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CN110848390A - 一种局部圆弧织构化机械密封 - Google Patents

一种局部圆弧织构化机械密封 Download PDF

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CN110848390A
CN110848390A CN201911028318.XA CN201911028318A CN110848390A CN 110848390 A CN110848390 A CN 110848390A CN 201911028318 A CN201911028318 A CN 201911028318A CN 110848390 A CN110848390 A CN 110848390A
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China
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arc
sealing
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ring
groove
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CN201911028318.XA
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English (en)
Inventor
纪敬虎
房鲁南
陈天阳
符永宏
华希俊
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Jiangsu University
Original Assignee
Jiangsu University
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3404—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Sealing (AREA)

Abstract

本发明提供了一种局部圆弧织构化机械密封，包括动环和静环，所述动环和/或静环的密封端面均布若干微织构形貌。任一所述微织构形貌包括引流槽和圆弧沟槽，所述引流槽一端与密封介质连通，所述引流槽另一端指向动环或静环的圆心；两个所述引流槽之间连通若干圆弧沟槽。本发明提高了密封端面的流体介质润滑膜刚度，改善了流体动压润滑效应，圆弧织构可以存储润滑油并收集固体颗粒，减少了密封端面的磨粒磨损，减少工作过程过热的影响，提高了机械密封的使用寿命和运行稳定性。

