可降低端面磨损的机械密封端面结构及旋转机械设备.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010253837.2 (22)申请日 2020.04.02 (71)申请人 清华大学 地址 100084 北京市海淀区清华园1号 申请人 陕西航空电气有限责任公司 (72)发明人 黄伟峰王子羲王廷玉王永波 刘莹邹亮郭飞王波 (74)专利代理机构 北京华进京联知识产权代理 有限公司 11606 代理人 刘葛 (51)Int.Cl. F16J 15/3288(2016.01) F16J 15/34(2006.01) (54)发明名称 可降低端面磨损的机械密封端面结构及旋 转机。

2、械设备 (57)摘要 本发明涉及一种机械密封端面结构， 包括静 环和/或动环， 所述动环可相对所述静环转动， 所 述静环和/或所述动环分别具有密封端面， 所述 静环上的所述密封端面与所述动环上的所述密 封端面能够相对设置； 所述静环和/或所述动环 的所述密封端面上开设有若干磨粒槽。 本发明还 涉及一种包括上述机械密封端面结构的旋转机 械设备。 上述机械密封端面结构及旋转机械设 备， 开设在密封端面上的磨粒槽能够储存动环和 静环之间由低速过程或端面偶然碰摩产生的磨 粒， 避免由磨粒造成密封端面的周向划痕甚至犁 沟， 在不明显降低动压效应的前提下能够实现容 纳磨粒、 零泄漏、 工作性能稳定、 使用。

3、寿命长， 同 时保证较佳的润滑效果。 权利要求书2页 说明书7页 附图6页 CN 111306302 A 2020.06.19 CN 111306302 A 1.一种可降低端面磨损的机械密封端面结构， 其特征在于， 包括密封环， 所述密封环包 括静环和/或动环， 所述动环可相对所述静环转动， 所述静环和/或所述动环分别具有密封 端面， 所述静环上的所述密封端面与所述动环上的所述密封端面能够相对设置； 所述静环 和/或所述动环的所述密封端面上开设有若干磨粒槽。 2.根据权利要求1所述的可降低端面磨损的机械密封端面结构， 其特征在于， 所述静环 和/或所述动环的所述密封端面上开设有若干密封槽， 若。

4、干所述密封槽沿所述密封端面的 中心呈中心对称分布； 若干所述磨粒槽分别设置于若干所述密封槽的外周缘； 所述密封槽 在所述密封端面内延伸， 所述密封槽沿自身延伸方向的一端形成上游侧， 所述密封槽的所 述上游侧允许流入介质， 所述密封槽沿自身延伸方向的另一端形成下游侧； 若干所述密封 槽的上游侧外周缘和/或下游侧外周缘分别设置一个或多个所述磨粒槽。 3.根据权利要求2所述的可降低端面磨损的机械密封端面结构， 其特征在于， 若干所述 密封槽沿所述密封端面的中心分布形成单列结构或旋向相反的双列结构， 所述密封槽的所 述下游侧具有下游尖端， 若干所述磨粒槽分别设置于若干所述密封槽的所述下游尖端。 4.根。

5、据权利要求3所述的可降低端面磨损的机械密封端面结构， 其特征在于， 所述静环 和/或所述动环的所述密封端面沿自身径向形成高压侧和低压侧， 单列所述密封槽开设于 所述高压侧或所述低压侧。 5.根据权利要求2所述的可降低端面磨损的机械密封端面结构， 其特征在于， 若干所述 密封槽沿所述密封端面的中心分布形成旋向相反的双列结构， 一个或多个所述磨粒槽分别 设置于至少一列所述密封槽的上游侧外周缘或下游侧外周缘。 6.根据权利要求5所述的可降低端面磨损的机械密封端面结构， 其特征在于， 双列结构 的所述密封槽的旋向包括正向和反向， 所述密封槽包括正向槽和反向槽； 所述静环和/或所 述动环的所述密封端面沿。

