一种具有减少微生物黏附功能的微凸体簇表面机械密封制造技术

具有减少微生物黏附功能的微凸体簇表面机械密封，包括静环、动环，静环是圆柱形的大环和圆柱形的小环同轴叠加的带台阶的中空圆柱体，小环的端面形成密封面，大环的端面有环形肩面；动环端面包括内侧的第一环形面和外侧的第二环形面，第一环形面与小环的端面贴合形成密封面；大环的侧面邻近密封面的上半部分、小环的侧面、环形肩面、第二环形面、动环的侧面设有微凸体簇；微凸体簇由若干相互平行且等间距的等宽微柱构成，每个微柱由长方形和长方形端部的半圆形构成，微柱的长轴与短轴相互垂直，微柱的短轴位于微凸体簇的中轴线上；相邻的微凸体簇之间形状互补。本实用新型专利技术减少生物在邻近密封面周边的黏附，强化密封环的散热，提高抗腐蚀能力和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种具有减少微生物黏附功能的微凸体簇表面机械密封
本技术涉及一种具有减少微生物腐蚀功能的端面机械密封结构，特别适用于各种海洋领域低泄漏量的旋转机械转轴的轴端密封装置。
技术介绍
海洋环境相对陆地有着许多的特殊性，所以应用在海工装备中的机械密封的工况更加恶劣。特别是海洋生物污损问题给应用在海工装备中的机械密封带来了许多危害，海洋污损生物容易附着在机械密封的摩擦副上，会加速密封端面的腐蚀和磨损，从而导致机械密封泄漏量增大，使用寿命缩短，严重时会使机械密封失效。针对这种情况，有必要研究一种防止海洋污损生物附着、减少微生物腐蚀的机械密封装置，使机械密封在运行过程中受腐蚀的影响降到最低，从而减少泄漏量，延长其使用寿命。目前，有许多研究表明大型海洋动物鲨鱼表皮有着复杂的表面形貌结构，这些生物表面的形貌结构能够有效阻止或抑制生物附着。根据鲨鱼防护海底生物附着的机理，Brennan等人、Scardino和DeNys及Magin等人利用刻蚀翻模的方法研制出SharkletAFTM微结构材料，证明可以有效地防止藻类、藤壶等污损海洋生物附着，并且其附着率降低了85％左右。而螺旋式周向槽由于其连续性，其周向槽作为推进装置与介质发生能量交换，产生泵送作用，所产生的泵送压头与被密封介质的压力平衡，有效地阻止了泄漏。根据鲨鱼皮表面形貌结构仿海洋污损生物附着的机理和周向槽的机理，可以设计一种具有减少微生物腐蚀功能的端面机械密封结构，从而防止或抑制海洋生物附着，达到延长使用寿命的目的。
技术实现思路
针对目前应用海洋的端面密封容易受到海洋污损生物附着的缺陷或不足，本技术提供了一种减少微生物腐蚀、泄漏量少、稳定性好和可靠性高的具有减少微生物黏附功能的端面机械密封结构。本技术是通过以下技术方案来实现：一种具有减少微生物黏附功能的微凸体簇表面机械密封，包括静环(1)和动环(3)，所述静环(1)的端面和动环(3)的端面贴紧配合构成密封面(9)，其特征在于：静环(1)是圆柱形的大环(4)和圆柱形的小环(5)同轴叠加的带台阶的中空圆柱体，小环(5)的端面形成密封面(9)，大环(4)连接小环(5)的端面形成一环形肩面(10)；动环(3)是中空的圆柱体，动环(3)端面包括内侧的第一环形面和外侧的第二环形面，其中第一环形面与小环(5)的端面贴合形成密封面(9)；大环(4)的侧面邻近密封面(9)的上半部分设有第一微凸体簇(6a)，小环(5)的侧面设有第二微凸体簇(6b)，环形肩面(10)上设有第三微凸体簇(6c)，动环(3)端面上的第二环形面设有第四微凸体簇(6d)，动环(3)的侧面设有第五微凸体簇(6e)；各微凸体簇均由若干相互平行且等间距的等宽微柱(2)构成，每个微柱(2)由长方形和长方形端部的半圆形构成，微柱(2)的长轴与短轴相互垂直，微柱(2)的短轴位于微凸体簇的中轴线上；相邻的微凸体簇之间形状互补；第一微凸体簇(6a)和第二微凸体簇(6b)的形状和结构相同，第一微凸体簇(6a)和第二微凸体簇(6b)的中轴线与静环(1)的中轴线沿转轴的旋转方向成给定角度α；第三微凸体簇(6c)和第四微凸体簇(6d)、第五微凸体簇(6e)的形状和结构相同，第三微凸体簇(6c)和第四微凸体簇(6d)的中轴线指向环形肩面(10)的中心；第五微凸体簇(6e)的的中轴线与动环中轴线平行。