專利名稱：一種自密封零泄漏疏水型面機械密封端面結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機械端面密封技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及適用于各種壓縮機、泵和釜等旋轉(zhuǎn) 機械轉(zhuǎn)軸的軸端密封裝置，特別適合于中低壓或中低速場合下液體介質(zhì)的一種自密封零泄 漏疏水型面機械密封端面結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
流體機械的轉(zhuǎn)軸密封經(jīng)常采用機械密封，填料密封，油封，迷宮式密封等。當螺旋 槽等型槽端面非接觸式機械密封正常運行時，端面型槽產(chǎn)生流體動壓而使端面開啟力增 大，流體膜厚增加導致泄漏率也升高；與此同時，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端面產(chǎn)生磨損，導致密封失效。當接觸式機械密封啟動時， 端面間缺少流體潤滑而導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。與接觸式機械密封相比，非接觸式機械密封是以少量的泄漏為代價來減小密封端面的 磨損。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 上達到密封流體的零泄漏。中國專利200620100860. 3和200710067282. 7公開了新型變分 布多孔端面機械密封結(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械密封的泄漏，克服磨料磨損端面或磨穿密封壩導致 的高泄漏率問題，本發(fā)明提供一種自密封性好，液膜剛度大，穩(wěn)定性好，能防止密封啟動和 運行時端面產(chǎn)生磨損的自密封零泄漏疏水型面機械密封端面結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的技術(shù)方案
一種自密封零泄漏疏水型面機械密封端面結(jié)構(gòu)，包括機械密封的動環(huán)、靜環(huán)，所述動環(huán) 和靜環(huán)的端面的一側(cè)為高壓側(cè)即上游，所述動環(huán)和靜環(huán)的端面的另一側(cè)為低壓側(cè)即下游， 其特征在于所述動環(huán)或靜環(huán)中至少一個密封端面是由按照壓力從高到低方向依次排布的 微槽動壓環(huán)帶、密封壩和疏水型面三者組成的復合型面。進一步，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 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)錐進一步，所述密封壩是沒有加工有微槽或微柱或凹坑的光滑平面。進一步，所述微槽動壓環(huán)帶是由放射性均布在密封端面上的微槽型面組成。進一步，所述密封端面上設(shè)有多個疏水型面。進一步，所述密封端面上設(shè)有多個微槽動壓環(huán)帶。進一步，所述微槽動壓環(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 5 μ m，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 ；當所述疏水型面是 規(guī)則織構(gòu)錐面時，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，當密封介質(zhì)壓力小于1.5 MPa時的密封壩寬度為0.5 1.5 mm，當密封介質(zhì)壓力 大于1.5 MPa時的密封壩寬度為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)場合優(yōu)先選擇螺旋槽。本發(fā)明適用于密封一 切液體介質(zhì)，特別適合于中低壓或中低速場合下液體介質(zhì)的密封。本發(fā)明的優(yōu)點是
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到零泄漏。2.采用一個或多個疏水型面，可以減少或避免端面的磨損，大大提高機械密封整 體的密封性能和耐磨損性能。3.采用微槽動壓環(huán)帶與疏水型面相結(jié)合的方式，可以在端面內(nèi)存儲潤滑介質(zhì)，防 止機器啟動時端面產(chǎn)生干磨，提高機械密封的開啟特性和可靠性。


圖1為本發(fā)明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為本發(fā)明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為本發(fā)明設(shè)有兩個疏水微柱或微凹復合型面結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為本發(fā)明設(shè)有雙螺旋槽疏水微柱復合型面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式實施例一
