專利名稱：螺旋槽端面密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于旋轉(zhuǎn)軸的端面密封裝置，特別涉及一種螺旋槽端面密封裝置，這種密封裝置可以用于壓縮機(jī)、膨脹機(jī)、泵、反應(yīng)釜攪拌器等旋轉(zhuǎn)式機(jī)械的旋轉(zhuǎn)軸上。
中國專利90101737．x、美國專利5，201，531公開了一種流體動(dòng)壓型雙列螺旋槽端面密封裝置。其共同特征是位于高壓流體側(cè)，即上游的螺旋槽的徑向高度小于位于低壓流體側(cè)，即下游的螺旋槽的徑向高度。在給定的旋向下，上游一列螺旋槽將密封流體向下游泵送，而下游一列螺旋槽則將密封流體向上游泵送。下游一列螺旋槽的徑向高度必須足夠大，以使所產(chǎn)生的泵汲壓差能平衡上游一列螺旋槽所產(chǎn)生的泵汲壓差與密封端面內(nèi)外兩側(cè)流體壓差之和。也就是說，這兩列螺旋槽所產(chǎn)生的泵汲壓差必須與密封端面內(nèi)外兩側(cè)流體壓差相平衡，因此，確保理論上密封流體的泄漏量為零。但是，這類密封裝置僅適用于密封端面兩側(cè)流體的壓差較小，而且密封流體的粘度較高的工況下。
常見的利用流體動(dòng)、靜壓結(jié)合型的螺旋槽端面密封裝置，都是單列的螺旋槽端面密封裝置。在這列螺旋槽的下游有平面環(huán)帶，起節(jié)流作用，即“阻擋”作用，如美國專利4，212，475所公開的。
本發(fā)明的目的在于提供一種螺旋槽端面密封裝置。它是一種流體動(dòng)、靜壓結(jié)合型的下游泵送雙列螺旋槽端面密封裝置，它在相同的條件下比上述的密封裝置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。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種螺旋槽端面密封裝置位于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的機(jī)殼和軸之間，該裝置由殼體、軸套、旋轉(zhuǎn)環(huán)、靜止環(huán)組成，桶狀的底部有孔的殼體置于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的機(jī)殼內(nèi)，殼體孔內(nèi)設(shè)有旋轉(zhuǎn)機(jī)械的具有臺(tái)階的軸，殼體與軸之間形成一空間，該空間內(nèi)的軸上固定有軸套，軸套的一個(gè)端面與軸上的臺(tái)階之間固定有圓環(huán)狀的旋轉(zhuǎn)環(huán)，該環(huán)的一個(gè)端面與圓環(huán)狀的靜止環(huán)的一個(gè)端面相對，并相互貼合，該二個(gè)貼合面均為圓環(huán)形的密封端面，其特征是在所述旋轉(zhuǎn)環(huán)和所述靜止環(huán)的密封端面的至少一個(gè)上設(shè)置兩列螺旋槽，其中，一列位于高壓流體側(cè)，另一列位于低壓流體側(cè)，兩列螺旋槽的螺旋角的方向相反，位于高壓流體側(cè)的螺旋槽的有效徑向高度大于位于低壓流體側(cè)的螺旋槽的徑向高度，低壓流體側(cè)螺旋槽與密封端面的低壓側(cè)邊緣之間還有一平面環(huán)帶。
在本發(fā)明中沿密封端面壓力高的流體一側(cè)即高壓側(cè)，定義為“上游”，壓力低的流體一側(cè)即低壓側(cè)，定義為“下游”?！跋掠伪盟汀笔侵赣缮嫌蜗蛳掠伪盟兔芊饬黧w?！耙粋€(gè)螺旋槽的徑向高度”是指一個(gè)螺旋槽在旋轉(zhuǎn)環(huán)和靜止環(huán)彼此貼合的密封端面范圍內(nèi)的高度，即有效高度。此外，本發(fā)明的“螺旋槽”是指，槽的總體走向?yàn)榇笾碌穆菪?，而并非?shù)學(xué)上所指的精確的螺旋形。
