直線槽4的周向長度，W2-弧線槽Ⅱ3端點到弧線槽Ⅲ5端點的周向長度，W3-弧線槽Ⅰ2端點到弧線槽Ⅳ6端點的周向長度，W4-弧線槽Ⅴ最寬處周向長度；α-弧線槽Ⅲ5和弧線槽Ⅳ6間夾角，β-弧線槽Ⅳ6和弧線槽Ⅴ7間夾角，γ-弧線槽Ⅲ5和徑向直線槽4間夾角。具體實施方式下面結合附圖和實施案例對本技術作進一步說明，但本技術的內容不限于實施例及附圖所示。實施例1如圖1、圖2和圖3所示，一種具有仿楓葉形槽的機械密封環，在密封環1的端面周向均勻分布6個仿楓葉形槽，所述仿楓葉形槽由一個徑向直線槽和五個弧線槽（弧線槽Ⅰ2-弧線槽Ⅴ7）組成，弧線槽Ⅰ2-弧線槽Ⅳ6對稱分布于徑向直線槽4兩側，弧線槽Ⅰ2與弧線槽Ⅳ6相同，弧線槽Ⅱ3與弧線槽Ⅲ5相同，弧線槽Ⅴ7與徑向直線槽4近密封環1內徑端連接，高壓側在密封環1的外徑，徑向直線槽4開口于密封環1外徑邊緣，所述仿楓葉形槽為徑向中軸對稱。仿楓葉形槽邊緣線型為弧線。密封環1未開槽區域構成密封堰。徑向直線槽4的周向長度W1為5mm，弧線槽Ⅱ3端點到弧線槽Ⅲ5端點間的周向長度W2與W1的比值為10，弧線槽Ⅰ2端點到弧線槽Ⅳ6端點間的周向長度W3與W2的比值為2，弧線槽Ⅴ7最寬處周向長度W4與W1的比值為4。弧線槽Ⅲ5和弧線槽Ⅳ6（或弧線槽Ⅰ2與弧線槽Ⅱ3）間夾角α為10o；弧線槽Ⅳ6和弧線槽Ⅴ7（或弧線槽Ⅰ2與弧線槽Ⅴ7）間夾角β為60o；弧線槽Ⅲ5和徑向直線槽4（或弧線槽Ⅱ3和徑向直線槽4）間夾角γ為90o。仿楓葉形槽的槽深為從高壓側向低壓側徑向直線變淺（斜底槽），槽深從10μm變淺至1μm。將本實施例所述的具有仿楓葉形槽的機械密封環與現有技術的T形槽和徑向直線槽進行對比實驗。工況參數：外壓Po=4.5852MPa，內壓Pi=0.1013MPa，轉速r=1087.08rad/s，工作溫度T=30℃。實驗結果如下表所示：。實驗結果表明，本技術所述具有仿楓葉形槽的機械密封環的開啟力遠遠大于T形槽和徑向直線槽，而泄漏量又遠遠低于T形槽和徑向直線槽，也就是說，與現有技術相比，本技術具有更大的開啟力和更小的泄漏量，由此可知，本技術所述具有仿楓葉形槽的機械密封環具有更好的密封性能。實施例2參照實施例1的結構，將弧線槽用矩形槽替換。一種具有仿楓葉形槽的機械密封環，在密封環的端面周向均勻分布2個仿楓葉形槽，所述仿楓葉形槽由一個徑向直線槽和五個矩形槽（矩形槽Ⅰ-矩形槽Ⅴ）組成，矩形槽Ⅰ-矩形槽Ⅳ對稱分布于徑向直線槽兩側，矩形槽Ⅰ與矩形槽Ⅳ相同，矩形槽Ⅱ與矩形槽Ⅲ相同，矩形槽Ⅴ與徑向直線槽近密封環內徑端連接，高壓側在密封環的外徑，徑向直線槽開口于密封環外徑邊緣，所述仿楓葉形槽為徑向中軸對稱。仿楓葉形槽邊緣線型為鋸齒線。