專(zhuān)利名稱(chēng)：一種機(jī)械密封仿生魚(yú)鱗槽密封環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械密封的仿生魚(yú)鱗槽密封環(huán)，屬流體機(jī)械軸密封技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
機(jī)械密封是防止旋轉(zhuǎn)式流體機(jī)械軸端泄漏的主要手段。在傳統(tǒng)的機(jī)械密封中，動(dòng) 環(huán)和靜環(huán)直接接觸以實(shí)現(xiàn)密封，這種密封屬于接觸式機(jī)械密封，其缺點(diǎn)是密封環(huán)的摩擦磨 損嚴(yán)重，密封裝置的使用壽命非常短。對(duì)于密封要求比較高的場(chǎng)合，傳統(tǒng)的接觸式機(jī)械密封 無(wú)法滿(mǎn)足工藝要求。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和對(duì)環(huán)保要求的日益提高，端面非接觸機(jī)械密封 作為一種新型的、先進(jìn)的機(jī)械密封形式，被廣泛應(yīng)用于高速和中低速運(yùn)轉(zhuǎn)的流體機(jī)械中。非 接觸式機(jī)械密封具有密封環(huán)磨損小、壽命長(zhǎng)、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。非接觸式機(jī)械密封是在密封環(huán)上開(kāi)出各種形式的流體動(dòng)壓槽，使兩運(yùn)轉(zhuǎn)的密封端 面間形成一層穩(wěn)定的液膜或氣膜，將密封動(dòng)環(huán)和靜環(huán)分開(kāi)。研究表明，槽型對(duì)液膜或氣膜的 流場(chǎng)有顯著影響，對(duì)流體膜剛度、使用壽命和運(yùn)行穩(wěn)定性等具有決定性的作用。許多國(guó)內(nèi)外 公司和研究機(jī)構(gòu)對(duì)密封槽型進(jìn)行了不斷的研究創(chuàng)新，目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了螺旋槽、V型槽、U 型槽、直線(xiàn)槽、圓弧槽、T型槽、人字型槽等槽形結(jié)構(gòu)，其中以螺旋槽或其組合在干氣密封裝 置中應(yīng)用最為廣泛，其優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)生的開(kāi)啟力大且氣膜剛度高，但螺旋槽結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱(chēng)性限 制了它只能單向操作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可雙向旋轉(zhuǎn)的仿生魚(yú)鱗槽密封環(huán)，以減輕 機(jī)械密封端面因直接接觸而引起的摩擦和磨損，同時(shí)避免固體顆粒被吸入到密封端面而引 起磨粒磨損。本發(fā)明的技術(shù)方案是在密封環(huán)的高壓側(cè)周向均勻分布或隨意分布有一個(gè)或多個(gè) 魚(yú)鱗形槽(動(dòng)壓槽)，魚(yú)鱗槽為徑向直線(xiàn)槽和周向圓弧槽的組合，魚(yú)鱗槽可為一個(gè)或兩個(gè)及 兩個(gè)以上的多個(gè)，可均勻分布或隨意分布，具體可以根據(jù)密封環(huán)的大小和實(shí)際工作環(huán)境需 要確定。當(dāng)高壓側(cè)在密封環(huán)內(nèi)徑時(shí)，魚(yú)鱗槽的徑向直線(xiàn)槽部分延伸至環(huán)內(nèi)徑邊緣、周向弧形 槽遠(yuǎn)離環(huán)內(nèi)徑；當(dāng)高壓側(cè)在密封環(huán)外徑時(shí)，魚(yú)鱗槽的徑向直線(xiàn)槽部分延伸至環(huán)外徑邊緣、周 向弧形槽遠(yuǎn)離環(huán)外徑，以保證受力的均衡和利于固體顆粒的排除。根據(jù)實(shí)際需要，魚(yú)鱗槽可 以為深度不變的平底槽或徑向深度漸變的弧形底槽，平底槽的深度為0. 001 5 mm，弧形底 槽的最淺處為0. 001 4 mm、最深處為0. 5 5 mm。魚(yú)鱗槽的徑向長(zhǎng)度L為密封環(huán)寬度B
的0.5 0.75倍(L/B=0. 5 0. 75)、周向?qū)挾?力密封環(huán)外徑與槽數(shù)量之比的0. 15
0.3倍(巧=
X密封環(huán)外徑D/密封環(huán)上魚(yú)鱗槽數(shù)量N)。弧形底槽的最淺處