與純流體動(dòng)壓型雙列螺旋槽端面密封裝置相比，在本發(fā)明中位于上游的一列螺旋槽的徑向高度總是大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(cè)向低壓側(cè)泵送，即實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的下游泵送。這種泵送會(huì)產(chǎn)生密封流體輕微的泄漏，但是，以此為代價(jià)而換取了兩個(gè)密封端面之間更大的流體膜厚度及流體膜剛度。因此，本發(fā)明的密封裝置比純流體動(dòng)壓型雙列螺旋槽端面密封裝置更適應(yīng)低粘度密封流體，如氣體；同時(shí)也適用于密封端面兩側(cè)流體的壓差更高的工況。
與流體動(dòng)、靜壓結(jié)合型的下游泵送單列螺旋槽端面密封裝置相比，在本發(fā)明的螺旋槽端面密封裝置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向上游泵汲，起主動(dòng)的“推擋”作用，而單列螺旋槽端面密封裝置中的平面環(huán)帶只是起被動(dòng)的“阻擋”作用。故本發(fā)明的密封效果更佳。因此，在本發(fā)明的螺旋槽端面密封裝置中，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。在本發(fā)明中，在下游一列螺旋槽的下游仍保留一寬度較小的平面環(huán)帶，其在轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下也是起節(jié)流作用，在靜止?fàn)顟B(tài)下則起停車密封作用。


圖1是一種螺旋槽端面密封裝置的縱向剖視圖。
圖2是另一種螺旋槽端面密封裝置的縱向剖視圖。
圖3是又一種螺旋槽端面密封裝置的縱向剖視圖。
圖4是螺旋槽型線的示意圖。
圖5是一種密封端面的主視圖。
圖6是另一種密封端面的主視圖。
圖7是又一種密封端面的主視圖。
圖8是再一種密封端面的主視圖。
圖9是一種螺旋槽端面密封裝置的縱向剖視圖。
圖10是另一種螺旋槽端面密封裝置的縱向剖視圖。
圖11是又一種螺旋槽端面密封裝置的縱向剖視圖。
圖12是一種密封端面的主視圖。
圖13是另一種密封端面的主視圖。
圖14是又一種密封端面的主視圖。
圖15是再一種密封端面的主視圖。
圖16是圖6中的一個(gè)上游螺旋槽和一個(gè)下游螺旋槽的放大圖。
圖17是圖8中的一個(gè)上游螺旋槽和一個(gè)下游螺旋槽的放大圖。
圖16、圖17中的雙點(diǎn)劃線表示旋轉(zhuǎn)環(huán)與靜止環(huán)相貼合的密封端面的內(nèi)、外圓。
以上附圖中，符號(hào)含義如下Rb-平衡半徑α-螺旋角h-螺旋槽深度
S1-上游螺旋槽法向?qū)挾萐2-上游堰的法向?qū)挾萐3-下游螺旋槽的法向?qū)挾萐4-下游堰的法向?qū)挾菻-高壓側(cè)，即上游L-低壓側(cè)，即下游G-兩列螺旋槽總的泵汲方向在圖1至圖8中R0-旋轉(zhuǎn)環(huán)和靜止環(huán)之間密封端面的內(nèi)半徑R1-下游螺旋槽的內(nèi)半徑R2-下游螺旋槽的外半徑R3-上游螺旋槽的內(nèi)半徑R4-上游螺旋槽的外半徑R5-旋轉(zhuǎn)環(huán)和靜止環(huán)之間密封端面的外半徑在圖9至圖15中R10-旋轉(zhuǎn)環(huán)和靜止環(huán)之間密封端面的外半徑R11-下游螺旋槽的外半徑R12-下游螺旋槽的內(nèi)半徑R13-上游螺旋槽的外半徑R14-上游螺旋槽的內(nèi)半徑R15-旋轉(zhuǎn)環(huán)和靜止環(huán)之間密封端面的內(nèi)半徑在本發(fā)明的附圖中，尤其是圖1-3和圖9-11中所示出的螺旋槽的半徑R1-R4，R11-R14，它們在本發(fā)明說明書中的實(shí)質(zhì)含義是指螺旋槽的最大或者最小半徑。剖視圖在剖切時(shí)剖切到的位置可能不是螺旋槽的最大直徑處或者最小直徑處。但是，這樣的標(biāo)注可以使讀者通過這些附圖，對本發(fā)明能很快理解。
此外，在本發(fā)明的附圖中，一個(gè)螺旋槽看起來似乎是由三個(gè)或者四個(gè)槽壁組成的，但是，實(shí)際上一個(gè)螺旋槽是由兩個(gè)主槽壁和一個(gè)或兩個(gè)在二主槽壁之間的過渡槽壁構(gòu)成的，在本說明書中所提及的螺旋槽型線實(shí)際指的是那兩個(gè)主槽壁的型線，見圖16和圖17中的21、22、23、24。