6、自身径向形成高压侧和低压侧， 所述正向槽设置于所述高压侧， 所述反向槽设置于所述低压侧； 所述反向槽的所述上游侧及所述下游侧分别设置多个所述 磨粒槽， 多个所述磨粒槽沿所述反向槽的外周缘间隔分布。 7.根据权利要求6所述的可降低端面磨损的机械密封端面结构， 其特征在于， 所述正向 槽的所述下游侧设置多个所述磨粒槽， 多个所述磨粒槽沿所述正向槽的外周缘间隔分布。 8.根据权利要求6所述的可降低端面磨损的机械密封端面结构， 其特征在于， 所述反向 槽沿所述密封端面的周向长度大于等于所述正向槽沿所述密封端面的周向长度； 所述反向 槽沿所述密封端面的径向宽度大于等于所述正向槽沿所述密封端面的径向宽度；。

7、 所述反向 槽的的径向占比介于0.35-0.45之间， 所述正向槽的径向占比介于0.2-0.3之间。 9.根据权利要求2-8任一项所述的可降低端面磨损的机械密封端面结构， 其特征在于， 所述磨粒槽的深度大于、 等于或者小于所述密封槽的深度。 10.根据权利要求2-8任一项所述的可降低端面磨损的机械密封端面结构， 其特征在 于， 所述密封槽的槽壁连线包括对数螺旋线、 阿基米德螺旋线、 直线和/或圆弧线。 11.根据权利要求1-8任一项所述的可降低端面磨损的机械密封端面结构， 其特征在 于， 以所述密封端面为基准， 若干所述磨粒槽的深度介于2 m-1000 m之间。 12.根据权利要求1-8任一项。

8、所述的可降低端面磨损的机械密封端面结构， 其特征在 于， 所述磨粒槽垂直于自身深度方向的截面包括平滑截面和/或弯折截面。 13.一种旋转机械设备， 其特征在于， 包括权利要求1-12任一项所述的可降低端面磨损 权利要求书 1/2 页 2 CN 111306302 A 2 的机械密封端面结构。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111306302 A 3 可降低端面磨损的机械密封端面结构及旋转机械设备 技术领域 0001 本发明涉及机械密封技术领域， 特别是涉及一种可降低端面磨损的机械密封端面 结构及旋转机械设备。 背景技术 0002 机械密封结构是由至少一对垂直于旋转轴线的端面， 在流体压力和。

9、补偿机构弹力 (或磁力)的作用以及辅助密封的配合下， 保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装 置。 动环和静环形式的机械密封结构通过动静压结合实现机械密封， 但启停时未形成稳定 的流体膜时密封端面的接触磨损较大， 并且磨损后产生的磨粒会进一步在密封端面产生周 向划痕甚至犁沟， 划伤整个密封端面； 密封端面磨碰后易产生恶性事故， 导致密封失效， 带 来较大安全隐患， 并且调节时间较短， 无法及时调控。 发明内容 0003 基于此， 有必要针对目前的机械密封结构存在的易磨损及密封失效的问题， 提供 一种能够有效降低密封端面磨损进而保证密封及润滑效果的可降低端面磨损的机械密封 端面结构及旋转机械。

10、设备。 0004 一种可降低端面磨损的机械密封端面结构， 包括密封环， 所述密封环包括静环和/ 或动环， 所述动环可相对所述静环转动， 所述静环和/或所述动环分别具有密封端面， 所述 静环上的所述密封端面与所述动环上的所述密封端面能够相对设置； 所述静环和/或所述 动环的所述密封端面上开设有若干磨粒槽。 0005 在其中一个实施例中， 所述静环和/或所述动环的所述密封端面上开设有若干密 封槽， 若干所述磨粒槽分别设置于若干所述密封槽的外周缘。 0006 在其中一个实施例中， 所述密封槽在所述密封端面内延伸， 所述密封槽沿自身延 伸方向的一端形成上游侧， 所述密封槽的所述上游侧允许流入润滑介质，。

11、 所述密封槽沿自 身延伸方向的另一端形成下游侧； 若干所述密封槽的上游侧外周缘和/或下游侧外周缘分 别设置一个或多个所述磨粒槽。 0007 在其中一个实施例中， 所述密封槽的所述下游侧具有下游尖端， 若干所述磨粒槽 分别设置于若干所述密封槽的所述下游尖端。 0008 在其中一个实施例中， 若干所述密封槽沿所述密封端面的中心分布形成单列结构 或旋向相反的双列结构， 若干所述磨粒槽分别设置于若干所述密封槽的所述下游尖端。 0009 在其中一个实施例中， 所述静环和/或所述动环的所述密封端面沿自身径向形成 高压侧和低压侧， 单列所述密封槽开设于所述高压侧或所述低压侧。 0010 在其中一个实施例中，。

