在非接触式机械密封端面开设曲面浅槽新方法

霍凤伟，张 健，张成建，刘逸卓

(营口理工学院 机械与动力工程学院， 辽宁 营口 115014)

浅槽机械密封是在密封环的平端面上加工出一系列深度为微米级的动压槽，如螺旋槽、圆弧槽、叶形槽、T形槽、Y形槽、L形槽、直槽及各种异形槽等，在运转时，由于动压槽的动压效应，将进入该槽的密封流体的压力升高，该压力作用在相互贴合的动、静环密封端面上，将这2个面推开而不接触，并在之间形成连续、稳定的密封流体的薄膜，实现非接触式机械密封[1]。浅槽机械密封的动压槽一般在碳化钨、碳化硅、氮化硅等硬质密封面上开设，高精度加工比较困难，但是其几何形状对流体薄膜的厚度、刚度、承载能力和稳定性影响较大，良好的动压槽几何形状设计及高精度加工是浅槽机械密封的核心技术[2-3]。目前浅槽机械密封还存在不足。例如，普通的平底等深螺旋槽、圆弧槽、叶形槽、T形槽、Y形槽、L形槽及各种异形槽，由于槽深相等，属于二维收敛型动压槽，流体动压效应不强，所以在一定工况下，流体膜厚度不足，或者在一定流体膜厚度下流体膜的刚度不足，造成密封性能的不稳定[4-8]。通过在密封端面开设三维收敛型动压槽来增强端面流体的动压效应，进而增大端面流体薄膜的承载能力和流体膜薄刚度，从而提升密封运行稳定性和可靠性并延长使用寿命，是浅槽机械密封的主要研究方向之一。Sedy Josef[4]提出了一种由两级平底台阶或斜底台阶构成的动压槽型。王玉明[5]发明了一种双螺旋角三维螺旋槽端面密封装置，其端面上开设的螺旋浅槽的槽深从高压侧到低压侧逐渐变浅。……