專利名稱：一種軸向橫截面為直角三角形的新型螺旋槽機(jī)械密封的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械密封的摩擦與潤(rùn)滑領(lǐng)域，是一種在原機(jī)械密封的密封環(huán)端面開徑
向螺旋槽，螺旋槽的底面為流線形，旨在獲得更佳的流體動(dòng)壓效應(yīng)，減少開機(jī)時(shí)密封環(huán)端面 的摩擦磨損。
技術(shù)背景 機(jī)械密封是一種廣泛應(yīng)用于石油化工、航空航天等領(lǐng)域的旋轉(zhuǎn)軸軸向端面密封 裝置。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)機(jī)械密封提出了更高的要求，特別是為了適應(yīng)高壓、 高溫、高速等惡劣工況條件的要求，提出了用于密封液體介質(zhì)、液體潤(rùn)滑的上游泵送機(jī)械 密封。近幾年，對(duì)于上游泵送機(jī)械密封的研究主要是圍繞"減少泄漏量"和"提高動(dòng)壓效 應(yīng)"的目標(biāo)來改進(jìn)密封端面的形貌。中國(guó)專利02132978. 8提出了一種由角形微槽族組成 的螺旋槽端面機(jī)械密封，它包括密封環(huán)體、環(huán)體端面，環(huán)體端面設(shè)有徑向?qū)挾纫欢ǖ沫h(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(gè)具有一定深度的螺旋 槽，螺旋槽由一族并列的角形螺旋微槽組成。此發(fā)明能使螺旋槽端面機(jī)械密封的泵送效應(yīng) 得到提高，但是對(duì)于改進(jìn)其動(dòng)壓效應(yīng)效果并不明顯。以色列教授Etsion. I在Model for mechanical seals with regularmicrosurface structure. Tribology Transactions, 39(3) :677-683(1996) —文中提出了表面(圓環(huán)面)具有微觀凹腔的機(jī)械密封，通過理論 計(jì)算和試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)微觀凹腔有利于產(chǎn)生流體動(dòng)壓效應(yīng)，所以這類機(jī)械密封在改善潤(rùn)滑、 提高流體膜剛度方面效果明顯。但是，這種微凹腔不能產(chǎn)生上游泵送效應(yīng)，所以無法解決減 少泄漏的問題。中國(guó)專利200710067282. 7涉及一種變分布多孔端面機(jī)械密封結(jié)構(gòu)，包括機(jī) 械密封的動(dòng)、靜環(huán)，在所述動(dòng)環(huán)或靜環(huán)中至少有一個(gè)密封端面上開有微孔，所述微孔大小不 等，在密封端面上呈中心對(duì)稱排布。此機(jī)械密封可以一定程度上增強(qiáng)流體膜的耐壓性、耐磨 性和收斂特性，從而提高流體膜的動(dòng)壓效果。但是其動(dòng)壓效果的增加效果緩慢，尤其對(duì)于開 機(jī)時(shí)的干摩擦問題的改善效果甚微。而且此類機(jī)械密封也不能夠產(chǎn)生螺旋槽機(jī)械密封的泵 送效應(yīng)。可見，上述機(jī)械密封雖然在"減少泄漏"和"提高流體膜承載能力"方面取得了明 顯進(jìn)展，但仍不盡如人意，尤其是對(duì)于開機(jī)時(shí)的密封環(huán)端面摩擦狀況的改善效果不理想。
發(fā)明內(nèi)容 本發(fā)明的目的是彌補(bǔ)上述不足，提出的能有效減少開機(jī)時(shí)的摩擦磨損，減少泄漏 量的新型密封環(huán)結(jié)構(gòu)。它主要是針對(duì)機(jī)械密封的摩擦發(fā)熱，受熱不均等問題，通過改進(jìn)密封 環(huán)結(jié)構(gòu)，減少摩擦磨損，提高潤(rùn)滑冷卻效果，降低熱變形，避免熱裂，減小泄漏量，提高密封 工作的穩(wěn)定性，更好發(fā)揮端面改形作用，獲得更為理想的機(jī)械密封。 本發(fā)明主要涉及密封環(huán)端面形貌的改進(jìn)問題，其特征在于在機(jī)械密封的動(dòng)環(huán)端 面開設(shè)沿周向均勻分布的徑向螺旋槽，數(shù)量一般在15 20個(gè)，螺旋槽的槽深保持一定數(shù) 值，一般取5 10踐，在同一圓周切面上的所有槽的槽寬保持相同，即槽寬堰寬比Y相同。 所述螺旋槽的軸向截面呈一個(gè)直角三角形，即螺旋槽有兩個(gè)壁面，一個(gè)壁面垂至于機(jī)械密
3封環(huán)的密封端面，另一壁面是一個(gè)連接密封環(huán)端面與槽底的傾斜壁面，兩個(gè)壁面相交于螺 旋槽的槽底。由于螺旋槽的槽寬堰寬比保持不變，所以每一個(gè)螺旋槽的槽寬沿密封環(huán)的徑 向由內(nèi)而外越來越大，由此槽的傾斜壁面的坡度不是固定的，但是由于槽深保持不變，因此 螺旋槽傾斜壁面的坡度由內(nèi)而外是呈線性減小的。為了產(chǎn)生更好的動(dòng)壓效應(yīng)，此傾斜壁面 沿密封環(huán)的旋轉(zhuǎn)方向呈下坡方向。密封環(huán)的外側(cè)為高壓側(cè)，密封環(huán)的內(nèi)側(cè)為低壓側(cè)。 本發(fā)明的效果主要是(l)將螺旋槽傳統(tǒng)的矩形斷面改形為直角三角形，能使槽 區(qū)在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生更好的動(dòng)壓效應(yīng)；(2)有坡度設(shè)計(jì)的壁面能更好地減少剪切流產(chǎn)生的剪切 力，減小密封環(huán)斷面間的摩擦，延長(zhǎng)機(jī)械密封的使用壽命。