Description

一种局部圆弧织构化机械密封
技术领域
本发明涉及机械密封端面设计技术领域，具体涉及一种局部圆弧织构化密封端面。
背景技术
机械密封是一种依靠弹性元件对动、静环端面密封副的预紧和介质压力与弹性元件压力的压紧而达到密封的轴向端面密封装置。因其能减少机器的内漏、外漏和穿漏，提高机器容积效率，减少摩擦损失，降低环境污染而被广泛应用。例如泵、压缩机、反应搅拌斧等旋转式流体机械，也用于齿轮箱、阀门、旋转接头、船舶尾轴等密封。据调查，石化工艺装置机泵中有86％以上采用机械密封。然而随着科技进步和工业的发展，高参数机械密封实用化的要求越来越高，为了满足机械密封的零溢出、高可靠、长寿命、低磨损的要求，目前主流而有效的改进方法便是运用表面织构化技术。机械密封的主要失效形式有密封端面的磨损以及过热。
中国专利公开了液体介质用圆弧槽式密封动环，设计者通过将密封动环的螺旋槽式优化为圆弧槽式结构，并将槽口设在动环内圆上。虽然如是制造加工简单方便，密封效果优良，但内径开槽容易把空气中或低压缓冲液中的固体颗粒吸入密封端面而不能及时排除，从而有可能使密封端面发生磨粒磨损。
中国专利公开了一种动静压型柱状微凸起波度分布机械密封结构，包括机械密封的动环和静环，动环和静环上至少有一个密封端面上游设柱状微凸体结构。虽然柱状微凸体有助于形成显著的流体动压效应，然而随着半径增大，环线速度增大在启动和停止时，密封端面处于干摩擦或混合润滑状态，因此密封端面外侧容易发生损坏，影响密封质量。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种局部圆弧织构化密封端面，通过合理织构化的密封端面可以在工作过程中起到储存润滑油的功能并收集固体颗粒，加快密封表面冷却，从而避免上述问题。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种局部圆弧织构化机械密封，包括动环和静环，所述动环和/或静环的密封端面均布若干微织构形貌。
进一步，任一所述微织构形貌包括引流槽和圆弧沟槽，所述引流槽一端与密封介质连通，所述引流槽另一端指向动环或静环的圆心；两个所述引流槽之间连通若干圆弧沟槽。
进一步，所述圆弧沟槽与动环或静环同心，且所述圆弧沟槽沿径向均匀分布。
进一步，所述引流槽一端与所述动环或静环的外圆面连通，所述引流槽另一端沿密封端面径向延伸。
进一步，所述引流槽深度大于圆弧沟槽。
进一步，所述密封端面的低压侧设有环形的密封坝，所述引流槽另一端延伸至所述密封坝边缘，所述密封坝为无织构环形带；相邻所述微织构形貌之间设为密封堰，所述密封堰为光滑平面。
进一步，所述圆弧沟槽的宽度b为30-100μm；所述圆弧沟槽的深度h为5-50μm；所述圆弧沟槽的圆弧角θ为20°-90°；若干所述微织构形貌的总面积率为20％-80％；相邻所述圆弧沟槽之间的间距d为200-600μm。
进一步，所述引流槽的宽度w是40-100μm，所述引流槽深度p为10-55μm。
本发明的有益效果在于：
1.本发明所述的局部圆弧织构化机械密封，提高了密封端面的流体介质润滑膜刚度，改善了流体动压润滑效应，圆弧织构可以存储润滑油并收集固体颗粒，减少了密封端面的磨粒磨损，减少工作过程过热的影响，提高了机械密封的使用寿命和运行稳定性。
2.本发明所述的局部圆弧织构化机械密封，密封端面的流体介质润滑膜刚度更高，流体动压润滑性能更强，形成的流体介质润滑膜更为稳定，因此提高了端面的承载力和耐磨减摩性能。
3.本发明所述的局部圆弧织构化机械密封，密封环端面上的引流槽在启动阶段，能够引导润滑油进入圆弧沟槽，在其表面迅速形成润滑油膜，从而避免了启停时的摩擦磨损。
4.本发明所述的局部圆弧织构化机械密封，圆弧织构还可以起到储存润滑油的功能，在密封端面上有气化抽空和干摩擦时，保证密封面得到介质的充分润滑，能有效减少密封端面的灼烧和裂纹，同时可以收集固体颗粒，避免发生磨粒磨损。
5.本发明所述的局部圆弧织构化机械密封，由于弧形槽能吸附液体，因而能够起到良好冷却密封环边缘的效果，且具有排出颗粒能力，并与转向无关，工作稳定，同时流体介质可以通过引流槽和圆弧槽回流并带走一定热量。
附图说明
图1为本发明所述的局部圆弧织构化机械密封的结构示意图。
图2为本发明所述的局部圆弧织构化机械密封的工作示意图。
图3为本发明所述的微织构形貌区域图。
图4为本发明所述的微织构形貌参数示意图。
图5为本发明所述的动环和静环的剖视图。
图中：
1-引流槽；2-密封坝；3-圆弧沟槽；4-密封堰；A-织构区域；B-非织构区域。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1和图3所示，本发明所述的局部圆弧织构化机械密封，包括动环和静环，所述动环和/或静环的密封端面均布若干微织构形貌。任一所述微织构形貌包括引流槽1和圆弧沟槽3，所述引流槽1一端与所述动环或静环的外圆面连通，所述引流槽1另一端沿密封端面径向延伸。两个所述引流槽1之间连通若干圆弧沟槽3。所述圆弧沟槽3与动环或静环同心，且所述圆弧沟槽3沿径向均匀分布。所述引流槽1深度大于圆弧沟槽3。
如图1所示，所述密封端面的低压侧设有环形的密封坝2，所述引流槽1另一端延伸至所述密封坝2边缘，所述密封坝2为无织构环形带；相邻所述微织构形貌之间设为密封堰4，所述密封堰为光滑平面。
如图2所示，本发明的工作原理：
启停阶段时上游流体介质通过引流槽1进入圆弧沟槽3，沟槽织构具有几何收敛的特征，随着密封环的旋转，在密封端面间快速形成一层油膜，加快进入流体动压润滑，同时低压侧的密封坝可以发挥出防泄漏的作用。正常工作过程中产生的固体颗粒在离心力的作用下进入圆形沟槽从而避免磨粒磨损。当过多的上游流体进入密封端面时，在一定压力下可以通过圆弧槽与引流槽回流到上游并起到冷却的作用。
如图4和图5所示，通过激光加工的方式，在所述动环或静环端面加工所述的微米级圆弧织构形貌，所述圆弧沟槽3的宽度b为30-100μm；所述圆弧沟槽3的深度h为5-50μm；所述圆弧沟槽3的圆弧角θ为20°-90°；若干所述微织构形貌的总面积率为20％-80％；相邻所述圆弧沟槽3之间的间距d为200-600μm。所述引流槽1的宽度w是40-100μm，所述引流槽1深度p为10-55μm。
实验证明局部织构的减摩润滑效果优于全织构，因此在上述织构参数范围内，可以在保证密封端面刚度的同时，沟槽的深度、宽度、面积占有率的合理选择能够增大摩擦系数，保持较高的流体膜承载力以及润滑冷却能力。
本实例公开的一种具有局部圆弧织构的机械密封，降低了动环与静环的工作接触面积，能有效降低密封表面的表面温度。且通过引流槽润滑油及上游介质可以进入圆弧织构快速形成流体动力润滑，实现非接触式密封。圆弧织构还可以起到储存润滑油的功能，在密封端面上有气化抽空和干摩擦时，保证密封面得到介质的充分润滑，能有效减少密封端面的灼烧和裂纹。织构表面的沟槽棱角在摩擦过程中会与对摩的密封端面产生碰击，会引起织构表面的摩擦力相对于光滑表面出现明显的“波动”现象，进而对摩擦系统高频段的自激振动产生明显的抑制并达到降低摩擦噪声的效果。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种局部圆弧织构化机械密封，包括动环和静环，其特征在于，所述动环和/或静环的密封端面均布若干微织构形貌。
2.根据权利要求1所述的局部圆弧织构化机械密封，其特征在于，任一所述微织构形貌包括引流槽(1)和圆弧沟槽(3)，所述引流槽(1)一端与密封介质连通，所述引流槽(1)另一端指向动环或静环的圆心；两个所述引流槽(1)之间连通若干圆弧沟槽(3)。
3.根据权利要求2所述的局部圆弧织构化机械密封，其特征在于，所述圆弧沟槽(3)与动环或静环同心，且所述圆弧沟槽(3)沿径向均匀分布。
4.根据权利要求2所述的局部圆弧织构化机械密封，其特征在于，所述引流槽(1)一端与所述动环或静环的外圆面连通，所述引流槽(1)另一端沿密封端面径向延伸。
5.根据权利要求2所述的局部圆弧织构化机械密封，其特征在于，所述引流槽(1)深度大于圆弧沟槽(3)。
6.根据权利要求4所述的局部圆弧织构化机械密封，其特征在于，所述密封端面的低压侧设有环形的密封坝(2)，所述引流槽(1)另一端延伸至所述密封坝(2)边缘，所述密封坝(2)为无织构环形带；相邻所述微织构形貌之间设为密封堰(4)，所述密封堰为光滑平面。
7.根据权利要求2所述的局部圆弧织构化机械密封，其特征在于，所述圆弧沟槽(3)的宽度b为30-100μm；所述圆弧沟槽(3)的深度h为5-50μm；所述圆弧沟槽(3)的圆弧角θ为20°-90°；若干所述微织构形貌的总面积率为20％-80％；相邻所述圆弧沟槽(3)之间的间距d为200-600μm。
8.根据权利要求2所述的局部圆弧织构化机械密封，其特征在于，所述引流槽(1)的宽度w是40-100μm，所述引流槽(1)深度p为10-55μm。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111520477A (zh) * 2020-06-03 2020-08-11 兰州理工大学 一种似八卦状机械密封端面结构
TWI748556B (zh) * 2020-07-13 2021-12-01 祥景精機股份有限公司 軸封裝置
CN114251457A (zh) * 2021-12-17 2022-03-29 浙江工业大学 一种串列圆弧槽型双向旋转密封端面结构