現(xiàn)結(jié)合附圖所表示的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
一種螺旋槽端面密封裝置位于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的機(jī)殼和軸之間，該裝置由殼體、軸套、旋轉(zhuǎn)環(huán)、靜止環(huán)組成，桶狀的底部有孔的殼體置于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的機(jī)殼內(nèi)，殼體孔內(nèi)設(shè)有旋轉(zhuǎn)機(jī)械的具有臺(tái)階的軸，殼體與軸之間形成一空間，該空間內(nèi)的軸上固定有軸套，軸套的一個(gè)端面與軸上的臺(tái)階之間固定有圓環(huán)狀的旋轉(zhuǎn)環(huán)，該環(huán)的一個(gè)端面與圓環(huán)狀的靜止環(huán)的一個(gè)端面相對，并相互貼合，該二個(gè)貼合面均為圓環(huán)形的密封端面，其特征是在所述旋轉(zhuǎn)環(huán)和所述靜止環(huán)的密封端面的至少一個(gè)上設(shè)置兩列螺旋槽，其中，一列位于高壓流體側(cè)，另一列位于低壓流體側(cè)，兩列螺旋槽的螺旋角的方向相反，位于高壓流體側(cè)的螺旋槽的有效徑向高度大于位于低壓流體側(cè)的螺旋槽的徑向高度，低壓流體側(cè)螺旋槽與密封端面的低壓側(cè)邊緣之間還有一平面環(huán)帶。
圖1是一種螺旋槽端面密封裝置的縱向剖視圖，螺旋槽設(shè)置在旋轉(zhuǎn)環(huán)密封端面上。該密封裝置包括旋轉(zhuǎn)環(huán)1、靜止環(huán)2、副密封圈3、推環(huán)4、彈簧5、防轉(zhuǎn)銷6、殼體7、軸套8、軸9、靜密封圈10。底部有孔的桶狀殼體7位于旋轉(zhuǎn)式機(jī)械的機(jī)殼(未畫)內(nèi)，孔內(nèi)穿過具有臺(tái)階的軸9，殼體與軸之間形成一空間，該空間內(nèi)的軸9上固定有軸套8，軸套8的一個(gè)端面31與軸9上的臺(tái)階32之間固定有圓環(huán)狀的旋轉(zhuǎn)環(huán)1，該環(huán)的一個(gè)端面33與圓環(huán)狀的靜止環(huán)2的一個(gè)端面34相對，二個(gè)相對的端面33、34之間相互貼合，并可以相對滑動(dòng)，該二個(gè)貼合面均為圓環(huán)形的密封端面，靜止環(huán)2的另一個(gè)端面35與環(huán)形的推環(huán)4的一個(gè)端面36相貼合，二個(gè)貼合面之間有環(huán)形的副密封圈3，推環(huán)4的另一個(gè)端面37上的彈簧孔和殼體7底部內(nèi)側(cè)38的彈簧孔之間有彈簧5，固定在殼體7底部內(nèi)側(cè)的防轉(zhuǎn)銷6插入靜止環(huán)2的另一個(gè)端面35的銷釘孔內(nèi)，旋轉(zhuǎn)環(huán)1的內(nèi)孔39與軸9上的O形圈槽40內(nèi)裝有環(huán)形的靜密封圈10。在該實(shí)施例中，密封端面的外圓側(cè)為壓力高的流體，該側(cè)為高壓側(cè)，即上游H，密封端面的內(nèi)孔側(cè)為壓力低的流體，該側(cè)為低壓側(cè)，即下游L。在旋轉(zhuǎn)環(huán)1的密封端面上設(shè)置兩列螺旋槽，在高壓側(cè)有一列螺旋槽11，在低壓側(cè)有一列螺旋槽12。位于上游的螺旋槽11的徑向高度(R4-R3)大于位于下游的螺旋槽12徑向高度(R2-R1)，參見圖5所示。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11將密封流體向下游泵送，而位于下游的一列螺旋槽12將密封流體向上游泵送。由于位于上游的一列螺旋槽11的有效徑向高度大于位于下游的一列螺旋槽12的徑向高度，因而兩列螺旋槽總的作用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(chǎn)生密封流體的微量泄漏。在上游螺旋槽11的外側(cè)有一平面環(huán)帶13，即(R5-R4)之間的環(huán)帶。兩列螺旋槽之間也有一平面環(huán)帶14，即(R3-R2)之間的環(huán)帶。此外，在下游一列螺旋槽12的內(nèi)側(cè)還有一平面環(huán)帶15，即(R1-R0)之間的環(huán)帶，起節(jié)流和停車密封的作用。
