一種具有仿楓葉形槽的機(jī)械密封環(huán)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有仿楓葉形槽的機(jī)械密封環(huán)。在密封環(huán)的端面周向均勻分布2~50個(gè)仿楓葉形槽，槽深為1～100μm，所述仿楓葉形槽由一個(gè)徑向直線槽和五個(gè)槽組成，其中四個(gè)槽對(duì)稱分布于徑向直線槽兩側(cè)，另一個(gè)槽與徑向直線槽近密封環(huán)內(nèi)徑端連接，徑向直線槽開(kāi)口于密封環(huán)外徑邊緣；所述仿楓葉形槽為徑向中軸對(duì)稱。適用于單向旋轉(zhuǎn)和雙向旋轉(zhuǎn)機(jī)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(dǎo)流效果，更好的開(kāi)啟力和更小的泄漏量，使得其具有更好的密封效果和動(dòng)壓性能，運(yùn)行更加穩(wěn)定，適用范圍更廣泛，節(jié)約成本。
【專利說(shuō)明】
-種具有仿楓葉形槽的機(jī)械密封環(huán)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種具有特殊形狀槽的機(jī)械密封環(huán)，尤其是一種具有仿楓葉形槽的機(jī) 械密封環(huán)，可用于壓縮機(jī)、膨脹機(jī)、累等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的密封，屬流體機(jī)械軸密封技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，非接觸式機(jī)械密封W其非接觸、磨損小、低能耗、穩(wěn)定性能好等優(yōu)良性能成 為旋轉(zhuǎn)式流體機(jī)械優(yōu)先選擇的軸端密封。在密封環(huán)上開(kāi)出各種流體動(dòng)壓槽，可W在密封環(huán) 的端面形成穩(wěn)定的液膜或氣膜，說(shuō)明槽型對(duì)流體膜流場(chǎng)有明顯的影響，對(duì)流體膜的剛度、承 載能力、有決定性的作用。在非接觸式機(jī)械密封應(yīng)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(qiáng)的承載力，但由于槽型的非結(jié)構(gòu)對(duì)稱性，導(dǎo)致螺旋槽不可雙向旋轉(zhuǎn)。在 有些工況條件下，需要密封環(huán)可W雙向旋轉(zhuǎn)，但是目前的可雙向旋轉(zhuǎn)密封環(huán)存在動(dòng)壓效應(yīng) 差、在低速低壓條件下的密封性能不理想等問(wèn)題，如何去解決運(yùn)些問(wèn)題成為當(dāng)今研究新槽 型的熱點(diǎn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明目的是提供一種密封效果和動(dòng)壓性能更好的具有仿楓葉形槽的機(jī)械密封 環(huán)。
[0004] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是： 一種具有仿楓葉形槽的機(jī)械密封環(huán)，在密封環(huán)1的端面周向均勻分布2~50個(gè)仿楓葉形 槽，所述仿楓葉形槽由一個(gè)徑向直線槽4和五個(gè)槽(槽12-槽V7)組成，槽12-槽IV6對(duì)稱分布 于徑向直線槽4兩側(cè)，槽12與槽IV6相同，槽ns與槽虹5相同，槽V7與徑向直線槽4近密封環(huán) 1內(nèi)徑端連接，徑向直線槽4開(kāi)口于密封環(huán)1外徑邊緣，所述仿楓葉形槽為徑向中軸對(duì)稱，如 圖1所示。
[0005] 如圖2所示，徑向直線槽4的周向長(zhǎng)度Wi為1~20mm;槽113端點(diǎn)到槽虹5端點(diǎn)間的周 向長(zhǎng)度W2與Wi的比值為2~10;槽12端點(diǎn)到槽IV6端點(diǎn)間的周向長(zhǎng)度W3與W2的比值為2~4;槽 V 7最寬處周向長(zhǎng)度W4與Wi的比值為2~4。