12、 若干所述密封槽沿所述密封端面的中心分布形成旋向相反 的双列结构， 一个或多个所述磨粒槽分别设置于至少一列所述密封槽的上游侧外周缘或下 游侧外周缘。 0011 在其中一个实施例中， 双列结构的所述密封槽的旋向包括正向和反向， 所述密封 说明书 1/7 页 4 CN 111306302 A 4 槽包括正向槽和反向槽； 所述静环和/或所述动环的所述密封端面沿自身径向形成高压侧 和低压侧， 所述正向槽设置于所述高压侧， 所述反向槽设置于所述低压侧； 所述反向槽的所 述上游侧及所述下游侧分别设置多个所述磨粒槽， 多个所述磨粒槽沿所述反向槽的外周缘 间隔分布。 0012 在其中一个实施例中， 所述正向槽。

13、的所述下游侧设置多个所述磨粒槽， 多个所述 磨粒槽沿所述正向槽的外周缘间隔分布。 0013 在其中一个实施例中， 所述反向槽沿所述密封端面的周向长度大于等于所述正向 槽沿所述密封端面的周向长度。 0014 在其中一个实施例中， 所述反向槽沿所述密封端面的径向宽度大于等于所述正向 槽沿所述密封端面的径向宽度； 所述反向槽的的径向占比介于0.35-0.45之间， 所述正向槽 的径向占比介于0.2-0.3之间。 0015 在其中一个实施例中， 所述磨粒槽的深度大于、 等于或者小于所述密封槽的深度。 0016 在其中一个实施例中， 所述密封槽的槽壁连线包括对数螺旋线、 阿基米德螺旋线、 直线和/或圆弧。

14、线。 0017 在其中一个实施例中， 若干所述密封槽沿所述密封端面的中心呈中心对称分布。 0018 在其中一个实施例中， 以所述密封端面为基准， 若干所述磨粒槽的深度介于2 m- 1000 m之间。 0019 在其中一个实施例中， 所述磨粒槽垂直于自身深度方向的截面包括平滑截面和/ 或弯折截面。 0020 一种旋转机械设备， 包括上述方案任一项所述的可降低端面磨损的机械密封端面 结构。 0021 上述可降低端面磨损的机械密封端面结构及旋转机械设备， 开设在密封端面上的 磨粒槽能够储存动环和静环之间由低速过程或端面偶然碰摩产生的磨粒， 避免由磨粒造成 密封端面的周向划痕甚至犁沟， 改善机械密封性。

15、能。 本发明提供的可降低端面磨损的机械 密封端面结构及旋转机械设备， 在不明显降低动压效应的前提下能够实现容纳磨粒、 零泄 漏、 工作性能稳定、 使用寿命长， 同时保证较佳的润滑效果。 附图说明 0022 构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解， 本发明的示意性实 施例及其说明用于解释本发明， 并不构成对本发明的不当限定。 0023 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案， 下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例， 对于 本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他 的附。

16、图。 0024 图1为本发明第一实施例提供的具有双列密封槽的密封环结构示意图； 0025 图2为图1中A-A截面剖面结构示意图； 0026 图3为本发明第二实施例提供的具有双列密封槽的密封环结构示意图； 0027 图4为本发明第三实施例提供的具有双列密封槽的密封环结构示意图； 0028 图5为本发明第四实施例提供的具有双列密封槽的密封环结构示意图； 说明书 2/7 页 5 CN 111306302 A 5 0029 图6为本发明第五实施例提供的一种具有单列密封槽的密封环结构示意图； 0030 图7为本发明第五实施例提供的另一种具有单列密封槽的密封环结构示意图。 0031 其中： 10、 密封环。

17、； 100、 磨粒槽； 200、 密封槽； 210、 正向槽； 220、 反向槽； 300、 密封堰 区； 400、 密封坝区； 700、 密封端面。 具体实施方式 0032 为了使本发明的目的、 技术方案及优点更加清楚明白， 以下结合附图及实施例， 对 本发明进行进一步详细说明。 下面对具体实施方式的描述仅仅是示范性的， 应当理解， 此处 所描述的具体实施仅仅用以解释本发明， 而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。 0033 需要说明的是， 当元件被称为 “固定于” 另一个元件， 它可以直接在另一个元件上 或者也可以存在居中的元件。 当一个元件被认为是 “连接” 另一个元件， 它可以是直接连。

