一種水力密封槽及其加工方法和檢測方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于水力密封槽的技術領域，具體地說是一種水力密封槽及其加工方法和檢測方法。
【背景技術】
[0002]目前非接觸式水力節(jié)流密封均采用螺旋溝槽密封(通過在工件上加工出單線或多線或旋向不同的螺旋槽)，這種螺旋槽與螺紋相似是連續(xù)的。
[0003]在核反應堆冷卻劑水泵上，水力密封槽不僅有密封的作用，還因泵的結(jié)構(gòu)特點，承擔導軸承的作用。根據(jù)使用壽命和免維修的要求，對水力密封槽進行設計，使用軟件分析計算出它的形狀、槽形，槽的數(shù)量。因為此槽的重要作用及其尺寸的特殊性，它的加工極為關鍵，是泵類產(chǎn)品設計中的關鍵技術。按照圖紙進行加工及檢測是實現(xiàn)其功能的關鍵。工件材料為ASME SA-351CF3奧氏體不銹鋼，此槽要求不允許用成形車刀加工，不允許有加工毛刺，不允許手工修磨，必須按數(shù)控程序整體加工，必須全尺寸進行檢查。以上各項要求必須嚴格執(zhí)行。因此必須研究出有效的加工方法及檢查方法。
[0004]在核反應堆冷卻劑泵中，葉輪口環(huán)處與吸入導管配合面之間形成動靜摩擦副，傳統(tǒng)上兩件之間密封均采用平面對平面的密封方式或螺旋槽密封方式。平面對平面密封沒有阻力，液體直接泄露出去，而且由于兩個摩擦副之間間隙較小，經(jīng)常產(chǎn)生研磨現(xiàn)象，造成口環(huán)磨損嚴重，電機損耗增加，產(chǎn)生振動，嚴重的甚至會發(fā)生轉(zhuǎn)子卡死現(xiàn)象，極大的損壞了零件，造成泵組壽命縮短。螺旋槽密封或者迷宮螺旋密封方式，一般用在軸密封上，螺旋槽大多開在旋轉(zhuǎn)件上，因為槽齒的持續(xù)性，通過槽的介質(zhì)的流動狀況產(chǎn)生變更。螺旋槽不再作為膨脹室產(chǎn)生旋渦來耗費流動能量，而是作為推動安裝與介質(zhì)產(chǎn)生能量交流，產(chǎn)生所謂的泵送作用，并產(chǎn)生泵送壓頭，從而增加被密封介質(zhì)泄露的阻力，從而減少泄露。但是，螺旋槽在泵停機或低轉(zhuǎn)速時會增加泄露，并由于螺紋槽是一種泄露密封形式，對泵的泵送效率會有微小的降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種水力密封槽及其加工方法和檢測方法。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案:
[0007]一種水力密封槽，在水泵的定子件上與轉(zhuǎn)子件配合的內(nèi)壁上設有密封開槽部分，所述密封開槽部分包括多個沿軸向依次排列的水力密封槽，各水力密封槽均為沿周向開設的環(huán)形槽，所述各水力密封槽的橫截面為三角形凹槽。
[0008]所述水力密封槽的槽深為2?4mm，密封槽兩斜面之間的夾角為25°?40°，密封槽斜面與重直線之間的夾角為12.5°?20°，軸向齒寬為0.2?0.5mm，軸向槽間距為3?5mm,密封槽槽底圓角為0.5?Imm,密封開槽部分總長度為45?49mm,所述水力密封槽的數(shù)量為10?20個。
[0009]所述定子件為吸入導管，所述轉(zhuǎn)子件為葉輪。
[0010]數(shù)控車床通過安裝其上的加工刀具對定子件進行水力密封槽加工，加工過程包括以下幾個步驟:
[0011]I)粗車密封槽內(nèi)孔，粗車內(nèi)孔尺寸為密封直徑減去水力密封槽的槽深，單邊留0.5mm的余量；
[0012]2)按密封槽的個數(shù)及形狀編程粗車密封槽，數(shù)控車床主軸轉(zhuǎn)速為400?600轉(zhuǎn)/分鐘，進給量為20?50mm / min，從槽底開始加工；
[0013]3)精加工水力密封槽，數(shù)控車床主軸轉(zhuǎn)速為600?800轉(zhuǎn)/分鐘，進給量為50?70mm / min。
[0014]在編制數(shù)控程序進行切削時，在槽寬兩端尖角處給一 1*0.1的圓弧指令，使槽寬兩端尖角光滑過渡。
[0015]所述加工刀具包括刀桿和刀片，其中刀桿的前端設有彈性定位槽，所述彈性定位槽沿軸向延伸設有刀片鎖緊槽，所述刀桿的前端設有通過刀片鎖緊槽的刀片夾緊螺釘，所述刀片設置于刀桿前端的彈性定位槽內(nèi)、并通過刀片夾緊螺釘夾緊。所述刀片與刀桿前端的彈性定位槽上分別設有相互配合的刀片定位槽和定位凸起。
[0016]所述刀片的刀片寬度為0.6?1mm，公差值為±0.02mm，刀片最大切削深度為6mm,公差值為±0.05mm,刀片圓角為W / 2 ;所述刀桿的刀桿總長為130?150mm,公差值為±0.5mm ;刀桿高度為20?30mm,公差值為±0.3mm ;刀桿寬度為20?30mm,公差值為±0.3mm ;刀片鎖緊槽及彈性定位槽總長為20?30mm,公差值為±0.5mm ;彈性定位槽槽寬為4?6mm,公差值為±0.02_。