[0006] 槽虹5和槽IV6(或槽12與槽n3)間夾角a為10°~90°;槽IV6和槽V7(或槽12與槽V 7)間夾角P為10°~90°;槽虹5和徑向直線槽4(或槽ns和徑向直線槽4)間夾角丫為30°~90。。
[0007] 仿楓葉形槽的槽深從高壓側(cè)向低壓側(cè)徑向直線變淺(斜底槽）（如圖3所示），或等 梯級(jí)變淺（臺(tái)階槽)(如圖4所示），梯級(jí)數(shù)目為2~10個(gè)，每一梯級(jí)深度為1~10皿。
[000引仿楓葉形槽的槽深沿周向從中屯、向兩側(cè)直線變淺(斜底槽）（如圖5所示），或等梯 級(jí)變淺（臺(tái)階槽)(如圖6所示），梯級(jí)數(shù)目為2~10個(gè)，每一梯級(jí)深度為1~10皿。
[0009] 仿楓葉形槽的邊緣線型可W是弧線、直線、螺旋線、銀齒線中的任意一種。
[0010] 所述槽可W是弧線槽、矩形槽、螺旋槽、=角形槽中的任意一種。
[0011] 本發(fā)明具有的有益效果： 1、本發(fā)明所述仿楓葉形槽是仿照楓葉的外形而設(shè)計(jì)的一種槽型，其具有較好的導(dǎo)流效 果，更大的開(kāi)啟力和更小的泄漏量，使得其具有更好的密封性能。
[0012] 2、由于仿楓葉形槽周向長(zhǎng)度較長(zhǎng)，可W使流體膜連續(xù)不斷產(chǎn)生動(dòng)壓，產(chǎn)生較大的 開(kāi)啟力和氣膜剛度，使得運(yùn)行更加穩(wěn)定。
[0013] 3、由于可W改變槽之間的夾角和徑向直線槽的寬度等結(jié)構(gòu)參數(shù)使得密封環(huán)適用 于在不同工況壓力下都能正常開(kāi)啟運(yùn)行，適用范圍更廣泛。
[0014] 4、由于槽型結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，密封環(huán)在安裝時(shí)無(wú)旋向要求，既可單向又可雙向旋轉(zhuǎn)， 有效的節(jié)約成本。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1為具有仿楓葉形槽的機(jī)械密封環(huán)的結(jié)構(gòu)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(cè)向低壓側(cè)徑向直線變淺示意圖； 圖4為仿楓葉形槽槽深從高壓側(cè)向低壓側(cè)徑向等梯級(jí)變淺示意圖； 圖5為仿楓葉形槽槽深沿周向從中屯、向兩側(cè)直線變淺示意圖； 圖6為仿楓葉形槽槽深沿周向從中屯、向兩側(cè)等梯級(jí)變淺示意圖； 圖中：1-密封環(huán)，2-弧線槽I，3-弧線槽n，4-徑向直線槽，5-弧線槽虹，6-弧線槽IV，7- 弧線槽V ,8-槽底;W廣徑向直線槽4的周向長(zhǎng)度，W2-弧線槽113端點(diǎn)到弧線槽虹5端點(diǎn)的周向 長(zhǎng)度，W3-弧線槽12端點(diǎn)到弧線槽IV6端點(diǎn)的周向長(zhǎng)度，W4-弧線槽V最寬處周向長(zhǎng)度;a-弧線 槽虹5和弧線槽IV6間夾角，0-弧線槽IV6和弧線槽V7間夾角，丫-弧線槽虹5和徑向直線槽4 間夾角。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施案例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明的內(nèi)容不限于實(shí)施例 及附圖所示。
[0017]實(shí)施例1 如圖1、圖2和圖3所示，一種具有仿楓葉形槽的機(jī)械密封環(huán)，在密封環(huán)1的端面周向均勻 分布6個(gè)仿楓葉形槽，所述仿楓葉形槽由一個(gè)徑向直線槽和五個(gè)弧線槽(弧線槽12-弧線槽 V7)組成，弧線槽12-弧線槽IV6對(duì)稱分布于徑向直線槽4兩側(cè)，弧線槽12與弧線槽IV6相同， 弧線槽113與弧線槽虹5相同，弧線槽V7與徑向直線槽4近密封環(huán)1內(nèi)徑端連接，高壓側(cè)在密 封環(huán)1的外徑，徑向直線槽4開(kāi)口于密封環(huán)1外徑邊緣，所述仿楓葉形槽為徑向中軸對(duì)稱。仿 楓葉形槽邊緣線型為弧線。密封環(huán)1未開(kāi)槽區(qū)域構(gòu)成密封堪。
