專利名稱：一種自密封零泄漏疏水型面機(jī)械密封端面結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本 實(shí)用新型屬于機(jī)械端面密封技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及適用于各種壓縮機(jī)、泵和釜等 旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)軸的軸端密封裝置，特別適合于中低壓或中低速場(chǎng)合下液體介質(zhì)的一種自密封 零泄漏疏水型面機(jī)械密封端面結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
流體機(jī)械的轉(zhuǎn)軸密封經(jīng)常采用機(jī)械密封，填料密封，油封，迷宮式密封等。當(dāng)螺旋 槽等型槽端面非接觸式機(jī)械密封正常運(yùn)行時(shí)，端面型槽產(chǎn)生流體動(dòng)壓而使端面開(kāi)啟力增 大，流體膜厚增加導(dǎo)致泄漏率也升高；與此同時(shí)，介質(zhì)中的硬質(zhì)磨料和端面在啟停期間產(chǎn)生 的磨屑也容易在槽根部積聚且對(duì)端面產(chǎn)生磨損，導(dǎo)致密封失效。當(dāng)接觸式機(jī)械密封啟動(dòng)時(shí)， 端面間缺少流體潤(rùn)滑而導(dǎo)致摩擦熱上升并伴隨產(chǎn)生磨損、變形甚至熱裂，因此密封壽命較 短。與接觸式機(jī)械密封相比，非接觸式機(jī)械密封是以少量的泄漏為代價(jià)來(lái)減小密封端面的 磨損。美國(guó)專利5，201, 531公開(kāi)了一種流體動(dòng)壓型雙列螺旋槽端面密封裝置，據(jù)稱在理論 上達(dá)到密封流體的零泄漏。中國(guó)專利200620100860. 3和200710067282. 7公開(kāi)了新型變分 布多孔端面機(jī)械密封結(jié)構(gòu)，據(jù)稱有優(yōu)異的耐壓性、耐磨性、穩(wěn)定性。
發(fā)明內(nèi)容為了減小或防止非接觸式機(jī)械密封的泄漏，克服磨料磨損端面或磨穿密封壩導(dǎo)致 的高泄漏率問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種自密封性好，液膜剛度大，穩(wěn)定性好，能防止密封啟 動(dòng)和運(yùn)行時(shí)端面產(chǎn)生磨損的自密封零泄漏疏水型面機(jī)械密封端面結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案一種自密封零泄漏疏水型面機(jī)械密封端面結(jié)構(gòu)，包括機(jī)械密封的動(dòng)環(huán)、靜環(huán)，所述 動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的端面的一側(cè)為高壓側(cè)即上游，所述動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的端面的另一側(cè)為低壓側(cè)即下 游，其特征在于所述動(dòng)環(huán)或靜環(huán)中至少一個(gè)密封端面是由按照壓力從高到低方向依次排 布的微槽動(dòng)壓環(huán)帶、密封壩和疏水型面三者組成的復(fù)合型面。進(jìn)一步，所述疏水型面是由微納米尺度的柱體構(gòu)成的規(guī)則織構(gòu)平面或規(guī)則織構(gòu)錐面。或者，所述疏水型面是由微納米尺度的凹坑構(gòu)成的規(guī)則織構(gòu)平面或規(guī)則織構(gòu)錐面。進(jìn)一步，所述密封壩是沒(méi)有加工有微槽或微柱或凹坑的光滑平面。進(jìn)一步，所述微槽動(dòng)壓環(huán)帶是由放射性均布在密封端面上的微槽型面組成。進(jìn)一步，所述密封端面上設(shè)有多個(gè)疏水型面。進(jìn)一步，所述密封端面上設(shè)有多個(gè)微槽動(dòng)壓環(huán)帶。進(jìn)一步，所述微槽動(dòng)壓環(huán)帶寬度為 ，所述疏水型面寬度為 ，且0 ( whp<B, 0彡rhd彡召/2，其中召為密封面寬度。所述微槽動(dòng)壓環(huán)帶的各種微槽的深度為2 30 μ m，微納米尺度的柱體或微納米尺度的凹坑的直徑為0. 05 5μπι，微納米尺度的柱體或微納米尺度的凹坑間距為0. 1 5 μ m,微納米尺度的柱體高度或微納米尺度的凹坑深度為0. 05 1 μ m ；當(dāng)所述疏水型面是 規(guī)則織構(gòu)錐面時(shí)，其錐度為1:150 1:10。所述密封壩為不加工任何微槽或微柱或微凹的 光滑平面，當(dāng)密封介質(zhì)壓力小于1.5 MPa時(shí)的密封壩寬度為0.5 1.5 mm，當(dāng)密封介質(zhì)壓力 大于1.5 MPa時(shí)的密封壩寬度為1.5 5.0 mm ；微槽可以是螺旋槽、雁型槽、圓弧槽、直線 槽、T型槽、縱樹槽、兒字槽等型槽，且單向旋轉(zhuǎn)場(chǎng)合優(yōu)先選擇螺旋槽。本實(shí)用新型適用于密 封一切液體介質(zhì)，特別適合于中低壓或中低速場(chǎng)合下液體介質(zhì)的密封。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是 1.采用窄面疏水型面，其自密封性可以明顯降低泄漏甚至達(dá)到零泄漏。2.采用一個(gè)或多個(gè)疏水型面，可以減少或避免端面的磨損，大大提高機(jī)械密封整 體的密封性能和耐磨損性能。3.采用微槽動(dòng)壓環(huán)帶與疏水型面相結(jié)合的方式，可以在端面內(nèi)存儲(chǔ)潤(rùn)滑介質(zhì)，防 止機(jī)器啟動(dòng)時(shí)端面產(chǎn)生干磨，提高機(jī)械密封的開(kāi)啟特性和可靠性。