18、接 到另一个元件或者可能同时存在居中元件。 相反， 当元件被称作 “直接在” 另一元件 “上” 时， 不存在中间元件。 相反， 当元件被称作 “直接” 与另一元件连接时， 不存在中间元件。 本文所 使用的术语 “垂直的” 、“水平的” 、“左” 、“右” 以及类似的表述只是为了说明的目的。 0034 在本发明的描述中， 需要理解的是， 术语 “长度” 、“宽度” 、“厚度” 、“上” 、“下” 、 “前” 、“后” 、“左” 、“右” 、“顶” 、“底” 、“内” 、“外” 等指示的方位或位置关系为基于附图所示的 方位或位置关系， 仅是为了便于描述本发明和简化描述， 而不是指示或暗示所指的装置。

19、或 元件必须具有特定的方位、 以特定的方位构造和操作， 因此不能理解为对本发明的限制。 0035 动环和静环形式的机械密封结构能够有效密封机械设备的轴端， 保持动环和静环 之间清洁的润滑环境以及合适的润滑介质压力是机械密封结构实现润滑和密封功能的有 效前提。 动环和静环之间由于在机械设备启停的低速阶段发生直接碰撞或者外部环境的污 染， 不可避免的会存在一些磨粒。 本发明提供一种可降低端面磨损的机械密封端面结构， 可 在不明显降低动压效应的前提下， 避免磨粒在密封端面的表面堆积、 进而避免在密封端面 上形成犁沟磨痕， 减少机械密封端面磨损， 延长密封环(动环或静环)的使用寿命。 本发明提 供的可。

20、降低端面磨损的机械密封端面结构能够应用于各种旋转机械结构的轴端密封， 例如 压缩机、 各种泵、 搅拌机和膨胀机等。 0036 如图1-2及图6-7所示， 本发明一实施例提供一种可降低端面磨损的机械密封端面 结构， 包括密封环10， 密封环10既可以是包括单独的静环或动环， 也可以是同时包括动环和 静环。 动环可相对静环转动， 静环和/或动环分别具有密封端面700， 静环上的密封端面700 与动环上的密封端面700能够相对设置。 静环和/或动环的密封端面700上开设有若干磨粒 槽100， 磨粒槽100能够容纳动环和静环之间的磨粒。 上述可降低端面磨损的机械密封端面 结构， 开设在密封端面700上。

21、的磨粒槽100能够储存动环和静环之间由低速过程或端面偶然 碰摩产生的磨粒， 避免由磨粒造成密封端面700的周向划痕甚至犁沟， 改善机械密封性能。 需要说明的是， 静环与动环上的两个密封端面700之间的相对设置是指静环的密封端面700 与动环的密封端面700面对面安装设置。 0037 本实施例提供的可降低端面磨损的机械密封端面结构， 在不明显降低动压效应的 前提下能够实现容纳磨粒、 零泄漏、 工作性能稳定、 使用寿命长， 同时保证较佳的润滑效果。 需要进一步说明的， 磨粒槽100一方面可以储存由于接触摩擦而产生的磨削屑(磨粒)， 保护 密封环10(动环和/或静环)表面不被破坏， 提高密封环10的。

22、使用寿命。 另一方面由于磨粒槽 说明书 3/7 页 6 CN 111306302 A 6 100所具有一定的体积， 能够储存一定量的润滑介质， 提高了密封环10的润滑性能， 减小了 密封端面700磨损。 在反复启停的过程中磨粒槽100可以存储磨碰产生的磨粒， 增强润滑， 提 高了零部件的使用寿命， 同时可以实现及时调控避免严重事故发生。 0038 如图1-2及图6-7所示， 在本发明一实施例中， 静环和/或动环的密封端面700上开 设有若干密封槽200， 若干磨粒槽100分别设置于若干密封槽200的外周缘。 在密封端面700 上设计一系列具有泵送能力的密封槽200。 密封介质沿着密封槽200切。

