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一種仿磨盤(pán)紋理的機(jī)械密封端面結(jié)構(gòu)的制作方法

文檔序號(hào):12860586閱讀:452來(lái)源:國(guó)知局
一種仿磨盤(pán)紋理的機(jī)械密封端面結(jié)構(gòu)的制作方法與工藝

本發(fā)明屬于端面機(jī)械密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種具有導(dǎo)流槽和多條基礎(chǔ)動(dòng)壓槽復(fù)合而成的深端面密封結(jié)構(gòu),適用用于各種工業(yè)用泵,釜等旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸端密封轉(zhuǎn)置,適用于中低轉(zhuǎn)速的液體潤(rùn)滑機(jī)械密封。



背景技術(shù):

機(jī)械密封在流體機(jī)械中是最常用的旋轉(zhuǎn)軸密封,因其具有密封性能好,泄漏少,摩擦功耗相對(duì)低等特點(diǎn)已廣泛應(yīng)用于各種化工設(shè)備上,但因?yàn)槠渚哂幸粚?duì)直接接觸的摩擦端面,導(dǎo)致其壽命不長(zhǎng),尤其是在高溫、高壓等苛刻工況下,壽命更短。為延長(zhǎng)普通機(jī)械密封壽命,人們研制了通過(guò)端面開(kāi)織構(gòu)和開(kāi)槽的方式來(lái)改善端面間的潤(rùn)滑行為進(jìn)而實(shí)現(xiàn)其長(zhǎng)壽命運(yùn)行。而端面開(kāi)槽的方式相對(duì)開(kāi)表面織構(gòu)具有更好的流體動(dòng)壓效應(yīng),同時(shí)在端面流體膜承載能力和減摩效果上端面開(kāi)槽都表現(xiàn)出較大的優(yōu)勢(shì)。早在20世紀(jì)60年代,德國(guó)的博格曼公司就開(kāi)始研究和生產(chǎn)端面開(kāi)槽流體動(dòng)壓型機(jī)械密封,并將其應(yīng)用于高溫、高壓、高速場(chǎng)合。此類密封具有使用壽命長(zhǎng),減摩特性優(yōu)異以及啟停效果好等優(yōu)勢(shì)。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

為了克服端面機(jī)械密封結(jié)構(gòu)中存在的密封壽命短,啟停效果差以及端面流體膜承載能力有限等缺點(diǎn),本發(fā)明提供一種具有較好流體動(dòng)壓效應(yīng)且能減小端面磨損,同時(shí)延長(zhǎng)機(jī)械密封使用壽命的仿磨盤(pán)紋理的機(jī)械密封端面結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:

一種仿磨盤(pán)紋理的機(jī)械密封端面結(jié)構(gòu),包括機(jī)械密封的動(dòng)環(huán)和靜環(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)和靜環(huán)至少一個(gè)密封環(huán)的端面上開(kāi)設(shè)有多個(gè)沿圓周方向均勻分布的仿磨盤(pán)表面紋理的流線型槽;所述的流線型槽由基礎(chǔ)動(dòng)壓槽和導(dǎo)流槽組成,從上游到下游逐漸變窄,深度上由深變淺;所述的基礎(chǔ)動(dòng)壓槽多排平行,槽間有與其深度相等的密封堰隔斷;所述導(dǎo)流槽貫穿各基礎(chǔ)動(dòng)壓槽;所述流線型槽的下游設(shè)有密封壩。

進(jìn)一步,所述的流線型槽在圓周方向上均勻分布,其數(shù)量為8~12個(gè)。

再進(jìn)一步,所述的流線型槽中的基礎(chǔ)動(dòng)壓槽的個(gè)數(shù)為3~6。

更進(jìn)一步,所述的基礎(chǔ)動(dòng)壓槽兩側(cè)的長(zhǎng)度有差異且槽上下游寬度和深度成線性變化,下游深度為2~10μm,上游側(cè)深度10~30μm;所述的多條基礎(chǔ)動(dòng)壓槽相鄰距離為1~3mm;所述的流線型槽組中的基礎(chǔ)動(dòng)壓槽與所述導(dǎo)流槽的角度β1為75°≤β1≤85°。所述基礎(chǔ)動(dòng)壓槽兩側(cè)壁夾角α1為1°~3°。

