專利名稱：動(dòng)靜壓組合式端面密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)設(shè)備的端面密封裝置，適用于包括各型壓縮機(jī)、反應(yīng)釜、泵等 流體機(jī)械的旋轉(zhuǎn)軸，特別是大型立式設(shè)備的旋轉(zhuǎn)軸的端面密封。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代企業(yè)對旋轉(zhuǎn)設(shè)備，如包括各型壓縮機(jī)、反應(yīng)釜、泵等流體機(jī)械，特別是大型立 式設(shè)備，如核電站中要求密封壽命長、可靠性高的主泵等重要泵和/或設(shè)備的使用周期要 求不斷增長，對可靠性要求也逐步提高。因此對這些設(shè)備中易損部件之一的密封件也提 出了更高的要求。為此，近年來技術(shù)要求較高的流體靜密封和流體動(dòng)密封技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
目前已有報(bào)道和/或使用的各種流體靜密封技術(shù)，雖然具有能保持較大的密封間隙， 對加工精度要求相對較低等優(yōu)點(diǎn)，但其對流體壓力有特殊的要求，只能在某一壓力范圍 內(nèi)才能建立適用的流體靜壓效應(yīng)，而且在起動(dòng)時(shí)由于密封端面的緊密貼合，特別是在處
于靜止?fàn)顟B(tài)或起動(dòng)瞬間(端面間隙為o)，其動(dòng)、靜環(huán)的貼合端面間有很大的粘附力。眾
所周知，其動(dòng)、靜環(huán)密封端面的光潔度很高，是粗糙度不低于0.2~0.4微米、平面度不
大于0.0009毫米的平面。因此其貼合時(shí)將產(chǎn)生巨大的粘附力，而且還與真實(shí)接觸面成':「
相關(guān)，特別是對立式旋轉(zhuǎn)軸密封，還需要考慮靜環(huán)組件的自重影響。這些因素都使盤車 和起動(dòng)需要很大的附加力矩以克服啟動(dòng)阻力，有時(shí)就會對設(shè)備，特別是對密封端面造成 一定的損害。
另一方面，作為目前公知的流體動(dòng)密封技術(shù)，由于其要求有很小的液膜間隙，因此 對加工精度要求很嚴(yán)，流體通過該間隙時(shí)也會產(chǎn)生較大的溫升，會出現(xiàn)使端面變形、液 膜氣化等問題，導(dǎo)致了密封性能的不穩(wěn)定。
為進(jìn)一步延長端面密封結(jié)構(gòu)的使用壽命，提高可靠性，這些問題都有待進(jìn)一步解決。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述情況，本發(fā)明將提供一種能突破傳統(tǒng)單一動(dòng)壓密封和靜壓密封形式，即動(dòng) 靜壓組合方式的新的端面密封裝置，可以滿意地解決目前單一形式靜壓密封和動(dòng)壓密封 存在的上述問題，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)靜壓密封作用和優(yōu)勢的合理互補(bǔ)。
本發(fā)明的動(dòng)靜壓組合式端面密封裝置，是在包括有可固連于密封部位靜止部分的靜 環(huán)結(jié)構(gòu)和可以隨旋轉(zhuǎn)體單元轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)環(huán)結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，在所說的靜環(huán)結(jié)構(gòu)和動(dòng)
