下游泵送雙列螺旋槽端面密封制造技術

本實用新型專利技術涉及一種旋轉軸的下游泵送雙列螺旋槽端面密封，其特征是：在旋轉環或靜止環的密封端面上，或者同時在這兩個端面上設置兩列螺旋槽，一列位于高壓側即上游，一列位于低壓側即下游，兩者螺旋角的方向相反；上游螺旋槽的徑向高度大于或等于下游螺旋槽的徑向高度，兩列螺旋槽總的效果是將密封流體從上游向下游泵送。其優點是：流體膜的承載能力和剛度大，對旋轉速度的適應性強。本實用新型專利技術適用于各種旋轉機械的密封，尤其是干式氣體密封。（*該技術在2007年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本技術屬于旋轉軸密封，特別涉及一種下游泵送雙列螺旋槽端面密封，用于壓縮機、膨脹機、分離機、泵、反應釜攪拌器等機械的旋轉軸的流體動、靜壓結合型非接觸式端面密封。到目前為止，文獻中已有的雙列螺旋槽端面密封都是純流體動壓型的，如中國專利90101737.X，其特征是位于高壓側的螺旋槽的徑向高度小于位于低壓側的螺旋槽的徑向高度。在給定的旋向下，這兩列螺旋槽所產生的泵汲壓力與密封流體的壓力相平衡，密封流體的泄漏量可以為零。但是，這類密封僅適用于密封流體與被密封介質之間的壓差較小，而且密封流體的粘度較高的工況。而常見的流體動、靜壓相結合型的端面密封，都是下游泵送單列螺旋槽端面密封。在這列螺旋槽的下游有平面環帶，起節流作用，即“阻擋”作用，如美國專利4,212,475。本技術的目的在于提出一種新的流體動、靜壓結合型下游泵送雙列螺旋槽端面密封，它在相同的條件下比上述密封具有更大的流體膜厚度，或者在相同的流體膜厚度下具有更大的流體膜剛度，以承受密封流體與被密封介質之間較大的壓差，適應粘度低的密封流體并且對旋轉速度的適應性更強。本技術的目的是這樣實現的一種旋轉軸的下游泵送雙列螺旋槽端面密封，由旋轉環、靜止環等組成，旋轉環的密封端面與靜止環的密封端面相貼合，其特征是在旋轉環的密封端面上，或者在靜止環的密封端面上，或者同時在這兩個密封端面上設置兩列螺旋槽，其中，一列位于高壓側，即上游，另一列位于低壓側，即下游，兩列螺旋槽的螺旋角相反，位于上游的螺旋槽的徑向高度大于或等于位于下游的螺旋槽的徑向高度；在下游一列螺旋槽的內側還有一平面環帶，起節流和停車密封作用。螺旋槽的型線可以是除同心圓和徑向直線以外的任何曲線和線段，螺旋角α既可以是恒定的，又可以是變化的，其范圍為0°＜｜α｜＜90°，最佳范圍為5°～30°。螺旋槽的深度既可以是不變的也可以是可變的，深度的范圍為0.005～0.200mm，一般說來，密封流體粘度越大，螺旋槽深度也越大。螺旋槽的寬度可以是不變的，也可以是變化的。與純流體動壓型雙列螺旋槽端面密封相比，由于在本技術中位于上游的一列螺旋槽的徑向高度大于或等于位于下游的一列螺旋槽的徑向高度，故在給定的旋向下，兩列螺旋槽總的效果是將密封流體由高壓側向低壓側泵送，即由上游向下游泵送，簡稱下游泵送，從而產生輕微的泄漏，以此為代價而換取了兩個密封端面之間更大的流體膜厚度及流體膜剛度。因此，本技術的密封比純流體動壓型雙列螺旋槽端面密封更適應低粘度密封流體，如氣體；同時也適用于密封流體與被密封介質之間的壓差更高的工況。與流體動、靜壓結合型下游泵送單列螺旋槽端面密封相比，在本技術的雙列螺旋槽端面密封中增加了一列位于下游的螺旋槽，其螺旋角的方向與位于上游的螺旋槽的螺旋角方向相反，在給定的旋向下，下游一列螺旋槽對密封流體自下游向上游泵汲，起主動的“推擋”作用，而不是像單列螺旋槽端面密封中的平面環帶那樣只是起被動的“阻擋”作用，故其密封效果更佳。因此，本技術中的密封端面之間有更大的流體膜厚度或者在相同的流體膜厚度下具有更大的流體膜剛度。本技術中的下游一列螺旋槽的內側仍保留一寬度較小的平面環帶，在轉動狀態下也是起節流作用，在靜止狀態下則起停車密封作用。綜上所述，與下游泵送單列螺旋槽端面密封相比，本技術適用于密、封流體與被密封介質之間壓差更大的工況，并且對旋轉速度的適應性更強。 附圖說明圖1．螺旋槽設置在旋轉環上的下游泵送雙列螺旋槽端面密封結構圖。圖2．螺旋槽設置在靜止環上的下游泵送雙列螺旋槽端面密封結構圖。圖3．螺旋槽同時設置在旋轉環上和靜止環上的下游泵送雙列螺旋槽端面密封結構圖。