一种水力密封槽及其加工方法和检测方法技术

本发明专利技术属于水力密封槽的技术领域，具体地说是一种水力密封槽及其加工方法和检测方法。水泵的定子件上与转子件配合的内壁上设有密封开槽部分，所述密封开槽部分包括多个沿轴向依次排列的水力密封槽，各水力密封槽均为沿周向开设的环形槽，所述各水力密封槽的横截面为三角形凹槽。数控车床通过安装其上的加工刀具对定子件进行水力密封槽加工，应用医学牙模粉制作模型，并利用轮廓仪进行尺寸的测量。本发明专利技术由于水力密封槽的作用，产生了比较稳定的、足够刚度的水膜，由于刚性水膜的产生，使得泵在各种工况下运行时都不会产生定转子零件之间的直接接触，从而起到辅助支撑、零件保护作用，大大延长了零件及泵组寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种水力密封槽及其加工方法和检测方法
本专利技术属于水力密封槽的
，具体地说是一种水力密封槽及其加工方法和检测方法。
技术介绍
目前非接触式水力节流密封均采用螺旋沟槽密封(通过在工件上加工出单线或多线或旋向不同的螺旋槽)，这种螺旋槽与螺纹相似是连续的。在核反应堆冷却剂水泵上，水力密封槽不仅有密封的作用，还因泵的结构特点，承担导轴承的作用。根据使用寿命和免维修的要求，对水力密封槽进行设计，使用软件分析计算出它的形状、槽形，槽的数量。因为此槽的重要作用及其尺寸的特殊性，它的加工极为关键，是泵类产品设计中的关键技术。按照图纸进行加工及检测是实现其功能的关键。工件材料为ASMESA-351CF3奥氏体不锈钢，此槽要求不允许用成形车刀加工，不允许有加工毛刺，不允许手工修磨，必须按数控程序整体加工，必须全尺寸进行检查。以上各项要求必须严格执行。因此必须研究出有效的加工方法及检查方法。在核反应堆冷却剂泵中，叶轮口环处与吸入导管配合面之间形成动静摩擦副，传统上两件之间密封均采用平面对平面的密封方式或螺旋槽密封方式。平面对平面密封没有阻力，液体直接泄露出去，而且由于两个摩擦副之间间隙较小，经常产生研磨现象，造成口环磨损严重，电机损耗增加，产生振动，严重的甚至会发生转子卡死现象，极大的损坏了零件，造成泵组寿命缩短。螺旋槽密封或者迷宫螺旋密封方式，一般用在轴密封上，螺旋槽大多开在旋转件上，因为槽齿的持续性，通过槽的介质的流动状况产生变更。螺旋槽不再作为膨胀室产生旋涡来耗费流动能量，而是作为推动安装与介质产生能量交流，产生所谓的泵送作用，并产生泵送压头，从而增加被密封介质泄露的阻力，从而减少泄露。但是，螺旋槽在泵停机或低转速时会增加泄露，并由于螺纹槽是一种泄露密封形式，对泵的泵送效率会有微小的降低。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种水力密封槽及其加工方法和检测方法。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种水力密封槽，在水泵的定子件上与转子件配合的内壁上设有密封开槽部分，所述密封开槽部分包括多个沿轴向依次排列的水力密封槽，各水力密封槽均为沿周向开设的环形槽，所述各水力密封槽的横截面为三角形凹槽。所述水力密封槽的槽深为2～4mm，密封槽两斜面之间的夹角为25°～40°，密封槽斜面与竖直线之间的夹角为12.5°～20°，轴向齿宽为0.2～0.5mm，轴向槽间距为3～5mm，密封槽槽底圆角为0.5～1mm,密封开槽部分总长度为45～49mm，所述水力密封槽的数量为10～20个。所述定子件为吸入导管，所述转子件为叶轮。数控车床通过安装其上的加工刀具对定子件进行水力密封槽加工，加工过程包括以下几个步骤：1)粗车密封槽内孔，粗车内孔尺寸为密封直径减去水力密封槽的槽深，单边留0.5mm的余量；2)按密封槽的个数及形状编程粗车密封槽，数控车床主轴转速为400～600转/分钟，进给量为20～50mm/min，从槽底开始加工；3)精加工水力密封槽，数控车床主轴转速为600～800转/分钟，进给量为50～70mm/min。在编制数控程序进行切削时，在槽宽两端尖角处给一r为0.1mm的圆弧指令，使槽宽两端尖角光滑过渡。所述加工刀具包括刀杆和刀片，其中刀杆的前端设有弹性定位槽，所述弹性定位槽沿轴向延伸设有刀片锁紧槽，所述刀杆的前端设有通过刀片锁紧槽的刀片夹紧螺钉，所述刀片设置于刀杆前端的弹性定位槽内、并通过刀片夹紧螺钉夹紧。所述刀片上设有刀片定位槽，所述刀杆前端的弹性定位槽上设有与刀片定位槽相互配合的定位凸起。所述刀片的刀片宽度为0.6～1mm,公差值为±0.02mm，刀片最大切削深度为6mm，公差值为±0.05mm，刀片圆角为刀片宽度的二分之一；所述刀杆的刀杆总长为130～150mm，公差值为±0.5mm；刀杆高度为20～30mm，公差值为±0.3mm；刀杆宽度为20～30mm,公差值为±0.3mm；刀片锁紧槽及弹性定位槽总长为20～30mm，公差值为±0.5mm；弹性定位槽槽宽为4～6mm，公差值为±0.02mm。