位于密封環(huán)高壓側(cè)邊沿、最深處(距密封環(huán)高壓側(cè)邊沿的F點(diǎn))位于槽徑向長(zhǎng)度L的1/3 2/3 處。本發(fā)明由于在密封環(huán)的高壓側(cè)周向分布有一個(gè)或多個(gè)魚(yú)鱗形槽。當(dāng)泵或壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，固定在軸上的動(dòng)環(huán)隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，密封流體沿著魚(yú)鱗形動(dòng)壓槽由高壓側(cè)向低壓 側(cè)運(yùn)動(dòng)。由于密封環(huán)上密封堰的節(jié)流作用，進(jìn)入魚(yú)鱗形動(dòng)壓槽內(nèi)的流體壓力升高，在該壓力 的作用下，動(dòng)環(huán)和靜環(huán)被推開(kāi)，流體在動(dòng)環(huán)和靜環(huán)之間形成一層很薄的流體膜，從而實(shí)現(xiàn)了 密封端面的部分非接觸。如果動(dòng)壓力足夠大，能完全平衡密封的閉合力，則可實(shí)現(xiàn)密封端面 的完全非接觸，能有效地改善了機(jī)械密封端面的潤(rùn)滑狀態(tài)，降低了密封端面的摩擦磨損程 度，延長(zhǎng)了密封件的工作壽命，保證了設(shè)備的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，消除了設(shè)備運(yùn)行的安全隱患， 減少了設(shè)備檢修和非計(jì)劃停車(chē)成本。由于采用魚(yú)鱗形槽結(jié)構(gòu)，且魚(yú)鱗形槽的徑向直線(xiàn)槽部 分與高壓側(cè)相通，對(duì)于被密封介質(zhì)處于密封環(huán)外圓周的情況，由于離心力的作用，很容易把 進(jìn)入密封端面之間的固體顆粒及時(shí)排除，降低密封摩擦副端面之間的磨粒磨損，延長(zhǎng)密封 環(huán)的失效時(shí)間；由于魚(yú)鱗形槽結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，使得該密封環(huán)可以雙向旋轉(zhuǎn)，適用范圍廣，適應(yīng)于 單向旋轉(zhuǎn)或雙向旋轉(zhuǎn)的機(jī)械密封。此外，該密封環(huán)還具有槽型簡(jiǎn)、容易加工、成本較低等優(yōu) 點(diǎn)ο


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明的內(nèi)容不限于附圖所示。圖1為本發(fā)明魚(yú)鱗槽在外徑處的密封環(huán)示意圖； 圖2為本發(fā)明魚(yú)鱗槽在內(nèi)徑處的密封環(huán)示意圖3為本發(fā)明漸進(jìn)深度魚(yú)鱗槽在內(nèi)徑處的密封環(huán)側(cè)剖示意圖； 圖中，1為魚(yú)鱗槽、2為密封環(huán)，F(xiàn)點(diǎn)為漸變槽最深處，L為槽徑向長(zhǎng)度。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一如圖所示，該仿生魚(yú)鱗槽機(jī)械密封環(huán)的高壓側(cè)在密封環(huán)的外徑側(cè)，高壓 側(cè)周向均勻分布有8個(gè)魚(yú)鱗槽，魚(yú)鱗槽為徑向直線(xiàn)槽和周向圓弧槽的組合，其徑向直線(xiàn)槽 部分延伸至環(huán)外徑邊緣、周向圓弧槽部分遠(yuǎn)離環(huán)外徑，槽長(zhǎng)度為密封環(huán)寬度的0.5倍、寬度
、力密封環(huán)外徑與槽數(shù)量之比的0. 15倍；各槽為徑向深度淺變的弧形底槽，其靠高壓側(cè)
外徑邊緣為0. 001 mm的最淺處、槽長(zhǎng)1/3處(距高壓側(cè)外徑邊緣)為0. 5 mm的最深處。實(shí)施例二 如圖2、3所示，該仿生魚(yú)鱗槽機(jī)械密封環(huán)的高壓側(cè)在密封環(huán)的內(nèi)徑側(cè)， 高壓側(cè)周向均勻分布有1個(gè)魚(yú)鱗形槽，魚(yú)鱗槽為徑向直線(xiàn)槽和周向圓弧槽的組合，其徑向 直線(xiàn)槽部分延伸至環(huán)內(nèi)徑邊緣、周向圓弧槽部分遠(yuǎn)離環(huán)內(nèi)徑，槽長(zhǎng)度為密封環(huán)寬度的0. 75
倍、寬度、為密封環(huán)外徑與槽數(shù)量之比的0. 3倍；各槽為徑向深度淺變的弧形底槽，其靠
高壓側(cè)外徑邊緣為4 mm的最淺處、槽長(zhǎng)2/3處(距高壓側(cè)外徑邊緣)為5 mm的最深處(F點(diǎn))。實(shí)施例三如圖所示，該仿生魚(yú)鱗槽機(jī)械密封環(huán)的高壓側(cè)在密封環(huán)的外徑側(cè)，高 壓側(cè)周向均勻分布有6個(gè)魚(yú)鱗形槽，魚(yú)鱗形槽為徑向直線(xiàn)槽和周向弧形槽的組合，其徑向 直線(xiàn)槽部分延伸至環(huán)外徑邊緣、周向弧形槽部分遠(yuǎn)離環(huán)外徑，槽長(zhǎng)度為密封環(huán)寬度的0. 65