圖1為本發(fā)明的密封環(huán)結(jié)構(gòu)圖。 圖2為結(jié)構(gòu)圖1的A-A向剖面圖。 圖3為結(jié)構(gòu)圖1的B-B向剖面圖。
圖中，l-螺旋槽；2-密封堰；3-密封壩；4-靜環(huán)表面；GJ-密封環(huán)轉(zhuǎn)速；1^-密封環(huán) 內(nèi)徑；ra_密封環(huán)外徑；rg_螺旋槽外徑；b「螺旋槽寬；b2_密封堰寬；hg_槽深。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的密封環(huán)端面螺旋槽(1)加工時(shí)可采用激光加工。 實(shí)施例1 :對(duì)于r。 = 25mm， = 23mm的密封環(huán)端面，密封環(huán)內(nèi)徑側(cè)的圓周長(zhǎng)為 2 Ji & " 144. 5mm，外徑側(cè)的圓周長(zhǎng)為2 ji r。 " 157. lmm。若螺旋槽(1)槽數(shù)Ng取Ng = 18， 槽寬堰寬比Y取Y = l.O，則內(nèi)徑處的槽寬h為bu = 144.5/(18*2) "4mm，外徑處的槽 寬t^為b^ = 157. 1/(18*2) "4.4mm。若取槽深hg為hg = 5 y m，可得內(nèi)徑處槽的傾斜壁 面的坡度為ii = h/bu = (5*10—3)/4 = 1. 25%。，外徑處槽的傾斜壁面的坡度為i。 = hg/b1() =(5*10—3)/4. 4 = 1. 14%。，中間各處的坡度沿螺旋槽(1)的螺旋線方向由內(nèi)而外呈線性減 小，即在(1. 25 1. 14)%。之間。 實(shí)施例2 :對(duì)于r。 = 35mm， = 32mm的密封環(huán)端面，密封環(huán)端面內(nèi)徑周長(zhǎng)為 2Jiri" 201.06mm，外徑側(cè)的圓周長(zhǎng)為2Jir。"219.9mm。若螺旋槽(1)槽數(shù)^取^ = 20， 槽寬堰寬比Y取Y = 1.0，則內(nèi)徑端面處的槽寬bi為bu = 201.06/(20*2) "5mm，外徑處 的槽寬^為V = 219.9/(20*2) "5.5mm。若取槽深hg為hg = 10 y m，可得內(nèi)徑處槽的傾 斜壁面的坡度為"=hg/bu = (10*10—3)/5 = 5%。，外徑處槽的傾斜壁面的坡度為i。 = hg/ bi。 = (10*10—3)/5.5 = 1.82%。，中間各處的坡度沿螺旋槽(1)的螺旋線方向由內(nèi)而外呈線 件減小，即在(5 1. 82) %。之間。
權(quán)利要求一種軸向橫截面為直角三角形的新型螺旋槽機(jī)械密封，在機(jī)械密封的動(dòng)環(huán)端面開設(shè)沿周向均勻分布的徑向螺旋槽，其特征在于所述螺旋槽(1)的軸向橫截面呈一直角三角形，一個(gè)壁面垂至于機(jī)械密封環(huán)的密封端面，另一壁面是一個(gè)連接密封環(huán)端面與槽底的傾斜壁面，兩個(gè)壁面相交于螺旋槽(1)的槽底。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸向橫截面為直角三角形的新型螺旋槽機(jī)械密封，其特征在于所述螺旋槽(1)數(shù)量為15 20個(gè)，螺旋槽(1)的槽深保持固定數(shù)值，取5 10 ii m， 在同一圓周切面上的所有槽的槽寬保持相同，所述螺旋槽(1)傾斜壁面的坡度由內(nèi)而外是 呈線性減小的，此傾斜壁面沿密封環(huán)的旋轉(zhuǎn)方向呈下坡方向。
專利摘要本實(shí)用新型是一種軸向橫截面為直角三角形的新型螺旋槽機(jī)械密封，在機(jī)械密封的動(dòng)環(huán)端面開設(shè)沿周向均勻分布的徑向螺旋槽，螺旋槽的軸向橫截面呈一直角三角形，一個(gè)壁面垂至于機(jī)械密封環(huán)的密封端面，另一壁面是一個(gè)連接密封環(huán)端面與槽底的傾斜壁面，兩個(gè)壁面相交于螺旋槽的槽底。這種結(jié)構(gòu)能夠使開機(jī)時(shí)密封環(huán)的冷卻潤(rùn)滑問題得到有效地改善，減少熱、力變形，增強(qiáng)機(jī)械密封的工作穩(wěn)定性和延長(zhǎng)使用壽命。該密封環(huán)結(jié)構(gòu)可適用于一切液體介質(zhì)的機(jī)械密封應(yīng)用領(lǐng)域，尤其適用于高溫、高壓、高速的工況條件。本實(shí)用新型的主要優(yōu)點(diǎn)是密封環(huán)變形小、密封潤(rùn)滑效果穩(wěn)定，有效延長(zhǎng)機(jī)械密封使用壽命。
文檔編號(hào)F16J15/16GK201547236SQ20092023199
公開日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2009年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月15日
發(fā)明者夏欣龍, 李亞南, 袁壽其, 陳匯龍 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué);東臺(tái)市興達(dá)機(jī)械密封件廠