螺旋槽側(cè)壁的型線可以是圖4所示的曲線或直線，例如對數(shù)螺旋線、圓弧線、斜折線，但與密封端面外圓同心的同心圓和通過密封端面圓心的徑向線除外。螺旋角的范圍是0°＜︱α︳＜90°，其最佳范圍是5°-30°，例如20°。上、下游二列螺旋槽的深度h沿徑向和周向可以是不變的，例如0．02mm，也可以是變化的，其范圍是0．002-0．2mm，最佳范圍是0．005-0．1mm。螺旋槽的寬度可以是變化的，也可以是不變的，例如，從內(nèi)徑向外徑逐漸加寬，其法向?qū)挾萐1、S3的范圍是0．2-20mm，最佳范圍是0．5-10mm。兩個(gè)相鄰的螺旋槽之間的堰的寬度S2、S4可以是恒定的，也可以是變化的，它的法向?qū)挾萐2、S4與螺旋槽的法向?qū)挾萐1、S3之比，即S2／S1和S4／S3為0．2-5，最佳范圍為0．3-3。參見圖5。
本發(fā)明中的螺旋槽也可以設(shè)置在靜止環(huán)的密封端面上，見圖2，該圖是另一種螺旋槽端面密封裝置的縱向剖視圖，螺旋槽設(shè)置在靜止環(huán)2的密封端面上，密封端面的外圓側(cè)為高壓側(cè)，即上游H，內(nèi)孔側(cè)為低壓側(cè)，即下游L。其余說明同圖1。
此外，螺旋槽還可以同時(shí)設(shè)置在旋轉(zhuǎn)環(huán)與靜止環(huán)的密封端面上，見圖3。該圖是又一種螺旋槽端面密封裝置的縱向剖視圖，在旋轉(zhuǎn)環(huán)1與靜止環(huán)2的密封端面上均有螺旋槽，密封端面的外圓側(cè)為高壓側(cè)，即上游H，內(nèi)孔側(cè)為低壓側(cè)，即下游L。其余說明同圖1。
圖4為螺旋槽型線的圖。螺旋槽有二個(gè)主槽壁，其型線可以是的曲線或直線，例如對數(shù)螺旋線(等角螺旋線)、阿基米德螺旋線、圓弧線、斜直線、斜折線。這些線的螺旋角范圍為0°＜︱α︳＜90°，其中螺旋角的定義如下設(shè)平滑曲線或直線從半徑較小的內(nèi)半徑處的A點(diǎn)(或A′．A″點(diǎn))開始，到半徑較大處的外半徑處的B點(diǎn)(或B′．B″點(diǎn))為止，內(nèi)、外半徑之間的任意半徑R處的同心圓與該曲線或直線相交于P點(diǎn)(或P′．P″點(diǎn))，在該點(diǎn)曲線的切線或直線本身與同心圓的切線之間夾角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(fù)。在本發(fā)明中，螺旋角的范圍是0°＜︱α︳＜90°，其最佳范圍是5°-30°。螺旋角α可以恒定，也可以變化，即可以由現(xiàn)有曲線組成，也可以由一條直線或多條直線即折線組成，這些線的螺旋角必須滿足0°＜︱α︳＜90°的條件，但與密封端面外圓同心的同心圓(該圓的螺旋角α=0°)或通過密封端面圓心的徑向直線(該線的螺旋角α=90°)除外。
圖5至圖8是圖1、2、3所示的密封裝置中密封端面上可供選擇的螺旋槽的形狀及位置，其中，密封端面的外圓側(cè)為高壓側(cè)，即上游H，密封端面的內(nèi)孔側(cè)為低壓側(cè)，即下游L。
圖5為兩列螺旋槽之間和上游螺旋槽的外側(cè)都有平面環(huán)帶的密封端面的主視圖。兩列螺旋槽之間有一平面環(huán)帶14，即(R3-R2)之間的環(huán)帶。兩列螺旋槽不相接，呈“八”字形。上游一列螺旋槽11的外側(cè)有一平面環(huán)帶13，即(R5-R4)之間的平面環(huán)帶。在下游螺旋槽12的內(nèi)側(cè)還有一平面環(huán)帶15，即(R1-R0)之間的平面環(huán)帶。