優(yōu)選的,所述的導(dǎo)流槽兩側(cè)壁為平面型,上下游壁面為同一軸線的圓弧曲面;且槽上下游寬度和深度成線性變化,下游側(cè)深度為5~10μm,上游深度為15~25μm;所述導(dǎo)流槽兩側(cè)壁成角度α2為0.5°~1.5°;所述導(dǎo)流槽與一個(gè)過(guò)軸心線的密封中心平面成一定角度β2為1°~2°;所述導(dǎo)流槽起于上游側(cè),終于密封壩。

本發(fā)明的導(dǎo)流槽和基礎(chǔ)動(dòng)壓槽的形狀可為梯形,矩形,三角形,圓形等形狀;但尺寸從上游到下游成線性變化,所述左右槽的側(cè)壁線可以為直線、螺旋線等光滑型線。

本發(fā)明的工作原理:仿磨盤(pán)紋理的機(jī)械密封端面在啟動(dòng)時(shí),端面的基礎(chǔ)動(dòng)壓槽能快速汲取密封腔內(nèi)的密封介質(zhì),并匯集于基礎(chǔ)動(dòng)壓槽末端導(dǎo)流槽處,形成高壓區(qū),同時(shí)多個(gè)基礎(chǔ)動(dòng)壓槽也能夠沿著徑向方向形成多個(gè)高壓區(qū),增強(qiáng)流體膜的動(dòng)壓效應(yīng),使端面順利開(kāi)啟,這可消除在高壓環(huán)境下端面無(wú)法打開(kāi)的現(xiàn)象產(chǎn)生,并可減少在頻繁啟停的工況下端面間的磨損。同時(shí)導(dǎo)流槽和基礎(chǔ)動(dòng)壓槽可儲(chǔ)存一定的密封介質(zhì),這在密封介質(zhì)供應(yīng)不足或不穩(wěn)時(shí),能夠保證足夠的流體膜剛度,從而提高密封運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性。此外,下游的密封壩能夠在機(jī)械密封運(yùn)行期間起到阻礙流體泄漏的作用。

本發(fā)明的有益效果是:1、基礎(chǔ)動(dòng)壓槽將密封介質(zhì)導(dǎo)入到密封端面中,提高頻繁啟停的工況條件下的開(kāi)啟特性;2、密封端面上位于上游的收斂型導(dǎo)流槽和基礎(chǔ)動(dòng)壓槽可存儲(chǔ)一定量的密封介質(zhì),可提高流體膜剛度并保證密封運(yùn)行的穩(wěn)定性;3、穩(wěn)定運(yùn)行的密封端面,減少了端面接觸磨損,延長(zhǎng)了密封件壽命;4、基礎(chǔ)動(dòng)壓槽間的密封堰和流線型槽下游的密封壩增大了泄漏流體的阻滯效果,因此具有降低泄漏的功能。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的端面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為流線型槽的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖1中a部分的剖面圖。

圖4為圖1中b部分的剖面圖。

圖5為本發(fā)明的導(dǎo)流槽錯(cuò)位布置的端面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方案

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明

實(shí)施例1

參照?qǐng)D1~圖4,一種仿磨盤(pán)紋理的機(jī)械密封端面結(jié)構(gòu),包括機(jī)械密封的動(dòng)環(huán)和靜環(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)和靜環(huán)中至少一個(gè)密封環(huán)的端面上開(kāi)設(shè)有多個(gè)沿圓周方向均勻分布的仿磨盤(pán)表面紋理的流線型槽1;所述流線型槽由基礎(chǔ)動(dòng)壓槽2和導(dǎo)流槽3組成,從上游到下游逐漸變窄,深度上由深變淺;所述的基礎(chǔ)動(dòng)壓槽多排平行,槽間有與其深度相等的密封堰4隔斷;所述導(dǎo)流槽則貫穿各基礎(chǔ)動(dòng)壓槽;所述流線型槽的下游設(shè)有密封壩5。