環(huán)結(jié)構(gòu)相對的密封端面上，以相對應(yīng)的方式分別由外向內(nèi)設(shè)置為三個(gè)依次鄰接排布的同 心圓環(huán)形的端面密封區(qū)域徑向外側(cè)的端面密封區(qū)域?yàn)樵谄鋬蓚?cè)的對應(yīng)部位間能形成向 外側(cè)開口的收斂型間隙結(jié)構(gòu)的靜壓密封環(huán)區(qū)；中間的環(huán)形端面密封區(qū)域?yàn)樵趧?dòng)環(huán)結(jié)構(gòu)或 靜環(huán)結(jié)構(gòu)的端平面上設(shè)置有流體動(dòng)壓淺槽的動(dòng)壓密封環(huán)區(qū)；位于內(nèi)側(cè)的端面環(huán)形密封區(qū) 域?yàn)閳A環(huán)平面的密封壩環(huán)形區(qū)。其中，在所說的動(dòng)壓密封環(huán)區(qū)中設(shè)置的流體動(dòng)壓淺槽， 可以采用目前動(dòng)壓密封技術(shù)中己有報(bào)道和/或使用的在端面上設(shè)置的如常用的螺旋槽，以 及如圓弧槽、直線槽、T型槽等其它形式的流體動(dòng)壓淺槽，槽深一般《0.3mm。
通常，上述密封環(huán)裝置外側(cè)鄰接的是流體的高壓區(qū)，內(nèi)側(cè)為低壓區(qū)，以使密封流體 能進(jìn)入密封端面。本發(fā)明上述結(jié)構(gòu)密封裝置中的動(dòng)、靜環(huán)密封端面中外側(cè)的該錐面密封 環(huán)區(qū)，可有利于高壓區(qū)的密封流體進(jìn)入密封端面中。與其相鄰的動(dòng)壓密封環(huán)區(qū)中設(shè)置的 流體動(dòng)壓淺槽，則可以相應(yīng)的減小動(dòng)、靜環(huán)靜止?fàn)顟B(tài)下其端面間緊密貼合所形成的粘附 力，而且該流體動(dòng)壓淺槽也能引導(dǎo)高壓流體更進(jìn)一步順利地流向低壓側(cè)的密封端面。進(jìn) 入淺槽區(qū)后的該密封流體，不僅能產(chǎn)生正常的靜壓效應(yīng)使動(dòng)、靜環(huán)分離，當(dāng)環(huán)旋轉(zhuǎn)時(shí)淺 槽中流體產(chǎn)生的動(dòng)壓力也能使動(dòng)、靜環(huán)分離，即能產(chǎn)生流體動(dòng)、靜壓力的聯(lián)合作用，大 大地增加了使動(dòng)、靜環(huán)分離的開啟力，將動(dòng)、靜環(huán)端面間的固體摩擦改變?yōu)榱黧w摩擦， 并使動(dòng)、靜環(huán)的密封端面在正常工作狀態(tài)能保持所希望的液膜厚度。試驗(yàn)表明，在起動(dòng) 初期動(dòng)、靜環(huán)分離間隙很小時(shí)，動(dòng)壓的作用可占30%以上，當(dāng)達(dá)到正常間隙時(shí)仍為以靜 壓密封環(huán)區(qū)的靜壓力起主導(dǎo)作用；而在間隙波動(dòng)時(shí)，其中密封流體的動(dòng)、靜壓作用也能 很好地互補(bǔ)而提高了密封可靠性。
由此可以理解，本發(fā)明密封裝置是在傳統(tǒng)流體靜壓型密封基礎(chǔ)上，在動(dòng)、靜環(huán)結(jié)構(gòu) 的密封端面上以相對應(yīng)的方式設(shè)計(jì)有三種不同結(jié)構(gòu)形式的環(huán)形密封區(qū)域，是對目前各種 動(dòng)壓或靜壓密封技術(shù)中采用單一密封端面結(jié)構(gòu)的形式的重大改進(jìn)和突破，使動(dòng)、靜環(huán)間 的密封端面同時(shí)具有了流體靜密封和動(dòng)密封所需的密封結(jié)構(gòu)，合理地組合了流體動(dòng)壓密 封和流體靜壓密封技術(shù)的重要優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)既能克服在啟動(dòng)瞬間和正常運(yùn)行中動(dòng)、靜密封 性能受單一密封端面結(jié)構(gòu)所限難以克服的不足，又能使其各自密封性能優(yōu)勢的互補(bǔ)。試 驗(yàn)表明，本發(fā)明的上述密封裝置既能具有液體靜壓密封能保持較大的間隙，對加工精度 要求相對較低，而且能降低密封端面間的貼合面積，減小起動(dòng)阻力，能實(shí)現(xiàn)低壓起動(dòng)， 同時(shí)也克服了目前動(dòng)密封技術(shù)的不足，能有效地降低密封流體的溫升，減少了端面變形 情況的發(fā)生。同時(shí)，由于流體動(dòng)壓淺槽的流體動(dòng)壓作用，還能在流體壓力波動(dòng)甚至失壓 時(shí)，在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)也不會出現(xiàn)摩擦端面接觸的狀況，確保密封不會損壞，大大提高 了密封的可靠性，使它在壓力很低、甚至表壓為零時(shí)仍然會使密封端面脫離接觸，正常