采用牙模粉在所述水力密封槽内制作牙模，将制作好的牙模在轮廓仪上进行密封槽槽底圆角、轴向齿宽、密封槽斜面与竖直线之间夹角及密封槽两斜面之间夹角的测量；所述水力密封槽的密封开槽部分总长度及槽深用三坐标测量仪进行测量。所述牙模粉包括基质和催化剂，所述检测方法包括以下几个步骤：1)将牙模粉的基质和催化剂混和均匀后搅拌成糊状混合物；2)将所述糊状混合物涂于水力密封槽部位，并用坚硬物体用力压，所述糊状混合物与水力密封槽表面充分接触；3)放置一段时间，待糊状混合物凝固成模型后取下；4)将取下的模型沿拓下的槽的垂直方向切开；5)将切好的模型放置在轮廓仪上进行测量，得到密封槽槽底圆角、轴向齿宽、密封槽斜面与竖直线之间夹角及密封槽两斜面之间夹角的尺寸。本专利技术的优点及有益效果是：1.本专利技术的水力密封槽结构不仅有密封作用，还有导轴承的支撑作用。2.本专利技术的水力密封槽为非接触式密封，不发生固相摩擦，工作寿命久，维护保养容易。3.本专利技术的加工刀具结构简单，使用寿命长，加工成本低。4.本专利技术的水力密封槽为非螺旋式密封，有特殊情况时不会象螺旋密封发生反方向力，可靠性高。5.本专利技术测量简单，易实现。附图说明图1为本专利技术水力密封槽的结构示意图；图2为图1中A处放大图；图3为本专利技术中加工刀具的刀杆的结构示意图；图4为图3的俯视图；图5为本专利技术中加工刀具的刀片的结构示意图；图6为图5的俯视图；图7为图5的侧视图。其中：1为吸入导管，2为叶轮，3为刀杆，4为刀片夹紧螺钉，D为密封直径，L为密封开槽部分总长度，b1为轴向齿宽，b2为轴向槽宽，d为槽深，h为槽的半径间隙，R为密封槽槽底圆角，α为密封槽斜面与竖直线之间夹角，β为密封槽两斜面之间夹角，L1为刀杆总长，H1为刀杆高度，B1为刀杆宽度，L2为刀片锁紧槽及弹性定位槽总长，H2为弹性定位槽槽宽，W为刀片宽度，Tmax为刀片最大切削深度，R1为刀片圆角，R2为定位槽底圆角，θ1为刀片前角，θ2为刀片后角，θ3为刀片定位槽夹角。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。如图1、图2所示，水泵的吸入导管1(定子件)和叶轮2(转子件)的口环配合，本专利技术的水力密封槽，是在吸入导管1的内壁配合面上设有密封开槽部分，所述密封开槽部分包括多个沿轴向依次排列的水力密封槽，各水力密封槽均为沿周向开设的环形槽，所述各水力密封槽的横截面为三角形凹槽。所述水力密封槽的槽深d为2～4mm，密封槽两斜面之间的夹角β为25°～40°，密封槽斜面与竖直线之间的夹角α为12.5°～20°，轴向齿宽b1为0.2～0.5mm，轴向槽间距b2为3～5mm，密封槽槽底圆角R为0.5～1mm,密封开槽部分总长度L为45～49mm。密封槽的个数根据实际的工作压力和介质，利用CFD软件分析可以得到压力达到平衡时的槽个数，当密封槽使得压力平衡后其它的槽就没有显著作用了，结合密封部位径向间隙尺寸、工作状态(例如冷、热)及在不同状态下形成的水膜刚度确定密封槽的个数，一般数量在分析出压力平衡所需密封槽基础上加3-5个。本专利技术水力密封槽的加工方法是：数控车床通过安装其上的加工刀具对定子件进行水力密封槽加工，在水力密封槽的加工过程中要求如下：a.不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水力密封槽，其特征在于：水泵的定子件上与转子件配合的内壁上设有密封开槽部分，所述密封开槽部分包括多个沿轴向依次排列的水力密封槽，各水力密封槽均为沿周向开设的环形槽，所述各水力密封槽的横截面为三角形凹槽。

【技术特征摘要】
1.一种水力密封槽的加工方法，其特征在于：数控车床通过安装其上的加工刀具对定子件进行水力密封槽加工，所述水力密封槽为沿周向开设的多个环形槽，各所述环形槽的横截面为三角形凹槽，所述水力密封槽的加工过程包括以下几个步骤：1)粗车密封槽内孔，粗车内孔尺寸为密封直径(D)减去水力密封槽的槽深(d)，单边留0.5mm的余量；2)按密封槽的个数及形状编程粗车密封槽，数控车床主轴转速(n)为400～600转/分钟，进给量(f)为20～50mm/min，从槽底开始加工；3)精加工水力密封槽，数控车床主轴转速(n)为600～800转/分钟，进给量(f)为50～70mm/min；所述加工刀具包括刀杆(3)和刀片(5)，其中刀杆(3)的前端设有弹性定位槽，所述弹性定位槽沿轴向延伸设有刀片锁紧槽，所述刀杆(3)的前端设有通过刀片锁紧槽的刀片夹紧螺钉(4)，所述刀片(5)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王芳，关锰，刘文英，孟艳玲，李连海，仲作文，袁林，田云，
申请(专利权)人：沈阳鼓风机集团核电泵业有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21