23、向方向泵入， 泵入的 介质和磨粒也会沿着密封槽200的切向方向进入到密封槽200外周缘的磨粒槽100中， 可在 不明显降低动压效应的前提下， 起到容纳磨粒， 降低端面磨损的效果。 有效避免了密封端面 700磨损后产生的磨粒无法及时排出， 产生周向划痕甚至犁沟， 进而划伤整个密封端面700 的情况， 同时避免了因密封端面700磨碰后易产生恶性事故、 导致密封失效、 带来较大安全 隐患、 以及因调节时间较短而无法及时调控的问题。 在一些情形中， 密封槽200也被称为螺 旋槽， 密封槽200的延伸线相对于密封端面700的中心轴呈螺旋状。 0039 如图1-2及图6-7所示， 在本发明一实施例中， 密。

24、封槽200在密封端面700内延伸， 密 封槽200沿自身延伸方向的一端形成上游侧， 密封槽200的上游侧允许流入润滑介质， 密封 槽200沿自身延伸方向的另一端形成下游侧。 若干密封槽200的上游侧外周缘和/或下游侧 外周缘分别设置一个或多个磨粒槽100。 由于密封槽200在密封过程中具有泵送介质的功 能， 因此动环和静环之间的介质一般是沿着密封槽200的延伸方向(切向)移动， 进而也带动 动环和静环之间的磨粒、 磨削屑等一起移动。 在密封槽200的上游侧外周缘和/或下游侧外 周缘开设一个或多个磨粒槽100， 能够有效的将移动至此的磨粒容纳进磨粒槽100中， 避免 磨粒继续在动环和静环之间移动。

25、， 进而避免在静环和动环的密封端面700上产生周向划痕 甚至犁沟， 甚至划伤整个密封端面700的情况。 进一步， 密封槽200的下游侧具有下游尖端， 若干磨粒槽100分别设置于若干密封槽200的下游尖端。 由于密封槽200的结构特征， 密封槽 200的下游侧尖端会聚集较多的磨粒， 在此处开设磨粒槽100能够更高效的以容纳磨粒的方 式将从磨粒密封端面700之间转移。 0040 可以理解的， 开设在密封端面700上的密封槽200一般具有一定的旋向， 具有不同 旋向的密封槽200能够允许或者阻碍介质的流动， 进而在整个密封端面700之间产生较为均 匀的介质层， 保持较佳的润滑和密封性能。 可选的， 。

26、如图1-2及图6-7所示， 若干密封槽200沿 密封端面700的中心分布形成单列结构或旋向相反的双列结构。 上述各个实施例中涉及的 密封槽200和磨粒槽100之间的位置、 数量关系也同样适用于单列结构的密封槽200以及旋 向相反的双列结构密封槽200。 无论是单列结构的密封槽200以及旋向相反的双列结构密封 槽200， 若干磨粒槽100均可分别设置于密封槽200的上游侧外周缘任一位置、 下游侧任一位 置、 下游侧尖端或者密封槽200外周缘的其他任一位置。 本发明的各实施例中， 上游侧指向 下游侧的方向为顺时针方向。 0041 上述各个实施例中， 可以采用激光加工、 电化学腐蚀、 电火花加工等工。

27、艺加工密封 端面700的密封槽200， 利用接触式轮廓仪或非接触式光学轮廓仪来检测加工精度， 并且设 置磨粒槽100的深度大于密封槽200的深度。 在上述各个实施例中， 当动环旋转时， 介质会沿 着密封槽200的切向方向， 从密封槽200的上游侧泵送至密封槽200的下游侧， 由于密封堰区 300和密封坝区400的节流作用， 使得密封端面700的局部压力升高， 形成开启力。 当有密封 端面700进入由于外部介质产生或端面磨损的磨粒时， 磨粒会沿着密封槽200的切向方向进 说明书 4/7 页 7 CN 111306302 A 7 入磨粒槽100中， 由于磨粒槽100具有一定的容积， 可以容纳一定量。