起動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)，大大減少起動(dòng)功率和摩擦磨損。
一般情況下，在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，本發(fā)明上述端面密封裝置中所說的靜環(huán)結(jié)構(gòu)和 動(dòng)環(huán)結(jié)構(gòu)密封端面間相對應(yīng)的外側(cè)靜壓密封環(huán)區(qū)的錐角，較好的是分別為0~5° ，但動(dòng)、 靜環(huán)結(jié)構(gòu)中相對兩側(cè)的該錐角不能同時(shí)為0° ,以保證其相對端面間能形成相應(yīng)的收斂 錐面結(jié)構(gòu)。由于此收斂型的間隙區(qū)為靜壓密封環(huán)區(qū)，其作用效果與平均間隙相關(guān)，因此 其錐度不宜太大。
試驗(yàn)結(jié)果顯示，在本發(fā)明上述結(jié)構(gòu)的密封裝置中，所說的動(dòng)、靜環(huán)結(jié)構(gòu)密封端面中 相對應(yīng)靜壓密封環(huán)區(qū)、動(dòng)壓密封環(huán)區(qū)和密封壩環(huán)形區(qū)三者間的環(huán)區(qū)徑長比，較好的可以 為(0.5~0.75):(0.15~0.4):(0.1~0.3)，都可以取得滿意的效果。通過對靜環(huán)結(jié)構(gòu)和動(dòng)環(huán)結(jié)構(gòu) 間相對應(yīng)的靜壓密封環(huán)區(qū)、動(dòng)壓密封環(huán)區(qū)和密封壩環(huán)形區(qū)的環(huán)形徑長比例的調(diào)整，還可 以達(dá)到調(diào)節(jié)密封靜壓、動(dòng)壓效應(yīng)的作用大小。
本發(fā)明的動(dòng)靜壓組合式端面密封裝置除上述用流體動(dòng)壓作用來解決靜壓型密封起動(dòng) 困難，壓力波動(dòng)大會出現(xiàn)端面接觸，密封失效的問題，又能完全保持流體靜壓型密封具 有較大間隙，控制流體溫升的優(yōu)點(diǎn)，合理地實(shí)現(xiàn)了動(dòng)靜壓密封作用的互補(bǔ)和控制端面膜 厚度的高可靠性外，另一顯著優(yōu)點(diǎn)還在于不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且還省略了目前同類密封裝 置中為保持其密封端面的相互靠近而通常所必須的彈簧等相應(yīng)元件。該密封裝置在用于 包括各型壓縮機(jī)、反應(yīng)釜、泵等流體機(jī)械的旋轉(zhuǎn)軸密封，特別是用于大型立式設(shè)備的旋 轉(zhuǎn)軸密封，尤其是如核電站等要求密封壽命長，可靠性高的重要泵上的(例如其主泵) 軸密封時(shí)，通過動(dòng)、靜壓密封作用的組合和互補(bǔ)，提高其端面密封的可靠性和延長使用 壽命的優(yōu)勢可更為突出。
以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例的具體實(shí)施方式
，對本發(fā)明,的上述內(nèi)容再作進(jìn)一步的詳細(xì) 說明。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)例。在不脫離本發(fā)明上 述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域黃通技術(shù)知識和慣用手段做出的各種替換或變更，均應(yīng) 包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。


