雙向旋轉自泵送流體動壓型機械密封制造技術

本技術是一種雙向旋轉自泵送流體動壓型機械密封，以克服現有雙向旋轉流體動壓機械密封需要輔助循環系統協助工作、缺乏抗顆粒干擾能力的缺陷，其由動環、動環用O形圈、靜環、靜環用O形圈、彈簧、靜環座組成，動環端面包括螺旋槽、密封堰和密封壩，靜環端面外徑側加工成錐面，采用流體泵出和流體泵入的方式產生不同旋向時的流體動壓；動環正向旋轉，來自于密封腔、通過引流孔道布滿螺旋槽的介質，被螺旋槽的凸面加速成高速流體，在離心力作用下，沿凹面向動環外徑側流動而泵出至密封腔；動環反向旋轉，密封腔內的介質沿螺旋槽的凹面楔入，向動環內徑側流動而泵入至螺旋槽根部變為高壓流體，在壓差作用下，通過引流孔道重新流進密封腔中。

【技術實現步驟摘要】
【專利說明】雙向旋轉自泵送流體動壓型機械密封
本技術屬于密封
，特別涉及一種可雙向旋轉具有流體動壓效應的自栗送機械密封，適用于各種壓縮機、離心栗、反應釜攪拌器等旋轉機械的旋轉軸的密封。
技術介紹
現有的單旋向的機械密封，如美國US4212475公開的一種具有單列螺旋槽的流體動靜壓結合型非接觸式機械密封、US5201521公開的一種流體動壓型雙列螺旋槽端面密封裝置、中國專利ZL96108614.9公開的雙環帶螺旋槽端面密封、ZL201020106087.8公開的離心機干氣密封等，這些螺旋槽機械密封僅適用于單向旋轉，且其形成流體動壓的介質都是栗入槽內的，在型槽根部產生較高的壓力，從而形成端面開啟力，減小密封端面的摩擦，但同時卻又增大了動環和靜環端面間的泄漏;雖然雙列螺旋槽機械密封裝置利用兩列螺旋槽所產生的栗汲壓差與密封端面內外兩側流體壓差相平衡，在一定程度上克服了單列螺旋槽機械密封泄漏率大的缺陷，但其較為復雜的結構，大的安裝空間要求，僅適用于密封端面兩側流體壓差不大的工況，加上單旋向的性能特點，極大地限制了其應用范圍。現有的雙旋向的機械密封，如中國專利201210041042.5“似蘑菇型槽雙向旋轉流體動壓型機械密封結構”、201010211454.5“可雙向旋轉的氣體潤滑非接觸機械密封裝置”、美國專利US5090712等，較好地解決了旋轉機械正反旋轉時的密封困難，這些機械密封是在動靜環端面開設一定數量的、具有軸對稱性幾何形狀的型槽，無論旋轉軸正轉還是反轉，都有一半數量的型槽利用旋轉時汲入的流體產生流體動壓效應，形成分離相互貼合的動、靜環密封端面的開啟力，使動靜環端面脫離接觸減小磨損，并在兩個端面之間形成連續、穩定的一層具有一定剛度的流體膜，阻止流體的泄漏。這類雙旋向機械密封如同前述單旋向機械密封一樣，屬于流體栗入式機械密封，建立流體動壓時需要提供潔凈的栗入流體，需求增加輔助過濾系統，否則栗入流體中任何微小顆粒的侵入，都會破壞密封壩端面，加速流體動壓機械密封的失效。ZL201310201473.3“自栗送流體動壓型機械密封”的提出很好地解決了這一問題。但是，其仍然存在旋向選擇性不足的問題。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種可雙向旋轉的自栗送機械密封，以克服現有雙向旋轉流體動壓機械密封需要輔助循環系統協助工作、流體動壓效應小、缺乏抗顆粒干擾能力的缺陷。