本实用新型专利技术涉及一种基于雪花曲线表面织构减阻的机械密封环，属于机械密封技术领域，本实用新型专利技术为一种减阻机械密封环，其包括环体，在环体的端面上均匀或随机开有相同或不同尺寸的Koch雪花微孔，Koch雪花微孔的深度为3μm~ 1000μm，微孔之间的平均间距为1μm~5000μm；本实用新型专利技术应用仿生设计方法，模仿雪花的分形结构，利用Koch雪花内部产生的二次涡，使得机械密封在运转过程中的摩擦阻力减小，使用寿命得到极大延长。
【技术实现步骤摘要】
-种基于雪花曲线表面织构减阻的机械密封环
本技术涉及一种基于雪花曲线表面织构减阻的机械密封环，属于机械密封技 术领域。
技术介绍
激光表面织构技术（laser surface texturing)通过改变表面的几何形貌，可显 著改善摩擦副表面的润滑和摩擦性能，提高其承载能力。1996年，Etsion等提出激光加工 多孔端面机械密封（LTS-MS)新技术，主要在机械密封的密封端面加工具有规则凹坑形状的 微织构，其能显著改善机械密封端面的润滑状况，提高承载能力，减小摩擦系数，降低端面 的温升，从而提高了密封性能，延长密封寿命。此后，围绕新型规则表面织构机械密封的研 究成为国内外的热点问题。 LST-MS的基本型式有两种，一种是密封端面全布孔，另一种是端面部分布孔。前者 承载能力主要基于单孔效应，后者特别是环带微孔密封的承载能力则主要基于富集效 应。 目前，端面的微孔形状主要有球缺面、矩形面、椭圆面及抛物面等，关于将雪花曲 线应用于机械密封端面还未见报道。本技术在密封坝区加工一层Koch雪花表面织构， 利用Koch雪花织构微孔中产生的二次涡，使得动静环间的摩擦阻力减小，使用寿命大大延 长。 雪花在飘落过程中，一方面空气中的部分水分子在雪花上结晶；另一方面，雪花与 空气之间有摩擦，使雪花上摩擦力大的部位发生融化。最终掉落地面的雪花形状是与空气 摩擦阻力最小的。1904年，瑞典数学家海里格?冯?科赫提出了著名的Koch雪花，是最早 被描述出来的分形曲线之一。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于雪花曲线表面织构减阻的机械密封环，主要 用于机械密封，密封端面间的摩擦阻力将减小，进而减小密封运转时产生的热量，使得机械 密封的寿命得到极大延长。 本技术基于雪花曲线表面织构减阻的机械密封环包括环体3,在环体3的端 面1上均匀或随机开有相同或不同尺寸的Koch雪花微孔2，Koch雪花微孔2是由环体端面 沿垂直环体的轴向向里加工形成。 Koch雪花微孔2的起始三角形为正三角形，以中间1/3段为边向外作正三角形，每 一条边变为四条新边，新边长度为原边长的1/3,同时生成三个新三角形，重复该过程，即可 生成不同阶的Koch雪花微孔。 所述Koch雪花微孔2之间的平均间距为I ii m?5000 ii m。 所述Koch雪花微孔2的起始三角形的起始边长为Iiim -1000 U m ;Koch 雪花微孔 2 的深度为 3 ii m ~ 1000 y m。 本技术的工作原理是：机械密封环在稳定运行时，Koch雪花微孔2的内部都 存在着一个稳定的二次涡，且涡的旋向是向着有利于外流场流动的方向，由来流引发的一 系列点状分布的二次涡，使流体来流在二次涡上流动(微孔表面上的流体在二次涡上流动， 而其他部位的流体仍然与端面直接接触)，且只与二次涡接触，而不与密封环端面直接接 触，从而降低了流体与固体间的摩擦，减小了摩擦功耗。 本技术的有益效果是：与现有技术相比，利用密封端面上加工的雪花表面织 构，使得机械密封在运转时两密封环间的摩擦阻力降低，使得机械密封的寿命得到极大延 长。该密封环适用于气体润滑机械密封，也适用于液体润滑机械密封。 【附图说明】 图1为本技术机械密封环的示意图； 图2为本技术机械密封环剖面示意图； 图3为实施例2的结构示意图； 图4为实施例3的结构示意图； 图中：1_端面，2-Koch雪花微孔，3-环体。 