[0018]徑向直線槽4的周向長(zhǎng)度Wi為5mm，弧線槽113端點(diǎn)到弧線槽ms端點(diǎn)間的周向長(zhǎng)度 W2與Wi的比值為10，弧線槽12端點(diǎn)到弧線槽IV6端點(diǎn)間的周向長(zhǎng)度化與W2的比值為2，弧線槽 V 7最寬處周向長(zhǎng)度W4與Wi的比值為4。
[0019] 弧線槽虹5和弧線槽IV6(或弧線槽12與弧線槽113)間夾角a為10°;弧線槽IV6和弧 線槽V7(或弧線槽12與弧線槽V7)間夾角0為60°;弧線槽虹5和徑向直線槽4(或弧線槽ns 和徑向直線槽4)間夾角丫為90 °。
[0020]仿楓葉形槽的槽深為從高壓側(cè)向低壓側(cè)徑向直線變淺(斜底槽），槽深從IOiim變淺 至化m。
[0021] 將本實(shí)施例所述的具有仿楓葉形槽的機(jī)械密封環(huán)與現(xiàn)有技術(shù)的T形槽和徑向直線 槽進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。工況參數(shù)：外壓化=4.5852MPa，內(nèi)壓Pi=O. 1013MPa，轉(zhuǎn)速r=1087.08rad/s， 工作溫度T=30°C。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示：
O
[0022] 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明所述具有仿楓葉形槽的機(jī)械密封環(huán)的開(kāi)啟力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于T形 槽和徑向直線槽，而泄漏量又遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于T形槽和徑向直線槽，也就是說(shuō)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本 發(fā)明具有更大的開(kāi)啟力和更小的泄漏量，由此可知，本發(fā)明所述具有仿楓葉形槽的機(jī)械密 封環(huán)具有更好的密封性能。
[0023] 實(shí)施例2 參照實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)，將弧線槽用矩形槽替換。
[0024] -種具有仿楓葉形槽的機(jī)械密封環(huán)，在密封環(huán)的端面周向均勻分布2個(gè)仿楓葉形 槽，所述仿楓葉形槽由一個(gè)徑向直線槽和五個(gè)矩形槽(矩形槽I-矩形槽V)組成，矩形槽I- 矩形槽IV對(duì)稱分布于徑向直線槽兩側(cè)，矩形槽I與矩形槽IV相同，矩形槽n與矩形槽虹相 同，矩形槽V與徑向直線槽近密封環(huán)內(nèi)徑端連接，高壓側(cè)在密封環(huán)的外徑，徑向直線槽開(kāi)口 于密封環(huán)外徑邊緣，所述仿楓葉形槽為徑向中軸對(duì)稱。仿楓葉形槽邊緣線型為銀齒線。
[0025] 徑向直線槽的周向長(zhǎng)度為20mm，矩形槽n端點(diǎn)到矩形槽m端點(diǎn)間的周向長(zhǎng)度與徑 向直線槽的周向長(zhǎng)度的比值為2,矩形槽I端點(diǎn)到矩形槽IV端點(diǎn)間的周向長(zhǎng)度與矩形槽n端 點(diǎn)到矩形槽m端點(diǎn)間的周向長(zhǎng)度的比值為2,矩形槽V最寬處周向長(zhǎng)度與徑向直線槽的周 向長(zhǎng)度的比值為2。
[0026] 矩形槽虹和矩形槽IV(或矩形槽I與矩形槽n)間夾角為80°;矩形槽IV和矩形槽V (或矩形槽I與矩形槽V)間夾角為10°;矩形槽虹和徑向直線槽(或矩形槽n和徑向直線槽） 間夾角為30°。
[0027] 仿楓葉形槽的槽深從高壓側(cè)向低壓側(cè)徑向直線變淺(斜底槽），槽深由100皿變淺 至10皿，如圖3所示。
[002引實(shí)施例3 參照實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)，將弧線槽用螺旋槽替換。
