本實用新型涉及一種具有半橢圓-矩形組合槽型的機械密封環(huán)，屬于旋轉軸機械密封領域。

背景技術：

螺旋槽是目前應用最廣泛的非接觸式機械密封的槽，但是在國內外都有多次發(fā)生壓縮機反轉現(xiàn)象，導致密封失效，對工業(yè)生產(chǎn)造成比較大的危害，使得人們更加關注雙向旋轉式非接觸機械密封的研究。雙向旋轉機械密封環(huán)由于槽型的結構對稱，可以實現(xiàn)正反轉，而且可以產(chǎn)生足夠大的開啟力使兩端面分開，避免單向旋轉在密封開、停車或者反轉時造成密封端面磨損而導致密封失效。目前雙向旋轉式非接觸機械密封主要有：T型槽機械密封，圓弧槽機械密封，U型槽機械密封等。這三類非接觸式機械密封均具有一定的動壓效應和正反轉工作能力，但是目前這些密封環(huán)存在流體膜剛度相對較低、動壓效應較差、密封裝配的精度不夠的問題，如何去解決這些問題成為當今的一個熱點問題。

技術實現(xiàn)要素：

為避免上述的雙向旋轉機械密封環(huán)的缺點，尤其是密封性能在低壓低速的密封性能和動壓效應不明顯，本實用新型提供一種具有半橢圓-矩形組合槽型的機械密封環(huán)。

本實用新型采用的技術方案是：

在密封環(huán)1端面周向均勻分布3~20個槽2，每個槽2中間為矩形，兩端為半橢圓形，為徑向中軸對稱；當高壓側在密封環(huán)1的外徑時，槽2開口于密封環(huán)1外徑邊緣；當高壓側在密封環(huán)1的內徑時，槽2開口于密封環(huán)1內徑邊緣。

槽2的矩形部分的周向長度W₁為3~9mm，W₁與槽2的任意一個半橢圓部分的周向長度W₂之比為1~4，W₂與徑向長度L₁之比為1~4。

槽2的深度為2~200μm，最佳為2~10μm。

槽2的半橢圓部分槽深不變（平底槽），或從低壓側到高壓側徑向直線變深（斜底槽），或沿周向傾斜（斜底槽）。

槽2的矩形部分槽深不變（平底槽），或從低壓側到高壓側徑向直線變深（斜底槽），或沿周向傾斜（斜底槽）。

本實用新型的工作原理是：當機械密封環(huán)在穩(wěn)定運行時，被密封的流體進入槽內，由于密封環(huán)上未開槽部分構成的密封壩、密封堰的節(jié)流作用，導致進入槽內的流體壓力升高，在此壓力的推動下，動環(huán)與靜環(huán)相分離，形成一層很薄的流體膜（氣膜或液膜），從而使密封端面間形成非接觸式密封。本實用新型適用于各種壓縮機、泵等旋轉機械的軸端密封，特別是雙向旋轉的氣膜密封或液膜密封。

本實用新型的有益效果是：本實用新型橢圓-矩形組合槽型機械密封環(huán)，能夠提高密封的氣動性能、槽型結構簡單易于加工。并且本實用新型具有雙向旋轉的特性，不管是正旋還是逆向旋轉都可產(chǎn)生連續(xù)穩(wěn)定的流體薄膜，且薄膜的承載能力剛度都較好，由于槽型結構避免了結構上的尖角部分，從而減少應力集中，密封面磨損減少，密封件壽命延長。

附圖說明

圖1為槽開口于密封環(huán)外徑處的機械密封環(huán)結構示意圖；

圖2為槽開口于密封環(huán)內徑處的機械密封環(huán)結構示意圖；

圖3為圖1局部放大示意圖；

圖4為矩形部分/半橢圓部分槽底從低壓側到高壓側徑向直線變深示意圖；

圖5為兩個半橢圓部分槽底周向傾斜示意圖；

圖中：1-密封環(huán)，2-槽，3-槽底。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本實用新型作進一步說明，但本實用新型的內容并不限于所述范圍。