圖1是本發(fā)明動(dòng)靜壓組合式端面密封裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1中一種密封端面的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖1中動(dòng)、靜環(huán)密封端面間隙結(jié)構(gòu)的局部放大示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1和圖3所示，本發(fā)明動(dòng)靜壓組合式端面密封裝置的結(jié)構(gòu)，包括有經(jīng)防轉(zhuǎn)銷7 固連于密封部位靜止部分的靜環(huán)1和，經(jīng)傳動(dòng)銷3與旋轉(zhuǎn)軸或軸套等旋轉(zhuǎn)體單元5連接
而能隨之轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)環(huán)2。在靜環(huán)1和動(dòng)環(huán)2的相對密封端面上，以相互對應(yīng)的方式由外 向內(nèi)分別設(shè)置為三個(gè)依次鄰接排布的同心圓環(huán)形的端面密封區(qū)域在徑向外側(cè)與高壓區(qū) 相鄰的區(qū)域?yàn)樵趧?dòng)、靜環(huán)兩側(cè)的該對應(yīng)區(qū)域間能形成一向外開口的收斂型間隙靜壓密封 環(huán)區(qū)8;中間部分的區(qū)域?yàn)樵贛端平面上設(shè)置有流體動(dòng)壓淺槽11的動(dòng)壓密封環(huán)區(qū)9; 在徑向最內(nèi)側(cè)與低壓區(qū)相鄰的區(qū)域?yàn)閳A環(huán)平面的密封壩環(huán)形區(qū)10。在動(dòng)壓密封環(huán)區(qū)9的
密封面上，以常規(guī)方式設(shè)置有槽深在0.3mm以內(nèi)的螺旋槽、圓弧槽、直線槽、T型槽等 形式的流體動(dòng)壓槽11。
圖2所示的是一種密封端面的結(jié)構(gòu)形式，其中該流體動(dòng)壓槽11為通常使用的螺旋槽 式結(jié)構(gòu)。動(dòng)、靜環(huán)間相對應(yīng)靜壓密封環(huán)區(qū)8部分的錐角a,， &可分別在0-5°范圍內(nèi)選 擇，但其兩側(cè)靜壓密封環(huán)區(qū)8中的兩錐角on和(X2不同時(shí)為0，以使在其相對的區(qū)域間能 保持有一個(gè)向外開口的cp〉0。的收斂型間隙。動(dòng)、靜環(huán)結(jié)構(gòu)密封端面上相對應(yīng)靜壓密封 環(huán)區(qū)8、動(dòng)壓密封環(huán)區(qū)9和密封壩環(huán)形區(qū)10的環(huán)形區(qū)域徑長比，可以在(0.5 0.75): (0.15-0.4): (0.1 0.3)范圍內(nèi)選擇。在正常工作狀態(tài)下，動(dòng)、靜環(huán)密封端面間能保持有所 希望的液膜厚度S。
權(quán)利要求
1.動(dòng)靜壓組合式端面密封裝置，包括可固連于密封部位靜止部分的靜環(huán)結(jié)構(gòu)(1)和可以隨旋轉(zhuǎn)體單元(5)轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)環(huán)結(jié)構(gòu)(2)，其特征是在所說的靜環(huán)結(jié)構(gòu)(1)和動(dòng)環(huán)結(jié)構(gòu)(2)相對的密封端面上，以相對應(yīng)的方式分別由外向內(nèi)設(shè)置為三個(gè)依次鄰接排布的同心圓環(huán)形的端面密封區(qū)域，徑向外側(cè)的端面密封區(qū)域?yàn)樵谄鋬蓚?cè)的對應(yīng)部位間能形成外側(cè)開口的收斂型間隙()結(jié)構(gòu)的靜壓密封環(huán)區(qū)(8)，中間的環(huán)形端面密封區(qū)域?yàn)樵趧?dòng)環(huán)結(jié)構(gòu)或靜環(huán)結(jié)構(gòu)的端平面上設(shè)置有流體動(dòng)壓淺槽(11)的動(dòng)壓密封環(huán)區(qū)(9)，位于內(nèi)側(cè)的端面環(huán)形密封區(qū)域?yàn)閳A環(huán)平面的密封壩環(huán)形區(qū)(10)。
