本發(fā)明提供一種圓柱面帶有蜂巢狀形槽的機(jī)械密封結(jié)構(gòu)，具體地說，它是一種在動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的外圓柱面上沿徑及軸向開設(shè)一定數(shù)量的蜂巢狀凹槽，屬于流體密封中的旋轉(zhuǎn)軸密封技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

機(jī)械密封是一種依靠彈性元件對(duì)動(dòng)、靜環(huán)端面密封副的預(yù)緊和介質(zhì)壓力與彈性元件壓力的壓緊而達(dá)到密封的軸向端面密封裝置，故又稱為端面密封。機(jī)械密封廣泛地應(yīng)用于離心泵、離心機(jī)、反應(yīng)釜和壓縮機(jī)等設(shè)備上。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，實(shí)際應(yīng)用中要求機(jī)械密封適應(yīng)在高壓、高速等極端工況條件下，這樣就對(duì)機(jī)械密封的性能提出了更高的要求。

目前，各界專家學(xué)者對(duì)機(jī)械密封的研究主要是圍繞以下幾方面：泄漏量低，摩擦磨損小，使用壽命長、工作可靠等方面展開，并取得了很好的成效。例如在動(dòng)、靜環(huán)端面上進(jìn)行改形(深槽型、淺槽型以及織構(gòu)型)，這種改形主要是提高機(jī)械密封副中的流體的動(dòng)壓效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)端面非接觸狀態(tài)，來降底泄漏率及減小摩擦磨損等機(jī)械密封性能。當(dāng)動(dòng)環(huán)旋轉(zhuǎn)時(shí)由于機(jī)械密封副間的摩擦生熱以及液體剪切發(fā)熱這兩種熱量的疊加造成端面溫度過高且分布不均勻，綜合流體壓力及支撐約束情況，端面發(fā)生變形,嚴(yán)重時(shí)密封端面會(huì)產(chǎn)生龜裂，使機(jī)械密封性能大大降低。甚致會(huì)使機(jī)械密封失效。因此，散熱問題已成為制約機(jī)械密封技術(shù)發(fā)展的瓶頸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)目的

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種圓柱面帶有蜂巢狀形槽的機(jī)械密封結(jié)構(gòu)，它是一種液體流動(dòng)阻力小、散熱面積大、均溫性能好的的蜂巢狀形槽的新型機(jī)械密封結(jié)構(gòu)。本機(jī)械密封結(jié)構(gòu)可以有效地解決機(jī)械密封結(jié)構(gòu)在工作時(shí)由于端面受熱不均勻而導(dǎo)致的端面變形，提高機(jī)械密封性能。

(二)技術(shù)方案

現(xiàn)有的機(jī)械密封結(jié)構(gòu)(如圖1所示)是一個(gè)圓柱體，圓柱面a，也就是a處稱為圓柱面，前后兩個(gè)端面，一般作為密封面的叫前端面。本發(fā)明是一種圓柱面帶有蜂巢狀形槽的機(jī)械密封結(jié)構(gòu)，主要涉及機(jī)械密封結(jié)構(gòu)的改進(jìn)問題，其特征在于：在機(jī)械密封結(jié)構(gòu)的外圓端面(圓柱面a)沿圓柱體徑向和周向開設(shè)蜂巢狀形槽；而對(duì)所說的蜂巢狀形槽是指整個(gè)機(jī)械密封結(jié)構(gòu)的圓柱面a上開設(shè)的形槽(整周開設(shè)的形槽)，因該形槽的形狀類似于蜂巢，所以稱其為蜂巢狀形槽；該蜂巢狀形槽是由六棱柱1、密封面內(nèi)的加強(qiáng)筋2和密封面3構(gòu)成，如圖2所示：