28、的磨粒， 并且其深度相较 于密封槽200区域会更深， 减小了磨粒对密封端面700的危害。 0042 如图1-2及图6-7所示， 在本发明一实施例中， 若干密封槽200沿密封端面700的中 心呈中心对称分布。 对于单列的密封槽200来说， 若干密封槽200以密封端面700的圆心呈中 心对称分布； 对于双列结构的密封槽200来说， 每列密封槽200分别以密封端面700的圆心呈 中心对称分布， 并且两列密封槽200沿密封端面700的径向间隔或相邻设置。 可以理解的， 本 实施例中的 “列” 指的是以密封端面700的圆心为中心， 相同中心距的密封槽200为一列， 不 同中心距的密封槽200属于不同的列。

29、。 设置若干密封槽200沿密封端面700的中心呈中心对 称分布， 能够增强密封端面700上密封槽200泵送介质的均匀性。 可选的， 密封端面700上的 每列密封槽200的数量介于6-100之间。 0043 如图6-7所示， 在本发明一实施例中， 静环和/或动环的密封端面700沿自身径向形 成高压侧和低压侧， 单列密封槽200开设于高压侧或低压侧。 一般情况下， 沿密封端面700的 径向靠近外侧的一侧为高压侧， 靠近内侧的一侧为低压侧； 且位于高压侧的密封槽200的下 游侧相对于上游侧更靠近密封端面700的中心， 位于低压侧的密封槽200的下游侧相对于上 游侧更靠近密封端面700的外侧。 上述单。

30、列密封槽200的两处设置位置均能够有效实现介质 的泵送进而实现有效的机械密封。 进一步， 在上述两处的密封槽200下游侧尖端分别设置一 个磨粒槽100， 实现对动环和静环之间磨粒的收纳。 同列密封槽200之间的非槽区域形成密 封堰区300， 非同列密封槽200之间沿径向非槽区域称为密封坝区400。 对于单列密封槽200 结构而言， 槽数为6-100(图中仅示意了12个)， 壁线螺旋角为5 -50 ， 径向槽坝比为1-5， 周 向槽堰比为0.25-4， 密封槽200径向宽度占密封环10(动环或静环)径向宽度的1/6-4/5， 密 封槽200的槽深为5 m-100 m。 密封槽200下游侧尖端的磨。

31、粒槽100， 以密封坝区400平面为基 准深度为2 m-1000 m， 内径为0.2-2mm。 0044 如图1-5所示， 在本发明一实施例中， 若干密封槽200沿密封端面700的中心分布形 成旋向相反的双列结构， 一个或多个磨粒槽100分别设置于至少一列密封槽200的上游侧外 周缘或下游侧外周缘。 对于双列密封槽200， 可以仅在其中一列密封槽200对应的位置设置 一个或者多个磨粒槽100， 也可以在两列密封槽200对应的位置分别设置一个或者多个磨粒 槽100。 进一步， 双列结构的密封槽200的旋向包括正向和反向， 密封槽200包括正向槽210和 反向槽220。 静环和/或动环的密封端面7。

32、00沿自身径向形成高压侧和低压侧， 一般情况下， 沿密封端面700的径向靠近外侧的一侧为高压侧， 靠近内侧的一侧为低压侧。 正向槽210设 置于高压侧， 反向槽220设置于低压侧。 0045 如图4所示， 在反向槽220的上游侧及下游侧分别设置多个磨粒槽100， 多个磨粒槽 100沿反向槽220的外周缘间隔分布。 由于介质是由密封端面700的高压侧向着低压侧移动， 因此在反向槽220的上游侧及下游侧分别设置多个磨粒槽100能够有效将移动至此的磨粒 容纳进磨粒槽100中。 更进一步的， 如图5所示， 正向槽210的下游侧设置多个磨粒槽100， 多 个磨粒槽100沿正向槽210的外周缘间隔分布， 。

33、进一步增强磨粒槽100对磨粒的收纳能力。 0046 合理设置正向槽210及反向槽220之间的位置及尺寸关系， 不仅能够直接提高密封 性能， 还有助于磨粒槽100对磨粒的收纳。 在本发明一实施例中， 如图1-3所示， 反向槽220沿 密封端面700的周向长度大于等于正向槽210沿密封端面700的周向长度， 以及反向槽220沿 密封端面700的径向宽度大于等于正向槽210沿密封端面700的径向宽度。 反向槽220的的径 说明书 5/7 页 8 CN 111306302 A 8 向占比介于0.35-0.45之间， 正向槽210的径向占比介于0.2-0.3之间。 具体的， 对于双列密 封槽200结构而。