本技术所称的相邻的微凸体簇之间形状互补，是指相邻的微凸体体簇的各相对的微柱的长度之和保持一个稳定值，以便相邻的微凸体体簇之间形成等宽的间隙。优选地，静环(1)的大环(4)的内外半径分别为Ri和Ro，所述静环(1)的小环(5)的内外半径分别为为ri和ro，所述环形肩面(10)的内外半径分别为ro和Ro，所述动环(3)端面外侧的第二环形面的外半径为R；第一微凸体簇(6a)的微柱长轴和短轴的尺寸大小是第二微凸体簇(6b)的微柱对应尺寸的(1～3)Ro/ro倍，第三微凸体簇(6c)的微柱长轴和短轴的尺寸大小是第四微凸体簇(6d)的微柱对应尺寸的(1/3～1)ro/R倍，第五微凸体簇(6e)的微柱和第四微凸体簇(6d)的微柱的对应尺寸相等。优选地，静环(1)的大环(4)的内外半径分别为Ri和Ro，所述静环(1)的小环(5)的内外半径分别为为ri和ro，所述环形肩面(10)的内外半径分别为ro和Ro，所述动环(3)端面外侧的第二环形面的内外半径分别为r和R；第一微凸体簇(6a)的微柱长轴和短轴的尺寸大小是第二微凸体簇(6b)的微柱对应尺寸的(1～3)Ro/ro倍，第三微凸体簇(6c)的微柱长轴和短轴的尺寸大小是第四微凸体簇(6d)的微柱对应尺寸的(1/3～1)ro/R倍，第五微凸体簇(6e)的微柱和第四微凸体簇(6d)的微柱的对应尺寸相等，所述动环(3)端面外侧的第二环形面即第四微凸体簇(6d)的内半径r和密封面(9)的外半径ro之间满足关系r＝(1.05～1.10)ro，其中当ri≥24.5mm时，系数取较小值比如1.06，否则系数取较大值比如1.09。优选地，各微凸体簇(包括第一微凸体簇(6a)、第二微凸体簇(6b)、第三微凸体簇(6c)、第四微凸体簇(6d)、第五微凸体簇(6e))均由位于同一椭圆内的不等长的微柱(2)组成，所述微柱(2)的长轴是短轴的1～3倍。优选地，各微凸体簇的微柱(2)的长度自中间到两端逐渐减小。优选地，第一微凸体簇(6a)和第二微凸体簇(6b)的中轴线与静环中轴线的成角度α为35°～90°。本技术具有以下有益效果：(1)在静环外径侧表面、环肩面和动环密封端面上加工有微米级仿鲨鱼皮表面形貌的微凸体簇，使海洋微生物产生厌恶感、不舒服感且难以黏附，最终避免微生物进入密封端面，从而达到减少微生物对机械密封腐蚀的目的；(2)由于静环外周面和动环外周面上加工有微米级仿鲨鱼皮表面形貌的微凸体簇，机械密封在运行过程中可以加强散热，降低端面的温度。与传统的液体机械密封相比，一种具有减少微生物黏附功能的微凸体簇表面机械密封具有减少微生物腐蚀、加强散热及延长使用寿命长的特点；(3)技术了一种效果好、容易加工、适于端面密封的微米级仿鲨鱼皮表面形貌的微凸体簇结构。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2a是本技术的动环的示意图；图2b是本技术的静环的示意图；其中：1-静环；2-微凸体簇的微柱；3-动环；4-大环；5-小环；6-微凸体簇；7-微柱的短轴线；8-微柱的长轴线；9-密封面；10-环形肩面。具体实施方式下面结合附图对本技术的技术方案进行详细说明。