[0029] -種具有仿楓葉形槽的機(jī)械密封環(huán)，在密封環(huán)的端面周向均勻分布50個(gè)仿楓葉形 槽，所述仿楓葉形槽由一個(gè)徑向直線槽和五個(gè)螺旋槽(螺旋槽I-螺旋槽V)組成，螺旋槽I- 螺旋槽IV對(duì)稱分布于徑向直線槽兩側(cè)，螺旋槽I與螺旋槽IV相同，螺旋槽n與螺旋槽虹相 同，螺旋槽V與徑向直線槽近密封環(huán)內(nèi)徑端連接，高壓側(cè)在密封環(huán)的外徑，徑向直線槽開(kāi)口 于密封環(huán)外徑邊緣，所述仿楓葉形槽為徑向中軸對(duì)稱。仿楓葉形槽邊緣線型為螺旋線。
[0030] 徑向直線槽的周向長(zhǎng)度為10mm，螺旋槽n端點(diǎn)到螺旋槽m端點(diǎn)間的周向長(zhǎng)度與徑 向直線槽的周向長(zhǎng)度的比值為6,螺旋槽I端點(diǎn)到螺旋槽IV端點(diǎn)間的周向長(zhǎng)度與螺旋槽n端 點(diǎn)到螺旋槽m端點(diǎn)間的周向長(zhǎng)度的比值為3,螺旋槽V最寬處周向長(zhǎng)度與徑向直線槽的周 向長(zhǎng)度的比值為3。
[0031] 螺旋槽虹和螺旋槽IV(或螺旋槽I與螺旋槽n)間夾角為90°;螺旋槽IV和螺旋槽V (或螺旋槽I與螺旋槽V)間夾角為60°;螺旋槽m和徑向直線槽(或螺旋槽n和徑向直線槽） 間夾角為30 °。
[0032] 仿楓葉形槽的槽深從高壓側(cè)向低壓側(cè)徑向等梯級(jí)變淺（臺(tái)階槽），梯級(jí)數(shù)目為2個(gè)， 每一梯級(jí)的深度為10皿，如圖4所示。
[0033] 實(shí)施例4 參照實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)，將弧線槽用S角形槽替換。
[0034] -種具有仿楓葉形槽的機(jī)械密封環(huán)，在密封環(huán)的端面周向均勻分布30個(gè)仿楓葉形 槽，所述仿楓葉形槽由一個(gè)徑向直線槽和五個(gè)=角形槽(=角形槽I-=角形槽V)組成，= 角形槽I-=角形槽IV對(duì)稱分布于徑向直線槽兩側(cè)，=角形槽I與=角形槽IV相同，=角形槽 n與=角形槽m相同，=角形槽V與徑向直線槽近密封環(huán)內(nèi)徑端連接，高壓側(cè)在密封環(huán)的 外徑，徑向直線槽開(kāi)口于密封環(huán)外徑邊緣，所述仿楓葉形槽為徑向中軸對(duì)稱。仿楓葉形槽邊 緣線型為直線。
[0035] 徑向直線槽的周向長(zhǎng)度為lmm，S角形槽n端點(diǎn)到S角槽m端點(diǎn)間的周向長(zhǎng)度與 徑向直線槽的周向長(zhǎng)度的比值為8，S角形槽I端點(diǎn)到S角形槽IV端點(diǎn)間的周向長(zhǎng)度與S角 形槽n端點(diǎn)到S角槽m端點(diǎn)間的周向長(zhǎng)度的比值為4，S角形槽V最寬處周向長(zhǎng)度與徑向 直線槽的周向長(zhǎng)度的比值為4。
[0036] S角形槽虹和S角形槽IV(或S角形槽I與S角形槽n)間夾角為30°;S角形槽IV 和=角形槽V (或=角形槽I與=角形槽V)間夾角為90°;=角形槽虹和徑向直線槽(或= 角形槽n和徑向直線槽)間夾角為6〇°。
[0037] 仿楓葉形槽的槽深從高壓側(cè)向低壓側(cè)徑向等梯級(jí)變淺（臺(tái)階槽），梯級(jí)數(shù)目為10 個(gè)，每一梯級(jí)的深度為1皿，如圖4所示。
[003引實(shí)施例5 參照實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例與實(shí)施例1不同之處在于，仿楓葉形槽的槽深沿周向從 中屯、向兩側(cè)直線變淺(斜底槽），槽深從80WI1變淺至20WI1，如圖5所示。
[0039] 實(shí)施例6 參照實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例與實(shí)施例1不同之處在于，仿楓葉形槽的槽深沿周向從 中屯、向兩側(cè)等梯級(jí)變淺（臺(tái)階槽），梯級(jí)數(shù)目為10個(gè)，每一梯級(jí)深度為1皿，如圖6所示。