所述的蜂巢狀形槽內(nèi)的六棱柱1，位于該蜂巢狀形槽即環(huán)槽(它指的是整個(gè)機(jī)械密封結(jié)構(gòu)圓柱面a上所開的整個(gè)槽)的正中間，如圖7所示，該六棱柱1的兩平行正對(duì)邊4、5的寬度為c，4、5的長度為d,兩頂點(diǎn)距離為e；該六棱柱1，沿整個(gè)機(jī)械密封結(jié)構(gòu)(如圖2所示)的周向均勻分布(如18個(gè))，且隨著該機(jī)械密封結(jié)構(gòu)外徑的增大而增加個(gè)數(shù)，隨著該機(jī)械密封結(jié)構(gòu)的軸向厚度尺寸l的增加而增加排數(shù)；

該六棱柱1在整個(gè)機(jī)械密封結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能夠起到減少液體對(duì)機(jī)械密封結(jié)構(gòu)的阻力，進(jìn)而減少液體的攪拌熱，也是間接減小密封面受熱變形的一種途徑；

該六棱柱1增加了與液體的接觸面積，進(jìn)而增大了整個(gè)機(jī)械密封結(jié)構(gòu)的散熱面積；

所述密封面內(nèi)的加強(qiáng)筋2，也是半個(gè)六棱柱型，與密封面3成一體，其寬為b,長度與六棱柱1的兩頂點(diǎn)距離一樣都為e，沿整個(gè)機(jī)械密封結(jié)構(gòu)周向與六棱柱1相對(duì)應(yīng)均勻分布(如18個(gè))，其個(gè)數(shù)隨著該機(jī)械密封結(jié)構(gòu)外徑的增大而增多；該機(jī)械密封結(jié)構(gòu)前后兩端面上的加強(qiáng)筋2是軸向?qū)ΨQ的；

所述的密封面3，即該機(jī)械密封結(jié)構(gòu)的前后兩個(gè)端面，其間的寬度為l，兩加強(qiáng)筋2之間是端面的最小厚度處，該厚度為a；

整個(gè)機(jī)械密封結(jié)構(gòu)的內(nèi)徑為外徑為該機(jī)械密封結(jié)構(gòu)周向凹槽底部厚度為δ；蜂巢狀形槽即環(huán)槽內(nèi)的流體流向示意圖如圖8所示，這種密封結(jié)構(gòu)適用于氣體、液體介質(zhì)的機(jī)械密封。

(三)優(yōu)點(diǎn)及功效

本發(fā)明專利的有益效果是：(1)在機(jī)械密封結(jié)構(gòu)外圓柱面開設(shè)蜂巢狀形槽，避免了實(shí)體機(jī)械密封結(jié)構(gòu)因受熱不均勻?qū)е伦冃紊踔撩芊舛嗣骈_裂的問題，同時(shí),開設(shè)了這種形槽后大大地提高了機(jī)械密封結(jié)構(gòu)的散熱面積。(2)當(dāng)密封環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，介質(zhì)進(jìn)入凹槽與槽內(nèi)壁面接觸進(jìn)行傳導(dǎo)散熱，同時(shí)流體也在形槽內(nèi)產(chǎn)生旋渦流動(dòng)起到更好對(duì)流散熱，使密封環(huán)得到良好的熱交換和冷卻作用。(3)根據(jù)材料力學(xué)原理，殼體結(jié)構(gòu)的剛度明顯優(yōu)于實(shí)體的結(jié)構(gòu)，凸起的加強(qiáng)筋可起到增加散熱面積及提高密封環(huán)的剛度降低受力變形量。(4)與實(shí)體的機(jī)械密封結(jié)構(gòu)相比，殼體結(jié)構(gòu)將節(jié)省一部分的制作材料，降低密封件的成本。這樣的結(jié)構(gòu)，應(yīng)用到現(xiàn)有非接觸機(jī)械密封上，將更好地發(fā)揮密封端面改形的優(yōu)勢(shì)，明顯增強(qiáng)密封潤滑效果及穩(wěn)定性，大大延長其便用壽命。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有機(jī)械密封結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為蜂巢狀形槽機(jī)械密封結(jié)構(gòu)軸側(cè)圖。