2. 如權(quán)利要求1所述的動(dòng)靜壓組合式端面密封裝置，其特征是所說的靜環(huán)結(jié)構(gòu)(O 和動(dòng)環(huán)結(jié)構(gòu)(2)間相對應(yīng)靜壓密封環(huán)區(qū)(8)的錐角(a,， a2)分別為0~5° ，但該兩' 錐角不同時(shí)為O。。
3. 如權(quán)利要求1所述的動(dòng)靜壓組合式端面密封裝置，其特征是所說的靜環(huán)結(jié)構(gòu)(l) 和動(dòng)環(huán)結(jié)構(gòu)(2)間相對應(yīng)靜壓密封環(huán)區(qū)(8)、動(dòng)壓密封環(huán)區(qū)(9)和密封壩環(huán)形區(qū)(10) 的環(huán)形徑長比為(0.5~0.75):(0.15~0.4):(0.1~0.3)。
4. 如權(quán)利要求1所述的動(dòng)靜壓組合式端面密封裝置，其特征是所說的靜環(huán)結(jié)構(gòu)U) 和動(dòng)環(huán)結(jié)構(gòu)(2)間相對應(yīng)的動(dòng)壓密封環(huán)區(qū)(9)中設(shè)置的流體動(dòng)壓槽(11)包括螺旋槽、 圓弧槽、直線槽.T型槽。
5. 如權(quán)利要求1或4所述的動(dòng)靜壓組合式端面密封裝置，其特征是所說的靜環(huán)結(jié) 構(gòu)(1 )和動(dòng)環(huán)結(jié)構(gòu)(2 )間相對應(yīng)的動(dòng)壓密封環(huán)區(qū)(9)中設(shè)置的流體動(dòng)壓槽的槽深《().3mm 。
全文摘要
動(dòng)靜壓組合式端面密封裝置，包括可固連于密封部位靜止部分的靜環(huán)結(jié)構(gòu)和可以隨旋轉(zhuǎn)體單元轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)環(huán)結(jié)構(gòu)，其中在所說的靜、動(dòng)環(huán)結(jié)構(gòu)相對的密封端面上，以相對應(yīng)的方式分別由外向內(nèi)設(shè)置為三個(gè)依次鄰接排布的同心圓環(huán)形的端面密封區(qū)域。徑向外側(cè)為在其兩側(cè)對應(yīng)部位間能形成外側(cè)開口的收斂型間隙靜壓密封環(huán)區(qū)，中間為在端平面上設(shè)置有流體動(dòng)壓淺槽的動(dòng)壓密封環(huán)區(qū)，內(nèi)側(cè)為圓環(huán)平面的密封壩環(huán)形區(qū)。該密封裝置采用了動(dòng)、靜壓端面密封的結(jié)合，用流體動(dòng)壓作用來解決靜壓型密封起動(dòng)困難，壓力波動(dòng)大會出現(xiàn)端面接觸，密封失效的問題，又能完全保持流體靜壓型密封具有較大間隙，控制流體溫升的優(yōu)點(diǎn)，合理地實(shí)現(xiàn)了動(dòng)靜壓密封作用的互補(bǔ)和控制端面液膜厚度的高可靠性。
文檔編號F16J15/16GK101109447SQ200710049760
公開日2008年1月23日 申請日期2007年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月15日
發(fā)明者張君凱, 張有華, 旭 王, 王新霖, 松 薛, 黃澤沛 申請人:四川日機(jī)密封件有限公司;四川密封技術(shù)研究所