徑向直線槽的周向長度為20mm，矩形槽Ⅱ端點到矩形槽Ⅲ端點間的周向長度與徑向直線槽的周向長度的比值為2，矩形槽Ⅰ端點到矩形槽Ⅳ端點間的周向長度與矩形槽Ⅱ端點到矩形槽Ⅲ端點間的周向長度的比值為2，矩形槽Ⅴ最寬處周向長度與徑向直線槽的周向長度的比值為2。矩形槽Ⅲ和矩形槽Ⅳ（或矩形槽Ⅰ與矩形槽Ⅱ）間夾角為80o；矩形槽Ⅳ和矩形槽Ⅴ（或矩形槽Ⅰ與矩形槽Ⅴ）間夾角為10o；矩形槽Ⅲ和徑向直線槽（或矩形槽Ⅱ和徑向直線槽）間夾角為30°。仿楓葉形槽的槽深從高壓側向低壓側徑向直線變淺（斜底槽），槽深由100μm變淺至10μm，如圖3所示。實施例3參照實施例1的結構，將弧線槽用螺旋槽替換。一種具有仿楓葉形槽的機械密封環，在密封環的端面周向均勻分布50個仿楓葉形槽，所述仿楓葉形槽由一個徑向直線槽和五個螺旋槽（螺旋槽Ⅰ-螺旋槽Ⅴ）組成，螺旋槽Ⅰ-螺旋槽Ⅳ對稱分布于徑向直線槽兩側本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有仿楓葉形槽的機械密封環，其特征在于，在密封環（1）的端面周向均勻分布多個仿楓葉形槽，所述仿楓葉形槽由一個徑向直線槽（4）和五個槽組成，槽Ⅰ（2）、槽Ⅱ（3）、槽Ⅲ（5）、槽Ⅳ（6）對稱分布于徑向直線槽（4）兩側，槽Ⅰ（2）與槽Ⅳ（6）相同，槽Ⅱ（3）與槽Ⅲ（5）相同，槽Ⅴ（7）與徑向直線槽（4）近密封環（1）內徑端連接，徑向直線槽（4）開口于密封環（1）外徑邊緣；所述仿楓葉形槽為徑向中軸對稱。

【技術特征摘要】
1.一種具有仿楓葉形槽的機械密封環，其特征在于，在密封環（1）的端面周向均勻分布多個仿楓葉形槽，所述仿楓葉形槽由一個徑向直線槽（4）和五個槽組成，槽Ⅰ（2）、槽Ⅱ（3）、槽Ⅲ（5）、槽Ⅳ（6）對稱分布于徑向直線槽（4）兩側，槽Ⅰ（2）與槽Ⅳ（6）相同，槽Ⅱ（3）與槽Ⅲ（5）相同，槽Ⅴ（7）與徑向直線槽（4）近密封環（1）內徑端連接，徑向直線槽（4）開口于密封環（1）外徑邊緣；所述仿楓葉形槽為徑向中軸對稱。2.根據權利要求1所述的機械密封環，其特征在于，仿楓葉形槽數量為2~50個。3.根據權利要求1所述的機械密封環，其特征在于，徑向直線槽（4）的周向長度W1為1~20mm；槽Ⅱ（3）端點到槽Ⅲ（5）端點間的周向長度W2與W1的比值為2~10；槽Ⅰ（2）端點到槽Ⅳ（6）端點間的周向長度W3與W2的比值為2～4；槽Ⅴ（7）最寬處周向長度W4與W1的比值為2～4。4.根據權利要求1所述的機械密封環，其特征在于，槽Ⅲ（5）和槽Ⅳ（6）間夾角α等于槽Ⅰ（2）與槽Ⅱ（3）間夾角，為10o~90o；槽Ⅳ（6）和槽Ⅴ（7）間夾角β等于槽Ⅰ（2）與槽Ⅴ（...

【專利技術屬性】
技術研發人員：宋鵬云，鄒偉，
申請(專利權)人：昆明理工大學，
類型：新型
國別省市：云南;53