圖1為本實(shí)用新型的疏水型面是微納尺度的柱體的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為沿圖1中A-A向的剖視圖。圖3為圖2中a部分的放大圖。圖4為本實(shí)用新型的疏水型面是微納尺度的凹坑的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為沿圖4中B-B向的剖視圖。圖6為圖5中b部分的放大圖。圖7為本實(shí)用新型設(shè)有兩個(gè)疏水微柱或微凹復(fù)合型面結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為本實(shí)用新型設(shè)有雙螺旋槽疏水微柱復(fù)合型面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一參照?qǐng)D1-3，一種自密封零泄漏疏水型面機(jī)械密封端面結(jié)構(gòu)，包括機(jī)械密封的動(dòng) 環(huán)、靜環(huán)，所述動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的端面的一側(cè)為高壓側(cè)即上游，所述動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的端面的另一側(cè) 為低壓側(cè)即下游，所述動(dòng)環(huán)或靜環(huán)中至少一個(gè)密封端面是由按照壓力從高到低方向依次排 布的微槽動(dòng)壓環(huán)帶1、密封壩2和疏水型面3三者組成的復(fù)合型面。所述疏水型面3是由微納米尺度的柱體構(gòu)成的規(guī)則織構(gòu)錐面。所述密封壩2是沒(méi)有加工有微槽或微柱或凹坑的光滑平面。所述微槽動(dòng)壓環(huán)帶1是由放射性均布在密封端面上的微槽型面組成。所述微槽動(dòng)壓環(huán)帶1寬度為~，所述疏水型面3寬度為 ，且0彡rhp</ ， 0彡rhd彡召/2，其中召為密封面寬度。所述微槽動(dòng)壓環(huán)帶1的各種微槽的深度為2 30 μ m，所述疏水型面3是規(guī)則織構(gòu) 錐面，其錐度為1 150 1 10，微納米尺度的柱體的直徑為0. 05 5 μ m，微納米尺度的柱 體間距為0. 1 5 μ m，微納米尺度的柱體高度為0. 05 1 μ m。所述密封壩2當(dāng)密封介質(zhì) 壓力小于2. 5 MPa時(shí)的密封壩2寬度為0 1. 5 mm，當(dāng)密封介質(zhì)壓力大于2. 5 MPa時(shí)的密封壩2寬 度為1. 5 5 mm ；微槽可以是螺旋槽、雁型槽、圓弧槽、直線槽、T型槽、縱樹槽、兒 字槽等型槽，且單向旋轉(zhuǎn)場(chǎng)合優(yōu)先選擇螺旋槽。微柱疏水型面3的設(shè)置既利于阻止泄漏介 質(zhì)的流動(dòng)，也利于摩擦熱的散失，而且可以磨碎并容納端面磨屑，因此具有低泄漏、耐磨損 的特點(diǎn)。實(shí)施例二參照?qǐng)D4-6，本實(shí)施例與實(shí)施例一的不同之處是所述疏水型面3是由微納米尺度 的凹坑構(gòu)成的規(guī)則織構(gòu)平面或規(guī)則織構(gòu)錐面。微納米尺度的凹坑的直徑為0. 05 5μπι， 微納米尺度的凹坑間距為0. 1 5 μ m，微納米尺度的凹坑深度為0. 05 1 μ m ；微凹疏水型 面3的設(shè)置既利于阻止泄漏介質(zhì)的流動(dòng)，而且可以容納端面磨屑，因此具有低泄漏、耐磨損 的特點(diǎn)。其余結(jié)構(gòu)和功能均與實(shí)施例一相同。實(shí)施例三參照?qǐng)D7，本實(shí)施例與實(shí)施例一或?qū)嵤├牟煌幵谟谒雒芊舛嗣嫔显O(shè)有 多個(gè)疏水型面3。當(dāng)設(shè)置多個(gè)微柱或微凹疏水型面時(shí)，整個(gè)密封端面要求只設(shè)置一個(gè)環(huán)形 密封壩2，且密封壩2的寬度為0. 5 1. 5mm,只是當(dāng)介質(zhì)壓力超過(guò)1. 5MPa時(shí)，方考慮設(shè)置 兩個(gè)上述密封壩2或密封壩2寬度為1. 5 5mm。這種結(jié)構(gòu)適合于介質(zhì)中固體磨料含量較 高，對(duì)泄漏率控制要求較高的場(chǎng)合。其余結(jié)構(gòu)和功能均與實(shí)施例一或?qū)嵤├嗤?。?shí)施例四參照?qǐng)D8，本實(shí)施例與實(shí)施例一或?qū)嵤├牟煌幵谟谒雒芊舛嗣嫔显O(shè)有 多個(gè)微槽動(dòng)壓環(huán)帶1。當(dāng)密封介質(zhì)壓力超過(guò)2. 5MPa時(shí)，低壓側(cè)的微槽和疏水型面3之間可 增設(shè)一個(gè)寬度0. 