[0040] 實(shí)施例7 參照實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例與實(shí)施例1不同之處在于，仿楓葉形槽的槽深沿周向從 中屯、向兩側(cè)等梯級(jí)變淺（臺(tái)階槽），梯級(jí)數(shù)目為2個(gè)，每一梯級(jí)的深度為10皿，如圖6所示。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種具有仿楓葉形槽的機(jī)械密封環(huán)，其特征在于，在密封環(huán)（1)的端面周向均勻分布 多個(gè)仿楓葉形槽，所述仿楓葉形槽由一個(gè)徑向直線槽(4)和五個(gè)槽組成，槽1(2)、槽Π (3)、 槽ΠΚ5)、槽IV(6)對(duì)稱分布于徑向直線槽(4)兩側(cè)，槽1(2)與槽IV(6)相同，槽Π (3)與槽ΙΠ (5) 相同，槽V(7)與徑向直線槽(4)近密封環(huán)（1)內(nèi)徑端連接，徑向直線槽(4)開(kāi)口于密封環(huán) (1) 外徑邊緣;所述仿楓葉形槽為徑向中軸對(duì)稱。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械密封環(huán)，其特征在于，仿楓葉形槽數(shù)量為2~50個(gè)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械密封環(huán)，其特征在于，徑向直線槽(4)的周向長(zhǎng)度1為1~ 2 0mm;槽Π (3 )端點(diǎn)到槽ΙΠ (5 )端點(diǎn)間的周向長(zhǎng)度W2與W!的比值為2~10;槽I (2 )端點(diǎn)到槽IV (6) 端點(diǎn)間的周向長(zhǎng)度W3與此的比值為2~4;槽V (7)最寬處周向長(zhǎng)度W4與1的比值為2~4。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械密封環(huán)，其特征在于，槽ΠΚ5)和槽IV(6)間夾角α等于槽I (2) 與槽Π (3)間夾角，為10°~90°;槽IV(6)和槽V (7)間夾角β等于槽1(2)與槽V (7)間夾 角，為10°~90°;槽ΠΚ5)和徑向直線槽(4)間夾角γ等于槽Π (3)和徑向直線槽(4)間夾角， 為 30。~90。。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械密封環(huán)，其特征在于，仿楓葉形槽的邊緣線型為弧線、直 線、螺旋線、鋸齒線中的任意一種。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械密封環(huán)，其特征在于，所述槽為弧線槽、矩形槽、螺旋槽、 三角形槽中的任意一種。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械密封環(huán)，其特征在于，仿楓葉形槽槽深為1~100Μ1。8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7任意一項(xiàng)所述的機(jī)械密封環(huán)，其特征在于，仿楓葉形槽的槽深從 高壓側(cè)向低壓側(cè)徑向直線變淺。9. 根據(jù)權(quán)利要求1至7任意一項(xiàng)所述的機(jī)械密封環(huán)，其特征在于，仿楓葉形槽的槽深從 高壓側(cè)向低壓側(cè)徑向等梯級(jí)變淺，梯級(jí)數(shù)目為2~10個(gè)，每一梯級(jí)的深度為1~1 Ομπι。10. 根據(jù)權(quán)利要求1至7任意一項(xiàng)所述的機(jī)械密封環(huán)，其特征在于，仿楓葉形槽的槽深沿 周向從中心向兩側(cè)直線變淺。11. 根據(jù)權(quán)利要求1至7任意一項(xiàng)所述的機(jī)械密封環(huán)，其特征在于，仿楓葉形槽的槽深沿 周向從中心向兩側(cè)等梯級(jí)變淺，梯級(jí)數(shù)目為2~10個(gè)，每一梯級(jí)的深度為1~1 Ομπι。
【文檔編號(hào)】F16J15/16GK106015571SQ201610436649
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月20日
【發(fā)明人】宋鵬云, 鄒偉
【申請(qǐng)人】昆明理工大學(xué)