參照圖1-3，一種自密封零泄漏疏水型面機械密封端面結(jié)構(gòu)，包括機械密封的動環(huán)、靜 環(huán)，所述動環(huán)和靜環(huán)的端面的一側(cè)為高壓側(cè)即上游，所述動環(huán)和靜環(huán)的端面的另一側(cè)為低 壓側(cè)即下游，所述動環(huán)或靜環(huán)中至少一個密封端面是由按照壓力從高到低方向依次排布的 微槽動壓環(huán)帶1、密封壩2和疏水型面3三者組成的復合型面。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是沒有加工有微槽或微柱或凹坑的光滑平面。所述微槽動壓環(huán)帶1是由放射性均布在密封端面上的微槽型面組成。所述微槽動壓環(huán)帶1寬度為~，所述疏水型面3寬度為 ，且0彡 </ ， 0彡rhd彡召/2，其中召為密封面寬度。所述微槽動壓環(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當密封介質(zhì) 壓力小于2. 5 MPa時的密封壩2寬度為0 1. 5 mm，當密封介質(zhì)壓力大于2. 5 MPa時的密
4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，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。實施例二
參照圖4-6，本實施例與實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 5 μ m，微納米 尺度的凹坑間距為0. 1 5μπι，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，而且可以容納端面磨屑，因此具有低泄漏、耐磨損的特 點。其余結(jié)構(gòu)和功能均與實施例一相同。實施例三
參照圖7，本實施例與實施例一或?qū)嵤├牟煌幵谟谒雒芊舛嗣嫔显O(shè)有多個 疏水型面3。當設(shè)置多個微柱或微凹疏水型面時，整個密封端面要求只設(shè)置一個環(huán)形密封 壩2，且密封壩2的寬度為0. 5 1. 5mm,只是當介質(zhì)壓力超過1. 5MPa時，方考慮設(shè)置兩個 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 泄漏率控制要求較高的場合。其余結(jié)構(gòu)和功能均與實施例一或?qū)嵤├嗤嵤├?br> 參照圖8，本實施例與實施例一或?qū)嵤├牟煌幵谟谒雒芊舛嗣嫔显O(shè)有多個 微槽動壓環(huán)帶1。當密封介質(zhì)壓力超過2. 5MPa時，低壓側(cè)的微槽和疏水型面3之間可增設(shè) 一個寬度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 高壓或高速且對泄漏率控制要求較高的場合。其余結(jié)構(gòu)和功能均與實施例一或?qū)嵤├?同。本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護 范圍的不應(yīng)當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護范圍也及于本領(lǐng)域技 術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求
一種自密封零泄漏疏水型面機械密封端面結(jié)構(gòu)，包括機械密封的動環(huán)、靜環(huán)，所述動環(huán)和靜環(huán)的端面的一側(cè)為高壓側(cè)即上游，所述動環(huán)和靜環(huán)的端面的另一側(cè)為低壓側(cè)即下游，其特征在于所述動環(huán)或靜環(huán)中至少一個密封端面是由按照壓力從高到低方向依次排布的微槽動壓環(huán)帶、密封壩和疏水型面三者組成的復合型面。
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械密封端面結(jié)構(gòu)，其特征在 于所述微槽動壓環(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)有多個由密封壩隔開的微槽動壓環(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械密封端面結(jié)構(gòu)，其特征在 于所述微槽動壓環(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。
全文摘要
一種自密封零泄漏疏水型面機械密封端面結(jié)構(gòu)，包括機械密封的動環(huán)、靜環(huán)，所述動環(huán)或靜環(huán)中至少一個密封端面是由按照壓力從高到低方向依次排布的微槽動壓環(huán)帶、密封壩和疏水型面三者組成的復合型面。本發(fā)明的優(yōu)點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到零泄漏；采用一個或多個疏水型面，可以減少或避免端面的磨損，大大提高機械密封整體的密封性能和耐磨損性能；采用微槽動壓環(huán)帶與疏水型面相結(jié)合的方式，可以在端面內(nèi)存儲潤滑介質(zhì)，防止機器啟動時端面產(chǎn)生干磨，提高機械密封的開啟特性和可靠性。
文檔編號F16J15/16GK101975274SQ20101052994
公開日2011年2月16日 申請日期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, 李紀云, 盛頌恩 申請人:浙江工業(yè)大學