圖3為機(jī)械密封結(jié)構(gòu)主視圖。

圖4為機(jī)械密封結(jié)構(gòu)沿軸向的全剖視圖。

圖5為凹槽方向的正視圖。

圖6為圖5的a—a向剖視圖。

圖7為圖5的b處局部放大視圖。

圖8為機(jī)械密封槽內(nèi)的流體的流向示意圖。

圖1中的序號(hào)，代號(hào)說明：

a為圓柱面。

圖2中的序號(hào)，代號(hào)說明：

1為環(huán)槽內(nèi)的六棱柱，2密封端面的加強(qiáng)筋，3為旋轉(zhuǎn)密封面。

圖3中的序號(hào)，代號(hào)說明：

為密封環(huán)的內(nèi)徑，為外徑，δ為密封環(huán)周向凹槽底部厚度。

圖4中的序號(hào)，代號(hào)說明：

1為環(huán)槽內(nèi)的六棱柱，2為密封端面的加強(qiáng)筋，δ為密封環(huán)周向凹槽底部厚度，l為密封環(huán)的軸向厚度，為密封環(huán)的內(nèi)徑，為外徑。

圖5中的序號(hào)，代號(hào)說明：

a—a表示沿這個(gè)方向?qū)C(jī)械密封進(jìn)行剖分，b為對(duì)此部分的放大。

圖6中的序號(hào)，代號(hào)說明：

δ為密封環(huán)周向凹槽底部厚度。

圖7中的序號(hào)，代號(hào)說明：

a為兩加強(qiáng)筋之間是密封端面最小厚度，b為端面加強(qiáng)筋2的寬度，4、5為六棱柱1的兩平行正對(duì)邊，c為兩平行正對(duì)邊的寬度，d為兩平行正對(duì)邊的長度,e為兩頂點(diǎn)距離。l為密封環(huán)的軸向厚度。

圖8中的序號(hào)，代號(hào)說明：

圖中的箭頭為流體在凹槽內(nèi)的流向，中間的剪頭可上可下隨機(jī)械密封的轉(zhuǎn)動(dòng)方向不同而變化。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作具體說明。

本發(fā)明的機(jī)械密封結(jié)構(gòu)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)如圖1～圖8所示。它包括環(huán)槽內(nèi)的六棱柱1，密封端面的加強(qiáng)筋2，密封面3。整個(gè)機(jī)械密封結(jié)構(gòu)的內(nèi)徑為外徑為機(jī)械密封結(jié)構(gòu)軸向厚度為l，機(jī)械密封結(jié)構(gòu)周向凹槽底部厚度為δ。環(huán)槽內(nèi)的六棱柱1，位于凹槽的正中間，其兩平行正對(duì)邊4、5的寬度為c，兩平行正對(duì)邊4、5長度為d,兩頂點(diǎn)距離為e。沿機(jī)械密封結(jié)構(gòu)周向均勻分布18個(gè)且隨機(jī)械密封結(jié)構(gòu)外徑的增大而增加個(gè)數(shù)，隨機(jī)械密封結(jié)構(gòu)的軸向尺寸l的增加而增加排數(shù)。密封端面加強(qiáng)筋2，也是半個(gè)六棱柱的，與密封端面成一體，其寬為b,長度為e，沿機(jī)械密封結(jié)構(gòu)周向均勻分布18個(gè)且隨機(jī)械密封結(jié)構(gòu)外徑的增大而增加。前后兩密封端面上的加強(qiáng)筋是軸向?qū)ΨQ的。本機(jī)械密封結(jié)構(gòu)可以按一定的尺寸及加工余量，先制作好模具，然后澆鑄而成毛坯，再進(jìn)行機(jī)加工，得到蜂巢狀形槽機(jī)械密封結(jié)構(gòu)。密封件組裝時(shí)，應(yīng)使凹槽露出，以便介質(zhì)能夠循環(huán)流通，達(dá)到預(yù)期的效果。對(duì)于不同大小的機(jī)械密封結(jié)構(gòu)，凹槽中六棱柱個(gè)數(shù)的多少及機(jī)械密封結(jié)構(gòu)周向凹槽底部厚度δ，可根據(jù)實(shí)際情況確定。