5 1. 5mm的窄環(huán)面密封壩1，起到更好的降壓與密封效果。這種結(jié)構(gòu)適合 于高壓或高速且對(duì)泄漏率控制要求較高的場(chǎng)合。其余結(jié)構(gòu)和功能均與實(shí)施例一或?qū)嵤├?相同。本說(shuō)明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)實(shí)用新型構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本實(shí)用新 型的保護(hù)范圍的不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍也 及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求1.一種自密封零泄漏疏水型面機(jī)械密封端面結(jié)構(gòu)，包括機(jī)械密封的動(dòng)環(huán)、靜環(huán)，所述 動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的端面的一側(cè)為高壓側(cè)即上游，所述動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的端面的另一側(cè)為低壓側(cè)即下 游，其特征在于所述動(dòng)環(huán)或靜環(huán)中至少一個(gè)密封端面是由按照壓力從高到低方向依次排 布的微槽動(dòng)壓環(huán)帶、密封壩和疏水型面三者組成的復(fù)合型面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自密封零泄漏疏水型面機(jī)械密封端面結(jié)構(gòu)，其特征在 于所述疏水型面是由微納米尺度的柱體構(gòu)成的規(guī)則織構(gòu)平面或規(guī)則織構(gòu)錐面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自密封零泄漏疏水型面機(jī)械密封端面結(jié)構(gòu)，其特征在 于所述疏水型面是由微納米尺度的凹坑構(gòu)成的規(guī)則織構(gòu)平面或規(guī)則織構(gòu)錐面。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種自密封零泄漏疏水型面機(jī)械密封端面結(jié)構(gòu)，其特征 在于所述密封壩是光滑平面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種自密封零泄漏疏水型面機(jī)械密封端面結(jié)構(gòu)，其特征在 于所述微槽動(dòng)壓環(huán)帶是由放射性均布在密封端面上的微槽型面組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種自密封零泄漏疏水型面機(jī)械密封端面結(jié)構(gòu)，其特征在 于所述密封端面上設(shè)有多圈由密封壩隔開(kāi)的疏水型面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種自密封零泄漏疏水型面機(jī)械密封端面結(jié)構(gòu)，其特征在 于所述密封端面上設(shè)有多個(gè)由密封壩隔開(kāi)的微槽動(dòng)壓環(huán)帶。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種自密封零泄漏疏水型面機(jī)械密封端面結(jié)構(gòu)，其特征在 于所述微槽動(dòng)壓環(huán)帶寬度為『hp，所述疏水型面寬度為『hd，且0 (『hp</ ，0 ^ ^hd ^ i /2，其 中召為密封面寬度。
專利摘要一種自密封零泄漏疏水型面機(jī)械密封端面結(jié)構(gòu)，包括機(jī)械密封的動(dòng)環(huán)、靜環(huán)，所述動(dòng)環(huán)或靜環(huán)中至少一個(gè)密封端面是由按照壓力從高到低方向依次排布的微槽動(dòng)壓環(huán)帶、密封壩和疏水型面三者組成的復(fù)合型面。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是采用窄面疏水型面，其自密封性可以明顯降低泄漏甚至達(dá)到零泄漏；采用一個(gè)或多個(gè)疏水型面，可以減少或避免端面的磨損，大大提高機(jī)械密封整體的密封性能和耐磨損性能；采用微槽動(dòng)壓環(huán)帶與疏水型面相結(jié)合的方式，可以在端面內(nèi)存儲(chǔ)潤(rùn)滑介質(zhì)，防止機(jī)器啟動(dòng)時(shí)端面產(chǎn)生干磨，提高機(jī)械密封的開(kāi)啟特性和可靠性。
文檔編號(hào)F16J15/40GK201884666SQ20102058929
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2010年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月3日
發(fā)明者劉鑫, 孟祥鎧, 彭旭東, 李紀(jì)云, 盛頌恩 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)