實施例1

如圖1和圖3所示，在密封環(huán)1的端面上沿圓周方向均勻分布4個槽，每個槽中間為矩形，兩端為半橢圓形，為徑向中軸對稱；高壓側在密封環(huán)1的外徑，槽2開口于密封環(huán)1外徑邊緣。矩形部分的周向長度W₁為3mm，W₁與任意一個半橢圓部分的周向長度W₂之比為1，W₂與徑向長度L₁之比為1。矩形部分和兩個半橢圓部分都是平底槽，矩形部分槽深10μm，兩個半橢圓部分槽深均為4μm。

實施例2

如圖2、圖3和圖4所示，在密封環(huán)1的端面沿圓周方向均勻分布20個槽，每個槽中間為矩形，兩端為半橢圓形，為徑向中軸對稱；高壓側在密封環(huán)1內徑，槽2開口于密封環(huán)1內徑邊緣。矩形部分的周向長度W₁為9 mm，W₁與任意一個半橢圓部分的周向長度W₂之比為4，W₂與徑向長度L₁之比為4。矩形部分為平底槽，槽深200μm，兩個半橢圓部分槽深均從低壓側到高壓側徑向直線變深（斜底槽），槽深從100μm變深至200μm。

實施例3

如圖1、圖3和圖4所示，在密封環(huán)1端面周向均勻分布3個槽，每個槽中間為矩形，兩端為半橢圓形，為徑向中軸對稱；高壓側在密封環(huán)1外徑，槽2開口于密封環(huán)1外徑邊緣。矩形部分的周向長度W₁為5mm，W₁與任意一個半橢圓部分的周向長度W₂之比為2，W₂與徑向長度L₁之比為3。矩形部分槽深從低壓側到高壓側徑向直線變深（斜底槽），槽深從2μm變深至20μm，兩個半橢圓部分均為平底槽，槽深2μm。

實施例4

如圖2、圖3、圖4和圖5所示，在密封環(huán)1端面周向均勻分布16個槽，每個槽中間為矩形，兩端為半橢圓形，為徑向中軸對稱；高壓側在密封環(huán)1內徑，槽2開口于密封環(huán)1內徑邊緣。矩形部分的周向長度W₁為4mm，W₁與任意一個半橢圓部分的周向長度W₂之比為2，W₂與徑向長度L₁之比為2。矩形部分槽深從低壓側到高壓側徑向直線變深（斜底槽），槽深從2μm變深至20μm，其中一個半橢圓部分槽底沿周向按順時針方向傾斜（斜底槽），另一個半橢圓部分槽底沿周向按逆時針方向傾斜（斜底槽），槽深均由2μm變深至20μm。

實施例5

如圖1、圖3和圖4所示，在密封環(huán)1端面周向均勻分布8個槽，每個槽中間為矩形，兩端為半橢圓形，為徑向中軸對稱；高壓側在密封環(huán)1外徑，槽2開口于密封環(huán)1外徑邊緣。矩形部分的周向長度W₁為8mm，W₁與任意一個半橢圓部分的周向長度W₂之比為3，W₂與徑向長度L₁之比為2。矩形槽槽底沿周向按順時針方向傾斜（斜底槽），兩個半橢圓部分槽深均從低壓側到高壓側徑向直線變深（斜底槽）。

實施例6

如圖1、圖3所示，在密封環(huán)1端面周向均勻分布10個槽，每個槽中間為矩形，兩端為半橢圓形，為徑向中軸對稱；高壓側在密封環(huán)1外徑，槽2開口于密封環(huán)1外徑邊緣。矩形部分的周向長度W₁為6，W₁與任意一個半橢圓部分的周向長度W₂之比為4，W₂與徑向長度L₁之比為3。矩形槽槽底沿周向按逆時針方向傾斜（斜底槽），兩個半橢圓部分槽底均沿周向按順時針方向傾斜（斜底槽）。