34、言， 密封端面700高压侧的一系列正向密封槽200， 槽数为6-100(图中仅示意 了12个)， 壁线螺旋角为5 -50 ， 径向槽坝比为1-5， 周向槽堰比为0.25-4， 正向密封槽200径 向宽度占密封环10径向宽度的1/5-1/2， 正向密封槽200槽深为5 m-100 m； 密封环10端面低 压侧的一列反向密封槽200， 槽数为6-100， 壁线螺旋角为10 -50 ， 径向槽坝比为1-5， 周向 槽堰比为0.25-4， 反向密封槽200槽深为5 m-100 m。 密封槽200下游侧尖端的磨粒槽100， 以 密封坝区400平面为基准深度为2 m-1000 m， 内径为0.2-2mm。。

35、 0047 可以理解的， 上述各个实施例中的径向占比是指密封槽200沿径向方向的宽度与 密封环10面沿径向方向的宽度之比， 径向槽坝比为密封槽200沿径向方向的宽度与密封坝 区400沿径向方向的宽度之比； 周向槽堰比为密封槽200沿周向方向的长度与密封堰区300 沿周向方向的长度之比。 0048 在上述各个实施例中， 密封槽200的槽壁连线包括对数螺旋线、 阿基米德螺旋线、 直线和/或圆弧线， 密封槽200的槽壁连线还可以包括其它线型， 只要能实现密封槽200的槽 壁沿设定的螺旋方向延伸， 进而实现密封端面700之间的有效密封即可。 进一步， 对于单个 的密封槽200来说， 其槽壁连线可以包括。

36、对数螺旋线、 阿基米德螺旋线、 直线或圆弧线中的 一种或几种(单个密封槽200的槽壁连线由不同的线型段连接而成)。 在上述各个实施例中， 以密封端面700(或者密封堰区300)为基准， 若干磨粒槽100的深度介于2 m-1000 m之间， 可 根据实际工况设计磨粒槽100的深度。 在上述各个实施例中， 磨粒槽100垂直于自身深度方 向的截面包括平滑截面和/或弯折截面， 比如圆形、 三角形、 四边形或者其他规则或者不规 则的图形。 进一步， 磨粒槽100垂直于自身深度方向的截面同时包括圆形、 三角形或者四边 形， 磨粒槽100沿自身深度方向分为不同截面的几段。 0049 本发明一实施例还提供一种。

37、旋转机械设备， 包括上述方案中任一项所述的可降低 端面磨损的机械密封端面结构。 上述各个实施例中所记述的可降低端面磨损的机械密封端 面结构及旋转机械设备， 至少具有以下技术效果： 0050 (1)密封槽200尖端的磨粒槽100的深度可达毫米级， 可以储存一定的磨削屑， 避免 因磨粒堆积造成端面损伤或者产生周向犁沟， 提高了密封环10(动环或者静环)的寿命； 0051 (2)在反复启停的工况下， 密封槽200尖端的磨粒槽100能够储存一定量的密封介 质， 在启停过程中能够有效地减少密封端面700的摩擦磨损， 提高密封环10(动环或者静环) 的使用寿命， 减少了因为磨粒导致的恶性事故的发生， 具有。

38、重大经济效益； 0052 (3)流体高压区的高稳定性和可降低端面磨损的机械密封端面结构的自我调节使 得本发明提供的可降低端面磨损的机械密封端面结构可以实现不同工况下的零泄漏； 0053 (4)磨粒槽100所占密封端面700面积较小， 在容纳磨粒、 减小磨损的前提下， 不显 著降低密封槽200的动压效应。 0054 以下以具体的实施例对本发明提供的可降低端面磨损的机械密封端面结构进行 说明。 0055 具体实施例一： 如图1及图2所示， 可容纳磨粒的可降低端面磨损的机械密封端面 结构， 包括在动环、 静环中的一个或两个相对的密封端面700上设计以密封端面700圆心中 心对称分布的双列密封槽200。