倍、寬度、力密封環(huán)外徑與槽數(shù)量之比的0. 25倍；各槽為徑向深度淺變的弧形底槽，其靠
高壓側(cè)外徑邊緣為0. 01 mm的最淺處、槽長(zhǎng)1/2處(距高壓側(cè)外徑邊緣)為3 mm的最深處。實(shí)施例四如圖所示，該仿生魚(yú)鱗槽機(jī)械密封環(huán)的高壓側(cè)在密封環(huán)的內(nèi)徑側(cè)，高壓側(cè)周向均勻分布有12個(gè)魚(yú)鱗形槽，魚(yú)鱗槽為直線(xiàn)槽和周向圓弧槽的組合，其徑向直線(xiàn)槽部 分延伸至環(huán)內(nèi)徑邊緣、周向圓弧槽遠(yuǎn)離環(huán)內(nèi)徑，各魚(yú)鱗槽為深度為5 mm的平底槽，其槽長(zhǎng)度
為密封環(huán)寬度的0. 55倍、寬度 力密封環(huán)外徑與槽數(shù)量之比的0. 4倍。 實(shí)施例五如圖所示，該仿生魚(yú)鱗機(jī)械密封環(huán)的高壓側(cè)在密封環(huán)的外徑側(cè)，高壓側(cè) 周向均勻分布有10個(gè)魚(yú)鱗形槽，魚(yú)鱗槽為徑向直線(xiàn)槽和周向弧形槽的組合，其徑向直線(xiàn)槽 部分延伸至環(huán)外徑邊緣、周向弧形槽遠(yuǎn)離環(huán)外徑，各魚(yú)鱗槽為深度為1. 5 mm的平底槽，其槽
長(zhǎng)度為密封環(huán)寬度的0. 6倍、寬度％為密封環(huán)外徑與槽數(shù)量之比的0. 3倍。
權(quán)利要求
1.一種仿生魚(yú)鱗槽機(jī)械密封環(huán)，其特征是在密封環(huán)(2)的高壓側(cè)周向均勻分布或隨 意分布有一個(gè)或多個(gè)魚(yú)鱗槽(1 )，魚(yú)鱗槽(1)為徑向直線(xiàn)槽和周向弧形槽的組合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生魚(yú)鱗槽機(jī)械密封環(huán)，其特征是當(dāng)高壓側(cè)在密封環(huán)內(nèi)徑 時(shí)，魚(yú)鱗槽(1)的徑向直線(xiàn)部分延伸至環(huán)內(nèi)徑邊緣、周向弧形部分遠(yuǎn)離環(huán)內(nèi)徑；當(dāng)高壓側(cè)在 密封環(huán)外徑時(shí)，魚(yú)鱗槽(1)的徑向直線(xiàn)部分延伸至環(huán)外徑邊緣，周向弧形部分遠(yuǎn)離環(huán)外徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的仿生魚(yú)鱗槽機(jī)械密封環(huán)，其特征是魚(yú)鱗槽(1)為深度不 變的平底槽或徑向深度漸變的弧形底槽，平底槽的深度為0. 001 5 mm，弧形底槽的最淺處 為0. 001 4 mm、最深處為0. 5 5 mm，槽的徑向長(zhǎng)度為密封環(huán)寬度的0. 5 0. 75倍、周向 寬度為密封環(huán)外徑與槽數(shù)量之比的0. 15 0. 3倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的仿生魚(yú)鱗槽機(jī)械密封環(huán)，其特征是弧形底槽的最淺處位于 密封環(huán)高壓側(cè)邊沿、最深處位于槽徑向長(zhǎng)度的1/3 2/3處。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種仿生魚(yú)鱗槽機(jī)械密封環(huán)，屬流體機(jī)械軸密封技術(shù)領(lǐng)域。密封環(huán)的高壓側(cè)周向均勻分布或隨意分布有一個(gè)或多個(gè)魚(yú)鱗形動(dòng)壓槽，魚(yú)鱗槽為徑向直線(xiàn)槽和周向弧形槽的組合，槽的形狀對(duì)稱(chēng)。該密封環(huán)既適用于單向旋轉(zhuǎn)，又適用于雙向轉(zhuǎn)換運(yùn)行的機(jī)械，具有可有效降低密封摩擦功耗，延長(zhǎng)密封裝置壽命，降低成本等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于液體密封或氣體密封。
文檔編號(hào)F16J15/54GK102062213SQ20111002166
公開(kāi)日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2011年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月19日
發(fā)明者宋鵬云, 毛文元, 馬方波, 高杰 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)