参照附图，一种具有减少微生物黏附功能的微凸体簇表面机械密封，包括静环(1)和动环(3)，所述静环(1)的端面和动环(3)的端面贴紧配合构成密封面(9)，其特征在于：静环(1)是圆柱形的大环(4)和圆柱形的小环(5)同轴叠加的带台阶的中空圆柱体，小环(5)的端面形成密封面(9)，大环(4)连接小环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有减少微生物黏附功能的微凸体簇表面机械密封，包括静环(1)和动环(3)，所述静环(1)的端面和动环(3)的端面贴紧配合构成密封面(9)，其特征在于：/n静环(1)是圆柱形的大环(4)和圆柱形的小环(5)同轴叠加的带台阶的中空圆柱体，小环(5)的端面形成密封面(9)，大环(4)连接小环(5)的端面形成一环形肩面(10)；动环(3)是中空的圆柱体，动环(3)端面包括内侧的第一环形面和外侧的第二环形面，其中第一环形面与小环(5)的端面贴合形成密封面(9)；/n大环(4)的侧面邻近密封面(9)的上半部分设有第一微凸体簇(6a)，小环(5)的侧面设有第二微凸体簇(6b)，环形肩面(10)上设有第三微凸体簇(6c)，动环(3)端面上的第二环形面设有第四微凸体簇(6d)，动环(3)的侧面设有第五微凸体簇(6e)；/n各微凸体簇均由若干相互平行且等间距的等宽微柱(2)构成，每个微柱(2)由长方形和长方形端部的半圆形构成，微柱(2)的长轴与短轴相互垂直，微柱(2)的短轴位于微凸体簇的中轴线上；相邻的微凸体簇之间形状互补；/n第一微凸体簇(6a)和第二微凸体簇(6b)的形状和结构相同，第一微凸体簇(6a)和第二微凸体簇(6b)的中轴线与静环(1)的中轴线沿转轴的旋转方向成给定角度α；/n第三微凸体簇(6c)和第四微凸体簇(6d)、第五微凸体簇(6e)的形状和结构相同，第三微凸体簇(6c)和第四微凸体簇(6d)的中轴线指向环形肩面(10)的中心；第五微凸体簇(6e)的中轴线与动环中轴线平行。/n...

【技术特征摘要】
1.一种具有减少微生物黏附功能的微凸体簇表面机械密封，包括静环(1)和动环(3)，所述静环(1)的端面和动环(3)的端面贴紧配合构成密封面(9)，其特征在于：
静环(1)是圆柱形的大环(4)和圆柱形的小环(5)同轴叠加的带台阶的中空圆柱体，小环(5)的端面形成密封面(9)，大环(4)连接小环(5)的端面形成一环形肩面(10)；动环(3)是中空的圆柱体，动环(3)端面包括内侧的第一环形面和外侧的第二环形面，其中第一环形面与小环(5)的端面贴合形成密封面(9)；
大环(4)的侧面邻近密封面(9)的上半部分设有第一微凸体簇(6a)，小环(5)的侧面设有第二微凸体簇(6b)，环形肩面(10)上设有第三微凸体簇(6c)，动环(3)端面上的第二环形面设有第四微凸体簇(6d)，动环(3)的侧面设有第五微凸体簇(6e)；
各微凸体簇均由若干相互平行且等间距的等宽微柱(2)构成，每个微柱(2)由长方形和长方形端部的半圆形构成，微柱(2)的长轴与短轴相互垂直，微柱(2)的短轴位于微凸体簇的中轴线上；相邻的微凸体簇之间形状互补；
第一微凸体簇(6a)和第二微凸体簇(6b)的形状和结构相同，第一微凸体簇(6a)和第二微凸体簇(6b)的中轴线与静环(1)的中轴线沿转轴的旋转方向成给定角度α；
第三微凸体簇(6c)和第四微凸体簇(6d)、第五微凸体簇(6e)的形状和结构相同，第三微凸体簇(6c)和第四微凸体簇(6d)的中轴线指向环形肩面(10)的中心；第五微凸体簇(6e)的中轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭旭东，金杰，孟祥铠，赵文静，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33