一种非接触式机械动密封制造技术

本发明专利技术是一种非接触式机械动密封，其特征在于，它由钢制的动环和静环组成；动环和静环的密封面均为平整的平面，经抛光加工，表面粗糙度平均值均为０．２～０．４微米；在动环的密封面上涂设有周向间隔均匀的ＴｉＯ↓［２］涂层，在动环密封面的同一圆周上设有ＴｉＯ↓［２］涂层的区域周向宽度是未设涂层的区域周向宽度的１．０～２．０倍；ＴｉＯ↓［２］涂层的厚度为０．０８～０．１５毫米；动环和静环的间隙值为０．０５～１．００微米。本发明专利技术密封不需对密封面进行几何形状加工，密封面结构简单，加工容易、成本低；密封力或外界载荷变化范围大，泄漏量小；摩擦系数低，磨损很轻，寿命长，能耗低，封漏性好；具有优良的密封稳定性和抗外界干扰能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种机械动密封，特别是一种非接触式机械动密封。
技术介绍
机械动密封是解决运动零件和静止零件间关系问题、防止流质从动、静 件接合面缝隙中过量流失的技术。它需达到摩擦学性能指标和密封性能指标， 使密封件(或密封媒质)和零件间摩擦表面具有低的摩擦系数、强的耐磨损 能力，另一方面使流质从其摩擦表面流失不超过规定要求并且尽可能地小。 因此，它包含两项技术摩擦学技术和封漏技术。评判机械动密封应从这两 方面技术性能指标进行。机械领域现今使用的机械动密封分两大类接触式机械动密封和非接触 式机械动密封。接触式机械动密封中运动零件和静止零件或密封件直接接触， 形成无流体润滑的摩擦接合面。这种密封动、静件接合面摩擦系数较大、磨 损量较大，因此这种密封寿命较短，并且其封漏性不一定好。常见的接触式 机械动密封有(1)毡圈油封在静止零件上开出梯形槽，将毛毡按标准制成环形(尺寸不大时)或带 形(尺寸较大时)，放置在梯形槽中以与运动零件密合接触；或者在静止零件 上开缺口放置毡圈油封，然后用另外一个零件压在毡圈油封上，以调整毛毡与运动零件的密合程度，从而提高密封效果。这种密封结构简单，但摩擦系 数较大、磨损较显著，寿命较短， 一般只用于滑动速度较小的场合。(2) 唇形密封圈在静止零件上放置一个用耐油橡胶制的唇形密封圈，靠弯折了的橡胶的 弹力和附加的环形螺旋弹簧的扣紧作用而紧套在运动零件上，以便起密封作 用。唇形密封圈密封唇的方向要朝向密封的部位。这种密封适用的滑动速度 稍大，但常要求与唇形密封圈接触的运动零件表面经硬化处理以提高耐磨性。 这种密封仍有摩擦系数较大、磨损较显著、寿命较短的缺点。(3) 密封环密封环是一种带有缺口的环状密封件，将它放置在套筒的环槽内，套筒 与运动零件一起旋转，密封环靠缺口被压拢后所具有的弹性而抵紧在静止零 件的内孔壁上，即可起到密封的作用。各个接触表面均须经硬化处理并磨光。密封环由含铬的耐磨铸铁制造时，可用于滑动速度小于100m/s之处。也可用 锡青铜制造密封环，但滑动速度应不大于60m/s。比起前两种密封，这种密封摩擦系数较小、磨损较轻、寿命较长。(4) 动环、静环接触式密封制作动环和静环。动环装在运动零件上，静环装在静止零件上。动环和 静环依靠弹簧等提供的密封力发生密合接触，使其接触面起到密封效果。动 环、静环需由摩擦系数较小的耐磨材料制成，接合面常经硬化和高光洁度加 工。这种密封的磨损、寿命和封漏能力与弹簧等提供的密封力有关。它一般 具有较强的封漏能力而且低摩擦系数和耐磨损，用于重要场合。这是一种重 要的接触式动密封。非接触式机械动密封中运动零件和静止零件间不发生直接接触，在它们 的间隙中充满流体或气体以实现流体膜或气膜润滑。这种密封摩擦系数小、 磨损很轻、寿命长，并且它的封漏性也很好，是一种重要的密封技术。它代 表机械密封技术的发展方向。常见的重要的非接触式机械动密封有(1) 单列流体动压槽非接触式机械密封 这种密封可实现"双向"低泄漏密封功能，摩擦系数小，磨损很轻，能耗低，运动零件可双向旋转。它具有优良的密封稳定性和抗外界干扰能力， 适用于高PV值透平机械。(2) 双列同向流体动压槽上游泵送机械密封 这种密封可实现低泄漏密封功能，摩擦系数小，磨损很轻，能耗低，具有优良的防固体颗粒能力。它适用于输送高含固体颗粒介质的转子式机泵。(3) 双列交叉动压槽上游泵送机械密封 这种密封可实现低泄漏密封功能，摩擦系数小，磨损很轻，能耗低，具有优良的自润滑能力和优良的起动性能。它适用于输送洁净流体的转子泵或 处于频繁开停状态下的旋转式流体机械。