圖4．螺旋槽型線示意圖。圖5．兩列螺旋槽之間和上游螺旋槽的外側都有平面環帶的密封端面視圖。圖6．兩列螺旋槽之間有平面環帶，上游螺旋槽的外側沒有平面環帶的密封端面視圖。圖7．兩列螺旋槽之間沒有平面環帶，上游螺旋槽外側有平面環帶的密封端面視圖。圖8．兩列螺旋槽之間和上游螺旋槽的外側都沒有平面環帶的密封端面視圖。在以上附圖中，符號含義如下Rb-密封平衡半徑Ro-旋轉環和靜止環的密封端面內半徑中較大的一個內半徑R1-下游螺旋槽的內半徑R2-下游螺旋槽的外半徑R3-上游螺旋槽的內半徑R4-上游螺旋槽的外半徑R5-旋轉環和靜止環的密封端面外半徑中較小的一個外半徑α-螺旋角h-螺旋槽深度以下結合附圖所表示的實施例對本技術進行詳細說明。圖1為螺旋槽設置在旋轉環上的下游泵送雙列螺旋槽端面密封結構圖。該密封由旋轉環1、靜止環2、副密封圈3、推環4、彈簧5、防轉銷6、殼體7、軸套8、軸9、靜密封圈10等組成。在旋轉環1的密封端面上設置兩列螺旋槽，在高壓側H(即上游)有一列螺旋槽11，在低壓側L(即下游)有一列螺旋槽12，位于上游的螺旋槽徑向高度R4-R3大于或等于位于下游的螺旋槽徑向高度R2-R1，參見圖5～圖8。在給定旋向下由于這兩列螺旋槽的螺旋角方向相反，位于上游的一列螺旋槽將密封流體向下游泵送，而位于下游的一列螺旋槽將密封流體向上游泵送；但由于位于上游的一列螺旋槽的徑向高度大于或等于位于下游的一列螺旋槽的徑向高度，因而兩列螺旋槽總的效果是將密封流體沿箭頭G的方向從上游向下游泵送，從而產生一微量泄漏。在上游螺旋槽的外側有一平面環帶，即R5-R4之間的環帶，兩列螺旋槽之間也有一平面環帶，即R3-R2之間的環帶；此外，在下游一列螺旋槽的內側仍保留一平面環帶，即R1-R0之間的環帶，起節流和停車密封的作用；Rb為密封的平衡半徑。螺旋線的形狀可以是圖4所示的任何曲線或線段，例如對數螺旋線；螺旋角的范圍是0°＜｜α｜＜90°，例如20°。上游一列螺旋槽深度h沿徑向和周向可以是不變的，例如0.02mm不變；也可以是變化的。螺旋槽的寬度可以是變化的，也可以是不變的，例如，從內徑向外徑逐漸加寬。本實施例中螺旋槽設置在旋轉環的密封端面上，也可以設置在靜止環的密封端面上，見圖2。還可以同時設置在旋轉環及靜止環的密封端面上，見圖3。圖4為螺旋槽型線示意圖，以下游一列螺旋槽的型線為例，螺旋槽有二個側壁，其型線可以是除同心圓(螺旋角α=0°)或徑向直線(螺旋角α=90°)以外的任何曲線或直線，例如對數螺旋線(等角螺旋線)、阿基米德螺旋線、圓弧線、斜直線、斜折線等等。其中螺旋角的定義如下設任何形式的曲線(或直線)從內徑R1處的A點(或A’、A″點)開始，到外半徑R2處的B點(或B’、B″點)為止，在R1與R2之間的任意半徑R處的同心圓與該曲線(或直線)相交于P點(或P’、P″點)，在該點曲線的切線(或直線本身)與同心圓的切線之間的夾角α即定義為螺旋角。曲線AB與曲線A″B″的螺旋角方向相反，若定義前者為正，則后者為負。在本技術中，螺旋角的范圍是0°＜｜α｜＜90°。螺旋角α可以恒定，也可以變化，即可以由除去同心圓之外的多種曲線組成，也可以由除去徑向直線之外的一條或多條線段即折線組成。圖5至圖8是可供選擇的密封端面上螺旋槽的形狀及位置。圖5為兩列螺旋槽之間和上游螺旋槽的外側都有平面環帶的密封端面視圖。兩列螺旋槽之間有一平面環帶，即R3-R2之間的環帶，兩列螺旋槽呈八字形。上游一列螺旋槽的外側有一平面環帶，即R5-R4之間的平面環帶。若螺旋槽加工在旋本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種旋轉軸的下游泵送雙列螺旋槽端面密封，由旋轉環、靜止環等組成，旋轉環的密封端面與靜止環的密封端面相貼合，其特征是：在旋轉環的密封端面上設置兩列螺旋槽，其中，一列位于高壓側，即上游，另一列位于低壓側，即下游，兩列螺旋槽的螺旋角相反，位于上游的螺旋槽的徑向高度大于或等于位于下游的螺旋槽的徑向高度，在下游一列螺旋槽的內側還有一平面環帶。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王玉明，
申請(專利權)人：王玉明，
類型：實用新型
國別省市：12[中國|天津]