若螺旋槽加工在旋轉(zhuǎn)環(huán)上時(shí)，該環(huán)的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)镃向；若螺旋槽加工在靜止環(huán)上時(shí)，與其相對的旋轉(zhuǎn)環(huán)的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)镈向。
本圖及下述圖中的雙點(diǎn)劃線表示旋轉(zhuǎn)環(huán)與靜止環(huán)之間密封端面的內(nèi)、外圓。在該圖中上游螺旋槽的徑向高度為(R4-R3)，下游螺旋槽的徑向高度為(R2-R1)。
圖6為兩列螺旋槽之間有平面環(huán)帶14，上游螺旋槽11的外側(cè)沒有平面環(huán)帶的密封端面的主視圖。在該圖中，上游螺旋槽的徑向高度為(R5-R3)，下游螺旋槽12的下游有平面環(huán)帶15，即(R1-R0)之間的環(huán)帶，參見圖16。
圖7為兩列螺旋槽之間沒有平面環(huán)帶，上游螺旋槽11的外側(cè)有平面環(huán)帶13的密封端面的主視圖。兩列螺旋槽互相銜接，R2=R3，呈“人”字形，下游螺旋槽12的下游有平面環(huán)帶15，即(R1-R0)之間的環(huán)帶。
圖8為兩列螺旋槽之間和上游螺旋槽的外側(cè)都沒有平面環(huán)帶的密封端面的主視圖。該圖中，上游螺旋槽11的徑向高度為(R5-R3)，兩列螺旋槽相交，R2=R3，下游螺旋槽12的下游有平面環(huán)帶15，即(R1-R0)之間的環(huán)帶，參見圖17。
在圖6以下的各圖中的旋轉(zhuǎn)方向，與圖5的說明一致。
根據(jù)本發(fā)明，位于上游的螺旋槽的有效徑向高度必須大于位于下游的螺旋槽的徑向高度，在圖5和圖7中1＜(R4-R3)／(R2-R1)≤5；在圖6和圖8中1＜(R5-R3)／(R2-R1)≤5。
在以上實(shí)施例中，均假設(shè)密封端面的外圓側(cè)為高壓側(cè)，即上游H，而其內(nèi)孔側(cè)為低壓側(cè)，即下游L。如果密封端面的內(nèi)孔側(cè)為高壓側(cè)，即上游H，其外圓側(cè)為低壓側(cè)，即下游L，其實(shí)施例見圖9-圖15，在這些圖中，根據(jù)本發(fā)明，上游螺旋槽的有效徑向高度(R13-R14)(見圖12、14)或者(R13-R15)(見圖13、15)必須大于下游螺旋槽的徑向高度(R11-R12)。
圖9是一種螺旋槽端面密封裝置的縱向剖視圖。所示的密封裝置其密封端面的內(nèi)孔側(cè)為高壓側(cè)，即上游H，密封端面的外圓側(cè)為低壓側(cè)，即下游L，僅在旋轉(zhuǎn)環(huán)1的密封端面上加工出螺旋槽。
圖10是另一種螺旋槽端面密封裝置的縱向剖視圖。所示的密封裝置其密封端面的內(nèi)孔側(cè)為高壓側(cè)，即上游H，密封端面的外圓側(cè)為低壓側(cè)，即下游L，僅在靜止環(huán)2的密封端面上加工出螺旋槽。
圖11是又一種螺旋槽端面密封裝置的縱向剖視圖。所示的密封裝置其密封端面的內(nèi)孔側(cè)為高壓側(cè)，即上游H，密封端面的外圓側(cè)為低壓側(cè)，即下游L，在旋轉(zhuǎn)環(huán)1和靜止環(huán)2的密封端面上同時(shí)加工有螺旋槽。
圖12至圖15是圖9、10、11所示的密封裝置中密封端面上可供選擇的螺旋槽的形狀及位置。
圖12為兩列螺旋槽之間和上游螺旋槽11的內(nèi)側(cè)都有平面環(huán)帶的密封端面主視圖。兩列螺旋槽之間有一平面環(huán)帶17，即(R12-R13)之間的環(huán)帶。兩列螺旋槽不銜接，呈“八”字形。上游一列螺旋槽11的內(nèi)側(cè)有一平面環(huán)帶16，即(R14-R15)之間的平面環(huán)帶。在下游螺旋槽12的下游還有一平面環(huán)帶18，即(R10-R11)之間的平面環(huán)帶。在該圖中上游螺旋槽的有效徑向高度為(R13-R14)。
本圖及下述各圖中的雙點(diǎn)劃線表示旋轉(zhuǎn)環(huán)與靜止環(huán)之間密封端面的內(nèi)、外圓。