【具体实施方式】 下面结合附图和实施例，对本技术作进一步说明，但本技术的内容并不 限于所述范围。 实施例1 :如图1、2所示，本基于雪花曲线表面织构减阻的机械密封环包括环体3， 在环体3的端面1上均匀开有相同尺寸的Koch雪花微孔2 ;Koch雪花微孔2的形状为一 阶Koch雪花曲线（以正三角形为起始三角形，以三角形每条边的中间1/3段为边向外作正 三角形，每一条边变为四条新边，新边长度为原边长的1/3,同时生成三个新三角形，结果是 一个六角形)，Koch雪花微孔2的起始正三角形的起始边长为80 y m，微孔间的平均间距为 30 u m，深度为 12 u m。 实施例2 :如图3所示，本基于雪花曲线表面织构减阻的机械密封环包括环体3， 在环体3的端面1上均匀开有两种尺寸的Koch雪花微孔2 ;Koch雪花微孔2的形状为一 阶Koch雪花曲线（以正三角形为起始三角形，以三角形每条边的中间1/3段为边向外作 正三角形，每一条边变为四条新边，新边长度为原边长的1/3,同时生成三个新三角形，结 果是一个六角形）；两种尺寸的微孔交替布置，大尺寸微孔的起始正三角形的起始边长为 100 y m，小尺度微孔的起始正三角形的起始边长为50 m，微孔间的行间距为20 m，列间 距为35 ii m，微孔的深度为10 ii m。 实施例3 :如图4所示，本基于雪花曲线表面织构减阻的机械密封环包括环体3， 在环体3的端面1上均匀开有两种尺寸的Koch雪花微孔2, Koch雪花微孔2的形状为一 阶Koch雪花曲线（以正三角形为起始三角形，以三角形每条边的中间1/3段为边向外作正 三角形，每一条边变为四条新边，新边长度为原边长的1/3,同时生成三个新三角形，结果是 一个六角形）；两种尺寸的微孔沿周向交叉排列组成表面织构，每一圈的各个微孔的中心均 位于以密封环的中心为圆心的一系列同心圆周上，相邻同心圆周的间距为130 ii m ;大尺度 微孔的起始边长为120 y m，小尺度微孔的起始边长为60 y m，微孔间的周向平均间距为30 Pm,微孔的深度为12 Ii m。 实施例4 :本基于雪花曲线表面织构减阻的机械密封环包括环体3,在环体3的端 面1上均匀开有相同尺寸的Koch雪花微孔2 ;Koch雪花微孔2的形状为二阶Koch雪花曲 线，以正三角形为起始三角形，以三角形每条边的中间1/3段为边向外作正三角形，每一条 边变为四条新边，新边长度为原边长的1/3,同时生成三个新三角形，结果是一个六角形。重 复上过程，再以六角形的每条边的中间1/3段为边向外作正三角形，得到二阶Koch雪花曲 线；Koch雪花微孔2的起始正三角形的起始边长为200 iim，微孔间的平均间距为IOOii m， 深度为20 ii m。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于雪花曲线表面织构减阻的机械密封环，包括环体（3），其特征在于：在环体（3）的端面（1）上均匀或随意开有相同或不同尺寸的Koch雪花微孔（2）。
【技术特征摘要】
1. 一种基于雪花曲线表面织构减阻的机械密封环，包括环体（3)，其特征在于：在环体 (3)的端面（1)上均匀或随意开有相同或不同尺寸的Koch雪花微孔（2)。2. 根据权利要求1所述的基于雪花曲线表面织构减阻的机械密封环，其特征在于： Koch雪花微孔（2)的起始三角形为正三角形，以三角形每条边的中间1/3段为边向外作正 三角形，每一条边变为四条新边，新边长度为原边长的1/3,同时生成三个新三角形，重复该 过程，即生成不同阶的Koc...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋鹏云，产文，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：新型
国别省市：云南;53
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