(4) 双列反向动压槽非接触式机械密封这种密封可实现工艺气体或液体的低泄漏密封功能，摩擦系数小，磨损 很轻，能耗低，具有优良的密封工作稳定性(较高的流体膜刚度)，可用作气 膜密封或液膜密封。它适用于透平式气体压缩机、鼓风机、各类轻烃泵、输 送易挥发介质类泵等。(5) 激光加工多孔端面机械密封这是一种近年发展起来的先进的密封技术。用激光在运动零件或静止零件密封端面上加工出密集的尺寸微小的孔，在运动零件和静止零件的密封 面间隙中充满流体，当运动零件和静止零件发生相对运动时，依靠密封面上 小孔的微观几何形状，密封面处于流体膜润滑且流体膜厚度很小。这种密封 摩擦系数小、磨损很轻、寿命长，具有很好的封漏性。它的适用场合广泛。由于低摩擦系数、很轻的磨损、长寿命和良好的封漏性，非接触式机械 动密封在实践中得到越来越广泛的应用，受到工程技术人员的重视，成为密 封技术发展的重要方向。这种密封的应用使密封性能得到实质性改善。新的 非接触式机械动密封的出现是机械密封技术发展的重要进展。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种具有低摩 擦系数、很轻的磨损、长寿命和很好的封漏性的非接触式机械动密封。本专利技术所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本专利技术是一种非接触式机械动密封，其特点是，它由钢制的动环和静环组成；动环和 静环的密封面均为平整的平面，经抛光加工，表面粗糙度平均值均为0.2 0.4 微米；在动环的密封面上涂设有周向间隔均匀的Ti02涂层，在动环密封面的 同一圆周上设有Ti02涂层的区域周向宽度是未设涂层的区域周向宽度的 L0 2.0倍，优选1.5倍；Ti(V凃层的厚度为0.08~0.15毫米，优选0.1毫米； 动环和静环的间隙值为0.05 1.00微米。本专利技术为无密封面几何形状加工的非接触式机械动密封。工作时在动环 和静环间隙中充满一定的流体(工作介质即需密封的流体)，当动环和静环发 生相对转动时，动环和静环间隙中即形成流体润滑膜而使密封面得到很好润 滑。由于动环和静环间隙值很小，流体在密封面的泄漏量很小。根据滑移流体膜承载理论，可推得这种密封的形成条件为<formula>formula see original document page 7</formula> (1)根据流体在密封面主要为沿密封面周向的一维流动要求，本专利技术密封结构尺寸应满足以下要求<formula>formula see original document page 7</formula>(2)此处，r,是密封流体和Ti02涂层间界面剪切强度，^是密封流体和动环 密封面上未设涂层区域间界面剪切强度，^是密封流体和静环密封面间界面 剪切强度，；;是流体粘度，/z是动环和静环密封面间隙值，"是动、静环间平 均滑动速度，《、"2分别是动、静环的内径和外径，/是动环密封面上Ti02涂 层区域平均周向宽度与相邻的(一个)未设涂层区域平均周向宽度之和。"和 /分别由以下式子计算<formula>formula see original document page 7</formula>(3)<formula>formula see original document page 7</formula>(4)此处，w是动环相对于静环的转动角速度，W是动环密封面上Ti02涂层区域 数。考虑到密封面上动、静环间滑动速度的均匀度，々"2满足关系式 《=(0.90 ~ 0.95)《。根本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非接触式机械动密封，其特征在于，它由钢制的动环（１）和静环（２）组成；动环（１）和静环（２）的密封面（４）均为平整的平面，经抛光加工，表面粗糙度平均值均为０．２～０．４微米；在动环（１）的密封面（４）上涂设有周向间隔均匀的ＴｉＯ↓［２］涂层（３），在动环（１）密封面（４）的同一圆周上设有ＴｉＯ↓［２］涂层（３）的区域周向宽度是未设涂层的区域周向宽度的１．０～２．０倍，ＴｉＯ↓［２］涂层（３）的厚度为０．０８～０．１５毫米；动环（１）和静环（２）的间隙值为０．０５～１．００微米。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张永斌，袁虹娣，
申请(专利权)人：淮海工学院，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]