圖13為兩列螺旋槽之間有平面環(huán)帶17，上游螺旋槽11的內(nèi)側(cè)沒有平面環(huán)帶的密封端面的主視圖。圖中上游螺旋槽的徑向高度為(R13-R15)，下游螺旋槽12的下游有平面環(huán)帶18，即(R10-R11)之間的環(huán)帶。
圖14為兩列螺旋槽之間沒有平面環(huán)帶，上游螺旋槽11的內(nèi)側(cè)有平面環(huán)帶16的密封端面的主視圖。兩列螺旋槽互相連接，R12=R13呈“人”字形，下游螺旋槽12的下游有平面環(huán)帶18，即(R10-R11)之間的環(huán)帶。
圖15為兩列螺旋槽之間和上游螺旋槽11的內(nèi)側(cè)都沒有平面環(huán)帶的密封端面的主視圖。在該圖中，上游螺旋槽11的徑向高度為(R13-R15)，兩列螺旋槽相交，R12=R13，下游螺旋槽12的下游有平面環(huán)帶18，即(R10-R11)之間的環(huán)帶。
根據(jù)本發(fā)明，位于上游的螺旋槽的有效徑向高度必須大于位于下游的螺旋槽的徑向高度，在圖12和圖14中1＜(R13-R14)／(R11-R12)≤5；在圖13和圖15中1＜(R13-R15)／(R11-R12)≤5。
在圖9-圖15中，關(guān)于螺旋槽的型線、螺旋角、深度、寬度以及堰與螺旋槽的寬度之比的說明與圖1-圖8中的說明相同在圖7和圖8中兩列螺旋槽互相連接R2=R3，在圖14和圖15中兩列螺旋槽相互連接R12=R13，但是，當(dāng)兩列槽錯(cuò)開一定角度時(shí)R2也可以不等于R3，R12也可以不等于R13。
總之，本發(fā)明區(qū)別于文獻(xiàn)中已有的流體動(dòng)壓型雙列螺旋槽端面密封裝置的基本特征是位于高壓側(cè)即上游的一列螺旋槽的徑向高度大于位于低壓側(cè)即下游的一列螺旋槽的徑向高度，因此，兩列螺旋槽總的效果是將密封流體自上游向下游泵送，從而以密封流體的微量泄漏為代價(jià)換取了更大的流體膜厚度和流體膜剛度。
實(shí)施本發(fā)明的密封裝置總體布局可以有多種形式單密封、面對面式的雙密封、背靠背式的雙密封、兩級串聯(lián)密封、三級串聯(lián)密封、雙密封與單密封組合的密封裝置等。
本發(fā)明的密封裝置是一種新型流體動(dòng)、靜壓結(jié)合型端面密封裝置，其優(yōu)點(diǎn)是流體膜的厚度和剛度較大，既適用于高粘度的密封流體(例如油)，也適用于低粘度的密封流體(例如水或氣體)；既適用于低壓工況，也適用于高壓工況；既適用于高速旋轉(zhuǎn)，也適用于低速旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明可用于各種型式壓縮機(jī)、膨脹機(jī)、分離機(jī)、泵、反應(yīng)釜攪拌器等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的密封裝置，尤其是干式氣體密封裝置。
權(quán)利要求1.一種螺旋槽端面密封裝置位于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的機(jī)殼和軸之間，該裝置由殼體、軸套、旋轉(zhuǎn)環(huán)、靜止環(huán)組成，桶狀的底部有孔的殼體置于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的機(jī)殼內(nèi)，殼體孔內(nèi)設(shè)有旋轉(zhuǎn)機(jī)械的具有臺(tái)階的軸，殼體與軸之間形成一空間，該空間內(nèi)的軸上固定有軸套，軸套的一個(gè)端面與軸上的臺(tái)階之間固定有圓環(huán)狀的旋轉(zhuǎn)環(huán)，該環(huán)的一個(gè)端面與圓環(huán)狀的靜止環(huán)的一個(gè)端面相對，并相互貼合，該二個(gè)貼合面均為圓環(huán)形的密封端面，其特征是在所述旋轉(zhuǎn)環(huán)和所述靜止環(huán)的密封端面的至少一個(gè)上設(shè)置兩列螺旋槽，其中，一列位于高壓流體側(cè)，另一列位于低壓流體側(cè)，兩列螺旋槽的螺旋角的方向相反，位于高壓流體側(cè)的螺旋槽的有效徑向高度大于位于低壓流體側(cè)的螺旋槽的徑向高度，低壓流體側(cè)螺旋槽與密封端面的低壓側(cè)邊緣之間還有一平面環(huán)帶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋槽端面密封裝置，其特征是高壓流體側(cè)的螺旋槽的有效徑向高度與低壓流體側(cè)螺旋槽的徑向高度之比大于1而小于或等于5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋槽端面密封裝置，其特征是密封端面上螺旋槽側(cè)壁型線的螺旋角α的范圍是0°＜｜α｜＜90°。