進(jìn)一步,所述的流線型槽1在圓周方向上均勻分布,其數(shù)量為8~12個(gè)。

再進(jìn)一步,所述的流線型槽1中的基礎(chǔ)動(dòng)壓槽2的個(gè)數(shù)為3~6。

更進(jìn)一步,所述的基礎(chǔ)動(dòng)壓槽兩側(cè)的側(cè)壁(21,22,23,24,25,26,27,28)長(zhǎng)度有差異且槽上下游寬度和深度成線性變化,下游深度(211)為2~10μm,上游側(cè)深度(212)為10~30μm;所述的多條基礎(chǔ)動(dòng)壓槽相鄰距離lab為1~3mm;所述的流線型槽中的基礎(chǔ)動(dòng)壓槽與所述導(dǎo)流槽的角度為β1為75°≤β1≤85°。所述基礎(chǔ)動(dòng)壓槽兩側(cè)壁夾角α1為1°~3°。

所述的導(dǎo)流槽兩側(cè)壁(31,32)為平面型,上下游壁面(33,34)為同一軸線的圓弧曲面;且槽上下游寬度和深度成線性變化,下游側(cè)深度(311)為5~10μm,上游深度(312)為15~25μm;所述導(dǎo)流槽兩側(cè)壁成角度α2其選值范圍為0.5°

~1.5°;所述導(dǎo)流槽與一個(gè)過(guò)軸心線的密封中心平面成角度β2為1°~2°;所述導(dǎo)流槽起于上游側(cè),終于密封壩。

實(shí)施例2

參照?qǐng)D5,本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于所述流線型槽中的導(dǎo)流槽6有多段,導(dǎo)流槽數(shù)量與基礎(chǔ)動(dòng)壓槽相等,且靠基礎(chǔ)動(dòng)壓槽相互連接,且每段導(dǎo)流槽都呈現(xiàn)為上游深下游淺的收斂型結(jié)構(gòu),具體深度尺寸范圍參考實(shí)施例1。導(dǎo)流槽左右側(cè)壁皆為平面,其夾角范圍可參考實(shí)施例1,導(dǎo)流槽上下游寬度與基礎(chǔ)動(dòng)壓槽槽間間距相等。此種槽型可在導(dǎo)流槽區(qū)域附件產(chǎn)生高壓區(qū),由于導(dǎo)流槽位置各異,能在整體端面上增強(qiáng)動(dòng)壓效應(yīng),提高流體液膜剛度,進(jìn)而減小端面磨損,提高密封的啟動(dòng)特性。

本說(shuō)明書(shū)實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉,本發(fā)明的保護(hù)范圍的不當(dāng)應(yīng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式,本發(fā)明的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能想到的等同技術(shù)手段。



技術(shù)特征:

技術(shù)總結(jié)
一種仿磨盤(pán)紋理的機(jī)械密封端面結(jié)構(gòu),包括機(jī)械密封的動(dòng)環(huán)和靜環(huán),所述的動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的一側(cè)為高壓側(cè)即上游,所述動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的另一側(cè)為低壓側(cè)即下游,所述動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的至少一個(gè)密封環(huán)的端面上開(kāi)設(shè)有多個(gè)沿圓周方向均勻分布的仿磨盤(pán)表面紋理的流線型槽。所述的流線型槽由基礎(chǔ)動(dòng)壓槽和導(dǎo)流槽組成,從上游到下游逐漸變窄,深度上由深變淺;所述的基礎(chǔ)動(dòng)壓槽多排平行,槽間有與其深度相等的密封堰隔斷;所述導(dǎo)流槽貫穿各基礎(chǔ)動(dòng)壓槽;所述流線型槽的下游設(shè)有密封壩。通過(guò)仿磨盤(pán)紋理的收斂型結(jié)構(gòu),本發(fā)明具有較強(qiáng)的導(dǎo)流效果,可在提高端面流體動(dòng)壓效應(yīng)的同時(shí)降低泄漏。

技術(shù)研發(fā)人員:孟祥鎧;陳文杰;王玉明;梁楊楊;沈明學(xué);彭旭東
受保護(hù)的技術(shù)使用者:浙江工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日:2017.07.24
技術(shù)公布日:2017.11.03
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