專利名稱：一種由角形微槽族組成的螺旋槽端面機械密封的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)設備轉(zhuǎn)軸上螺旋槽端面機械密封技術(shù)領域，確切地說它是一種由角形微槽族組成的螺旋槽端面機械密封。
背景技術(shù)：
流體機械的轉(zhuǎn)軸密封經(jīng)常采用軟填料密封(SP)、浮環(huán)密封(F-S)、碳環(huán)密封(C-S)及機械密封(MS)。上個世紀末螺旋槽端面機械密封，如干運行非接觸氣體密封(DGS)被迅速地應用在危險流程介質(zhì)下離心氣體壓縮機和泵類的轉(zhuǎn)軸上。該密封的端面結(jié)構(gòu)由兩部分組成一是一組螺旋溝槽(Spiral Groove)，它被一組螺旋脊臺(Spiral Ridge)均勻間隔；二是與槽臺相連的環(huán)行密封壩(SealDam)。其在運行時產(chǎn)生兩個力學效應；流體動壓效應和逆流泵汲效應(Up-Stream Pumping)。中國專利90101737.x、美國專利5,201,531公開了一種流體動壓型雙列螺旋槽端面密封裝置。據(jù)稱在理論上達到密封流體的泄漏量為零。中國專利98219179公開了一種名稱為“螺旋槽端面密封裝置”它具有大的流體膜厚度。中國專利01102213.2公開了一種名稱為“可雙向旋轉(zhuǎn)的螺旋槽端面密封裝置”它實現(xiàn)了非接觸密封的雙向旋轉(zhuǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種由角形微槽族組成的螺旋槽端面機械密封，它能使螺旋槽端面機械密封的動壓效應和逆流泵效應更加突出。它包括密封環(huán)體、環(huán)體端面，其特征在于環(huán)體端面設有徑向?qū)挾葹閎d的環(huán)形密封壩及與其相連并沿徑向向內(nèi)或/和向外延伸、且沿周向分布的數(shù)個具有一定深度的螺旋槽、其深度一般為2～30μm，其中0≤bd≤BB為環(huán)體端面的徑向?qū)挾?。螺旋槽由一族并列的角形螺旋微槽組成。一定深度的螺旋槽可是人字/魚刺形、或Y形、或三角復合形、或四菱交錯形分布的螺旋槽。螺旋微槽族的數(shù)量為n0≤n≤∞；微槽族的形角為r0≤r≤90°；微槽族的生成長度為l0≤l≤Lg，Lg為螺旋槽的長度；螺旋微槽族底角或頂角的包絡線可為直線、亦可為曲線。環(huán)體端面也可在環(huán)形密封壩的對側(cè)開設一徑向?qū)挾葹閎c的環(huán)形逆流渠、并與數(shù)個螺旋槽相通，其深度與螺旋微槽族的包絡線相等。角形微槽族組成的螺旋槽端面機械密封適于密封一切氣體和液體。
本發(fā)明的優(yōu)點是使螺旋槽端面機械密封的動壓效應和逆流泵效應更加突出，增強了其非接觸(運行穩(wěn)定性)和可控泄漏的品質(zhì)。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明中角形螺旋微槽族并列分布的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明中角形螺旋微槽族直線包絡與曲線包絡截面的示意圖。
圖4為本發(fā)明中角形螺旋微槽族生成長度的示意圖。
圖5為本發(fā)明中角形螺旋微槽族組成的人字/魚刺形結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為本發(fā)明中角形螺旋微槽族組成的Y形結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7為本發(fā)明中角形螺旋微槽族組成的三角復合形結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8為本發(fā)明中角形螺旋微槽族組成的四菱交錯形結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9為本發(fā)明中端面帶有環(huán)形逆流渠的角形螺旋微槽族結(jié)構(gòu)示意圖。
圖10為本發(fā)明中環(huán)形逆流渠深度與螺旋微槽族包絡線相等的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖11為本發(fā)明中螺旋微槽各參數(shù)的示意圖。
圖中1為密封壩、2為螺旋槽、3為螺旋脊、4為環(huán)形逆流渠、21為角形螺旋微槽；n為螺旋微槽族的數(shù)量、l為螺旋微槽族的生成長度、r為螺旋微槽族的形角、a為螺旋角、hg為螺旋槽深、Wg/Wr為螺旋槽臺周向?qū)挾缺取?Ro-Rg)/(Ro-Ri)為槽壩徑向長度比、(Ro-Rc)/Ro-Ri)為槽渠徑向長度比。