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的螺旋槽端面密封裝置，其特征是密封端面上螺旋槽側(cè)壁型線的螺旋角α的范圍為5°-30°。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的螺旋槽端面密封裝置，其特征是密封端面上螺旋槽側(cè)壁的型線為對數(shù)螺旋線或者為與環(huán)形密封端面偏心的圓弧線。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的螺旋槽端面密封裝置，其特征是密封端面上螺旋槽側(cè)壁的型線為斜直線或者折線。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋槽端面密封裝置，其特征是螺旋槽的深度是恒定的，深度范圍是0．002-0．2mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的螺旋槽端面密封裝置，其特征是螺旋槽的深度范圍是0．005-0．1mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋槽端面密封裝置，其特征是螺旋槽的深度是變化的。深度范圍是0．002-0．2mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的螺旋槽端面密封裝置，其特征是螺旋槽的深度范圍是0．005-0．1mm。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋槽端面密封裝置，其特征是螺旋槽法向?qū)挾鹊姆秶?．2-20mm。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的螺旋槽端面密封裝置，其特征是螺旋槽法向?qū)挾鹊姆秶?．5-10mm。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋槽端面密封裝置，其特征是兩個(gè)相鄰的螺旋槽之間的堰的法向?qū)挾扰c螺旋槽的法向?qū)挾戎葹?．2-5。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的螺旋槽端面密封裝置，其特征是兩個(gè)相鄰的螺旋槽之間的堰的法向?qū)挾扰c螺旋槽的法向?qū)挾戎葹?．3-3。
專利摘要一種螺旋槽端面密封裝置由殼體、軸套、旋轉(zhuǎn)環(huán)、靜止環(huán)組成,其特征是:在旋轉(zhuǎn)環(huán)和靜止環(huán)的密封端面的至少一個(gè)上設(shè)置兩列螺旋槽,一列位于高壓流體側(cè),另一列位于低壓流體側(cè),兩列螺旋槽的螺旋角的方向相反,位于高壓流體側(cè)螺旋槽的有效徑向高度大于位于低壓流體側(cè)螺旋槽的徑向高度,低壓流體側(cè)螺旋槽與密封端面低壓側(cè)邊緣之間還有一平面環(huán)帶。本裝置可用于壓縮機(jī)、透平、泵、反應(yīng)釜等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的密封裝置,尤其是干式氣體密封裝置。
文檔編號(hào)F16J15/16GK2413094SQ98219179
公開日2001年1月3日 申請日期1998年10月9日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月9日
發(fā)明者王玉明 申請人:王玉明