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57146955A (en) * 1981-03-06 1982-09-10 Shinsaku Kaguchi Sealing device for rotary member
CN2460801Y (zh) * 2001-01-18 2001-11-21 王玉明 可双向旋转的螺旋槽端面密封装置
CN101799074A (zh) * 2010-04-13 2010-08-11 昆明理工大学 π槽密封环
CN203686153U (zh) * 2013-08-23 2014-07-02 浙江工业大学 仿鸟翼型多通道槽端面密封结构
CN104185756A (zh) * 2012-05-21 2014-12-03 伊格尔工业股份有限公司 滑动部件
CN106763795A (zh) * 2016-12-28 2017-05-31 合肥通用机械研究院 一种适用于乏油工况的机械密封装置
CN109538762A (zh) * 2019-01-14 2019-03-29 东营海森密封技术有限责任公司 一种轴端机械密封结构
CN109891136A (zh) * 2016-11-14 2019-06-14 伊格尔工业股份有限公司 滑动部件

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57146955A (en) * 1981-03-06 1982-09-10 Shinsaku Kaguchi Sealing device for rotary member
CN2460801Y (zh) * 2001-01-18 2001-11-21 王玉明 可双向旋转的螺旋槽端面密封装置
CN101799074A (zh) * 2010-04-13 2010-08-11 昆明理工大学 π槽密封环
CN104185756A (zh) * 2012-05-21 2014-12-03 伊格尔工业股份有限公司 滑动部件
CN203686153U (zh) * 2013-08-23 2014-07-02 浙江工业大学 仿鸟翼型多通道槽端面密封结构
CN109891136A (zh) * 2016-11-14 2019-06-14 伊格尔工业股份有限公司 滑动部件
CN106763795A (zh) * 2016-12-28 2017-05-31 合肥通用机械研究院 一种适用于乏油工况的机械密封装置
CN109538762A (zh) * 2019-01-14 2019-03-29 东营海森密封技术有限责任公司 一种轴端机械密封结构

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111520477A (zh) * 2020-06-03 2020-08-11 兰州理工大学 一种似八卦状机械密封端面结构
TWI748556B (zh) * 2020-07-13 2021-12-01 祥景精機股份有限公司 軸封裝置
CN114251457A (zh) * 2021-12-17 2022-03-29 浙江工业大学 一种串列圆弧槽型双向旋转密封端面结构

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