具體實施例方式本發(fā)明采用機械或激光及化學等加工方式即可實現(xiàn)，在螺旋槽端面機械密封環(huán)體的端面上設有徑向?qū)挾葹閎d(0-≤bd＝(Rg-Ri)或(Ro-Rg)≤BB為環(huán)體端面的徑向?qū)挾?的環(huán)形密封壩1及與其相連并沿徑向向內(nèi)(或/和向外)延伸、且沿周向分布的數(shù)個具有深度一般為2～30μm的螺旋槽2(間隔等量的螺旋脊3)，見圖1。其特征是每個螺旋槽2皆由一族并列的角形螺旋微槽(Triangular Micro-Groove)21組成(圖2)螺旋微槽族的數(shù)量(圖3)為n、且0≤n≤∞；螺旋微槽族的形角(圖3)為r、且0≤r≤90°；螺旋微槽族的生成長度(圖4)為l、且0≤l≤Lg(Lg為螺旋槽的長度)；而螺旋微槽族底(或頂)角的包絡線A可為直線、亦可為曲線(圖3)。角形螺旋微槽族也可組成人字/魚刺形(Spiral-Herringbonc)、或Y形(Y-Spiral)、或三角復合形(Spiral-Plurality of areas)、或四菱交錯形(Intersccting-Spiral areas)分布的螺旋槽，分別見圖5、6、7、8。另外環(huán)體端面也可在環(huán)形密封壩的對側(cè)開設一徑向?qū)挾葹閎c(0≤bc＝(Rc-Ro)或(Ri-Rc)≤B)的環(huán)形逆流渠(Up-Stream Channel)4、并與數(shù)個螺旋槽相通(圖9)，其深度與螺旋微槽族的包絡線相等(圖10)。螺旋槽2的螺旋角a、螺旋槽數(shù)N、螺旋槽深hg；與3構(gòu)成的槽臺周向?qū)挾缺萕g/Wr、與1構(gòu)成的槽壩徑向長度比(Ro-Rg)/(Ro-Ri)及與4構(gòu)成的槽渠徑向長度比(Ro-Rc)/(Ro-Ri)等諸參數(shù)(圖10、11)的不同組合，可滿足處理各種介質(zhì)的流體機械在各種工況下對螺旋槽密封的不同性能要求。
權(quán)利要求
1.一種由角形微槽族組成的螺旋槽端面機械密封，它包括密封環(huán)體、環(huán)體端面，其特征在于環(huán)體端面設有徑向?qū)挾葹閎d的環(huán)形密封壩及與其相連并沿徑向向內(nèi)或/和向外延伸、且沿周向分布的數(shù)個具有一定深度的螺旋槽，其中0≤bd≤BB為環(huán)體端面的徑向?qū)挾取?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由角形微槽族組成的螺旋槽端面機械密封，其特征在于螺旋槽由一族并列的角形螺旋微槽組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由角形微槽族組成的螺旋槽端面機械密封，其特征在于一定深度的螺旋槽可是人字/魚刺形、或Y形、或三角復合形、或四菱交錯形分布的螺旋槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由角形微槽族組成的螺旋槽端面機械密封，其特征在于螺旋微槽族的數(shù)量為n0≤n≤∞；微槽族的形角為r0≤r≤90°微槽族的生成長度為l0≤l≤Lg，Lg為螺旋槽的長度；螺旋微槽族底角或頂角的包絡線可為直線、亦可為曲線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由角形微槽族組成的螺旋槽端面機械密封，其特征在于環(huán)體端面也可在環(huán)形密封壩的對側(cè)開設一徑向?qū)挾葹閎c的環(huán)形逆流渠、并與數(shù)個螺旋槽相通，其深度與螺旋微槽族的包絡線相等，其中0≤bc≤B。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由角形微槽族組成的螺旋槽端面機械密封，其特征在于角形微槽族組成的螺旋槽端面機械密封適于密封一切氣體和液體。
全文摘要
本發(fā)明是一種由角形微槽族組成的螺旋槽端面機械密封，它能使螺旋槽端面機械密封的動壓效應和逆流泵效應更加突出，它包括密封環(huán)體、環(huán)體端面，環(huán)體端面設有徑向?qū)挾葹閎
文檔編號F16J15/16GK1401924SQ02132978
公開日2003年3月12日 申請日期2002年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月20日
發(fā)明者徐萬福 申請人:徐萬福