39、结构。 动环或静环密封端面700的高压侧称为高压侧， 动环或 静环密封端面700的低压侧称为低压侧。 当采用双列密封槽200结构时， 密封槽200可分为螺 说明书 6/7 页 9 CN 111306302 A 9 旋角方向相反的两类密封槽200， 靠近上游的一系列密封槽200定义为正向槽210， 则与正向 槽210方向相反的密封槽200为反向槽220。 正向和反向同列密封槽200之间的非槽区域称为 密封堰区300， 正向和反向非同列密封槽200之间非槽区域称为密封坝区400， 密封槽200一 端的凹槽称为类圆柱形磨粒槽100。 0056 密封槽200槽壁线型选择圆弧线， 正向槽210的深度小于。

40、反向槽220的深度， 正向槽 210的面积也小于反向槽220的面积。 正向槽210槽数为6-100， 壁线螺旋角为5 -50 ， 径向槽 坝比为1-5， 周向槽堰比为0.25-4， 正向槽210径向宽度占密封环10径向宽度的1/5-1/2， 正 向槽210的深度h4为5 m-100 m。 反向槽220槽数为6-100， 壁线螺旋角为10 -50 ， 径向槽坝 比为1-5， 周向槽堰比为0.25-4， 反向槽220的深度h1为5 m-100 m。 正向槽210和反向槽220 的槽根尖端分别设计一个类圆柱形磨粒槽100， 反向槽220对应磨粒槽100的深度h2和正向 槽210对应磨粒槽100的深度。

41、h3分别介于5 m-1000 m之间， 直径为0.2mm-2mm， 类圆柱型磨粒 槽100的深度是以密封坝区400平面为基准， 可以适当调整密封槽200和磨粒槽100的深度， 比如类圆柱形磨粒槽100的深度可以比密封槽200的深度高， 也可以比密封槽200的深度低， 或者可以等于密封槽200的深度。 0057 具体实施例二： 如图3所示， 与具体实例一不同之处是， 具体实例二中将具体实例 一中的类圆柱形磨粒槽100替换成了类三棱柱形磨粒槽100， 同样的， 也可以将其替换成正 方形、 菱形等形状的密封槽200。 0058 具体实施例三： 如图4所示， 与具体实施例一不同之处是， 具体实施例三中。

42、的双列 密封槽200结构， 其中正向槽210没有类圆柱形磨粒槽100， 而是在反向槽220的上游侧、 下游 侧增加了多个类圆柱形磨粒槽100。 如图4所示， 每个反向槽220的外周缘处类圆柱形磨粒槽 100的槽数为5个-20个， 前提是相互之间不产生干涉。 类圆柱形磨粒槽100的数目增加一方 面可以适应于反复启停工况， 可在不显著降低密封端面700动压效应的前提下， 减少磨损、 延长密封环10(动环或静环)的使用寿命， 提高机械密封的性能。 0059 具体实施例四： 如图5所示， 与具体实施例三不同之处是， 具体实施例四种双列密 封槽200的正向槽210的下游侧槽根处加了多个类圆柱形磨粒槽10。

43、0， 在不明显降低动压效 应的基础上， 可以容纳更多的磨粒， 延长密封环10(动环或静环)的使用寿命。 0060 具体实施例五： 如图6所示， 与具体实施例一不同之处是， 具体实施例五中仅有单 列密封槽200， 单列密封槽200处于高压侧， 并在单列密封槽200的根部开设磨粒槽100。 在其 它情形下， 单列密封槽200还可以处于低压侧， 如图7所示。 0061 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合， 为使描述简洁， 未对上述实 施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述， 然而， 只要这些技术特征的组合不存 在矛盾， 都应当认为是本说明书记载的范围。 0062 以上所述实施例仅表达。

44、了本发明的几种实施方式， 其描述较为具体和详细， 但并 不能因此而理解为对发明专利范围的限制。 应当指出的是， 对于本领域的普通技术人员来 说， 在不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若干变形和改进， 这些都属于本发明的保护 范围。 因此， 本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。 说明书 7/7 页 10 CN 111306302 A 10 图1 图2 说明书附图 1/6 页 11 CN 111306302 A 11 图3 说明书附图 2/6 页 12 CN 111306302 A 12 图4 说明书附图 3/6 页 13 CN 111306302 A 13 图5 说明书附图 4/6 页 14 CN 111306302 A 14 图6 说明书附图 5/6 页 15 CN 111306302 A 15 图7 说明书附图 6/6 页 16 CN 111306302 A 16 。