本技術的方案是: 一種雙向旋轉自栗送流體動壓型機械密封，設置于機械設備的殼體2和旋轉軸10之間，由動環3、動環用0形圈11、靜環4、靜環用0形圈5、彈簧7、靜環座13組成，動環端面包括螺旋槽、密封堰和密封壩三部分，螺旋槽31數量不少于3個，均布于動環端面的外徑側，動環端面的內徑側為密封壩33，螺旋槽31之間的密封面為密封堰;靜環端面外徑側加工成錐面41，同時在動環或靜環端面上加工與各個螺旋槽根部相通的集流環槽34;在動環3或靜環4上設置把集流環槽34與密封腔1連通的引流孔道35，其特征是: 采用流體栗出和流體栗入的方式產生不同旋向時的流體動壓； 所述的流體栗出式，即在動環正向旋轉時，來自于密封腔1、通過引流孔道35布滿螺旋槽31的介質，被螺旋槽31的凸面36加速成高速流體，在離心力作用下，沿凹面37向動環3外徑側流動而“栗出”至密封腔1，此時螺旋槽31的根部形成低壓區，密封腔1內的介質在壓差作用下，再一次通過引流孔道35流入螺旋槽31根部，形成一次次正向自栗送循環； 所述的流體栗入式，即在動環反向旋轉時，密封腔1內的介質沿螺旋槽31的凹面37楔入，向動環3內徑側流動而“栗入”至螺旋槽31根部，由于旋轉半徑的減小，螺旋槽31根部處流體的線速度降低，此時流體的部分動能轉化為壓力能，變為高壓流體，在壓差作用下，通過引流孔道35重新流進密封腔1中，形成一次次反向自栗送循環。本技術的有益效果: 1、本技術能夠防止流體中的顆粒進入密封壩，降低密封壩端面的磨損，具有抗顆粒干擾能力。具體地說: 當動環正向旋轉時，雙向旋轉自栗送流體動壓型機械密封采用流體栗出方式工作，在動環運轉過程中，經過螺旋槽25的流體介質，均受到離心力的作用，而產生遠離密封壩的流動，這就使得存在于自栗送流體中的固體顆粒不會進入密封壩24區，避免了密封壩端面的磨粒磨損。當動環反向旋轉時，雙向旋轉自栗送流體動壓型機械密封采用流體栗入方式工作，在動環運轉過程中，密封腔1內的介質，一方面沿螺旋槽25的凹面23楔入螺旋槽，在螺旋槽中以平行于螺旋槽底面和密封壩的方向向螺旋槽根部流動，另一方面，沿螺旋槽25的凹面23楔入螺旋槽的流體，在螺旋槽中流動時，通過粘性剪切力徑向分力的作用，帶動處于動環密封堰所在平面和靜環錐面間的介質以與密封壩成一定角度的流速方向流過靜環錐面小端處，進入動環或靜環上的集流環槽，流向動環3或靜環11上與密封腔1連通的引流孔道20，最后重新流進密封腔1中，避免流體在沿平行于密封壩的方向直接流向密封壩端面，有效防止了流體中的顆粒進入密封壩端面，減小了密封壩端面的磨損。2、具有穩定的工作特性。具體地說: 當動環正向旋轉時，雙向旋轉自栗送流體動壓型機械密封采用流體栗出方式工作，所述被螺旋槽25凸面22加速成高速的流體，在被栗出螺旋槽25的過程中，隨著螺旋槽25的流通截面積的逐漸增大，流速降低，壓力增大，形成分離動環3和靜環11的開啟力；分離動環3和靜環11的開啟力增大，則靜環座14上安置的彈簧7被壓縮，當增大后的開啟力與彈簧7被壓縮時的彈簧力、密封流體壓力有效作用力兩者之和平衡時，動環和靜環間維持一定的間隙，密封端面間無磨損，泄漏率較小，而當泄漏流體流經密封壩的阻力較大時泄漏率甚至減小至零;此時，動環和靜環間隙稱為平衡間隙;所述的密封流體壓力有效作用力是指密封流體壓力與其作用在補償環上，使之對非補償環趨于閉合的有效作用面積的乘積;所述的補償環是指與彈簧直接接觸的靜環或動環，所