[0017]采用牙模粉在所述水力密封槽內(nèi)制作牙模，將制作好的牙模在輪廓儀上進行密封槽槽底圓角、軸向齒寬、密封槽斜面與重直線之間夾角及密封槽兩斜面之間夾角的測量；所述水力密封槽的密封開槽部分總長度及槽深用三坐標測量儀進行測量。
[0018]所述牙模粉包括基質(zhì)和催化劑，所述檢測方法包括以下幾個步驟:
[0019]I)將牙模粉的基質(zhì)和催化劑混和均勻后攪拌成糊狀混合物；
[0020]2)將所述糊狀混合物涂于水力密封槽部位，并用堅硬物體用力壓，所述糊狀混合物與水力密封槽表面充分接解；
[0021]3)放置一段時間，待糊狀混合物凝固成模型后取下；
[0022]4)將取下的模型沿拓下的槽的垂直方向切開；
[0023]5)將切好的模型放置在輪廓儀上進行測量，得到密封槽槽底圓角、軸向齒寬、密封槽斜面與重直線之間夾角及密封槽兩斜面之間夾角的尺寸。
[0024]本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果是:
[0025]1.本發(fā)明的水力密封槽結(jié)構(gòu)不僅有密封作用，還有導軸承的支撐作用。
[0026]2.本發(fā)明的水力密封槽為非接觸式密封，不發(fā)生固相摩擦，工作壽命久，維護保養(yǎng)容易。
[0027]3.本發(fā)明的加工刀具結(jié)構(gòu)簡單，使用壽命長，加工成本低。
[0028]4.本發(fā)明的水力密封槽為非螺旋式密封，有特殊情況時不會象螺旋密封發(fā)生反方向力，可靠性高。
[0029]5.本發(fā)明測量簡單，易實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明水力密封槽的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2為圖1中A處放大圖；
[0032]圖3為本發(fā)明中加工具的刀桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖4為圖3的俯視圖；
[0034]圖5為本發(fā)明中加工刀具的刀片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖6為圖5的俯視圖；
[0036]圖7為圖5的側(cè)視圖。
[0037]其中:1為吸入導管，2為葉輪，3為刀桿，4為刀片夾緊螺釘，D為密封直徑，L為密封開槽部分總長度，bl為軸向齒寬，b2為軸向槽寬，d為槽深，h為槽的半徑間隙，R為密封槽槽底圓角，α為密封槽斜面與重直線之間夾角，β為密封槽兩斜面之間夾角，LI為刀桿總長，Hl為刀桿高度，BI為刀桿寬度，L2為刀片鎖緊槽及彈性定位槽總長，Η2為彈性定位槽槽寬，W為刀片寬度，Tmax為刀片最大切削深度，Rl為刀片圓角，R2為定位槽底圓角，Θ:為刀片前角，θ2為刀片后角，θ3為刀片定位槽夾角。
【具體實施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。
[0039]如圖1、圖2所示，水泵的吸入導管I (定子件)和葉輪2 (轉(zhuǎn)子件)的口環(huán)配合，本發(fā)明的水力密封槽，是在吸入導管I的內(nèi)壁配合面上設有密封開槽部分，所述密封開槽部分包括多個沿軸向依次排列的水力密封槽，各水力密封槽均為沿周向開設的環(huán)形槽，所述各水力密封槽的橫截面為三角形凹槽。所述水力密封槽的槽深d為2?4mm，密封槽兩斜面之間的夾角β為25°?40°，密封槽斜面與重直線之間的夾角α為12.5°?20°，軸向齒寬bl為0.2?0.5mm,軸向槽間距b2為3?5mm,密封槽槽底圓角R為0.5?Imm,密封開槽部分總長度L為45?49mm。密封槽的個數(shù)根據(jù)實際的工作壓力和介質(zhì)，利用CFD軟件分析可以得到壓力達到平衡時的槽個數(shù)，當密封槽使得壓力平衡后其它的槽就沒有顯著作用了，結(jié)合密封部位徑向間隙尺寸、工作狀態(tài)(例如冷、熱)及在不同狀態(tài)下形成的水膜剛度確定密封槽的個數(shù)，一般數(shù)量在分析出壓力平衡所需密封槽基礎上加3-5個。
[0040]本發(fā)明水力密封槽的加工方法是:數(shù)控車床通過安裝其上的加工刀具對定子件進行水力密封槽加工，在水力密封槽的加工過程中要求如下:
[0041]a.不允許用成形車刀，必須通過程序通過粗，精幾次切削加工出來。
[0042]b.不允許存在加工毛刺。
[0043]c.不能用手工打磨。
[0044]d.必須從從槽底開始加工。
[0045]水力密封槽的加工過程包括以下幾個步驟:
[0046]I)粗車密封槽內(nèi)孔，粗車內(nèi)孔尺寸為密封直徑D減去水力密封槽的槽深d，單邊留0.5mm 的余量;即(D-d-1) mm
[0047]2)按密封槽的個數(shù)及外形編制數(shù)控加工程序粗車水力密封槽，數(shù)控車床主軸轉(zhuǎn)速η為400?600轉(zhuǎn)/分鐘，進給量f為20?50mm / min ;給定數(shù)控加工程序，從槽底開始加工；
[0048]3)精加工水力密封槽，數(shù)控車床主