述的非補償環是指不與彈簧直接接觸的動環或靜環；當工作參數發生波動導致動、靜環端面間距增大時，則泄漏率增大，動、靜環端面間壓力下降，彈簧7進一步被壓縮，此時，壓縮彈簧力與密封流體壓力有效作用力之和大于動、靜環端面間的開啟力，動、靜環端面間距減小；當動、靜環端面間距減小到小于平衡間隙時，泄漏率減小，動、靜環端面間壓力增大，壓縮了的彈簧7被釋放，此時，壓縮彈簧力與密封流體壓力有效作用力之和小于動、靜環端面間的開啟力，動、靜環端面間距增大，當密封壩兩側的壓差值大于泄漏流體流經密封壩的阻力時，動、靜環端面間便又出現泄漏。如此不斷自動調節，達到一個泄漏率和開啟力處于穩定的新的工作狀態。當動環反向旋轉時，雙向旋轉自栗送流體動壓型機械密封采用流體栗入方式工作，所述沿螺旋槽25凹面23楔入、向動環3內徑側流動而“栗入”至螺旋槽25根部的流體，由于旋轉半徑的減小，流至螺旋槽25根部處的流體線速度降低，此時流體的部分動能轉化為壓力能，變為高壓流體，形成分離動環3和靜環11的開啟力；隨著分離動環3和靜環11的開啟力增大，則靜環座14上安置的彈簧7被壓縮，當增大后的開啟力與彈簧7被壓縮時的彈簧力與密封流體壓力有效作用力之和平衡時，動環和靜環間維持一定的間隙，密封端面當前第1頁1 2 3 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種雙向旋轉自泵送流體動壓型機械密封，設置于機械設備的殼體（2）和旋轉軸（10）之間，由動環（3）、動環用O形圈（11）、靜環（4）、靜環用O形圈（5）、彈簧（7）、靜環座（13）組成，動環端面包括螺旋槽、密封堰和密封壩三部分，螺旋槽（31）數量不少于3個，均布于動環端面的外徑側，動環端面的內徑側為密封壩33，螺旋槽31之間的密封面為密封堰；靜環端面外徑側加工成錐面（41），同時在動環或靜環端面上加工與各個螺旋槽根部相通的集流環槽（34）；在動環（3）或靜環（4）上設置把集流環槽（34）與密封腔（1）連通的引流孔道（35），其特征是：采用流體泵出和流體泵入的方式產生不同旋向時的流體動壓；所述的流體泵出式，即在動環正向旋轉時，來自于密封腔（1）、通過引流孔道（35）布滿螺旋槽（31）的介質，被螺旋槽（31）的凸面（36）加速成高速流體，在離心力作用下，沿凹面（37）向動環（3）外徑側流動而“泵出”至密封腔（1），此時螺旋槽（31）的根部形成低壓區，密封腔（1）內的介質在壓差作用下，再一次通過引流孔道（35）流入螺旋槽（31）根部，形成一次次正向自泵送循環；所述的流體泵入式，即在動環反向旋轉時，密封腔（1）內的介質沿螺旋槽（31）的凹面（37）楔入，向動環（3）內徑側流動而“泵入”至螺旋槽（31）根部，由于旋轉半徑的減小，螺旋槽（31）根部處流體的線速度降低，此時流體的部分動能轉化為壓力能，變為高壓流體，在壓差作用下，通過引流孔道（35）重新流進密封腔（1）中，形成一次次反向自泵送循環。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫見君，嚴彥，段衍筠，孫偉，顏鐘愛，陸建花，於秋萍，馬晨波，華潔，
申請(專利權)人：南京林業大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32