表面性质图案化的机械密封环制造技术

针对现有技术中，由于需要通过减材制造形成提供流体膜刚度结构，从而导致机械密封性能受到影响的问题，本实用新型专利技术提供了一种用于液体介质机械密封的表面性质图案化的机械密封环。不同于现有技术中采用槽、波度、锥度、梯度等高度变化图案来产生流体膜刚度以改善密封性能的方式，本实用新型专利技术中密封端面各处仍为平面区域，通过对密封端面进行表面处理，使得密封介质在密封端面上不同区域流动时与密封端面间的滑移性存在差异，从而提供流体膜刚度，避免了现有技术中减材制造方式对机械密封性能产生的影响。

【技术实现步骤摘要】
表面性质图案化的机械密封环
本技术涉及机械密封领域，特别是涉及一种表面性质图案化的机械密封环。
技术介绍
机械密封是一种轴端密封形式，因其性能优异而得到广泛应用。人们通常通过在机械密封环端面上加工微米尺度的槽、波度、锥度、阶梯等端面高度变化图案使之可在工作中形成流体膜刚度，使两密封环的相对位置具备一定的稳定性。此外，特定的高度变化图案在稳定的小膜厚下可以产生泵送效果或反向泵送效果，利用这一特点将介质从低压侧向高压侧泵送，可以起到部分或完全抵消泄漏的效果。但这种高度变化图案的加工因其尺度之微小而非常困难，尤其是精度难以控制，端面几何特征的设计也因此受限。加工中去除材料的作用还会导致环体发生变形(微米级的微小变形在机械密封中即会产生明显影响)。在机械密封的设计中，通常需要首先确保两密封环的相对位置不会因误差或扰动而过大地偏离预期的设计点(事实上，微米级的偏离就会导致泄漏量和/或摩擦状态的显著变化)。为达到这一目的，两密封环中通常有至少一个被设计为浮动安装的：其能在密封介质和端面接触(如果有)的作用下较为灵活地运动，并且借助下述两类原理中的一种或两种来确保一个浮动安装的密封环能与另一密封环维持较为稳定的相对位置：一是用超过端面内介质压力的较大的闭合力来使两密封环发生接触，从而保持贴合；二是为两密封环端面间隙内的介质赋予刚度，具体来说其为间隙内的介质赋予这样一种性质：当两密封环的相对位置发生改变时，介质的压强分布发生改变，并且其结果是抑制两密封环相对位置的改变。传统的机械密封设计中采用槽、波度、锥度、阶梯等高度变化图案来产生这样的效果。对于第一种方案，通过接触来确保贴合会使得机械密封端面随旋转而发生摩擦，而这一点会随着转速的提高和载荷的上升而变得越来越不可接受，密封环在这种情况下会迅速磨损。对于第二种方案，由于槽、波度、锥度等机械结构需要通过材料去除加工形成，由于尺度微小，相对精度难以控制，造成性能不稳定，且图案设计受到加工工艺的限制，加工过程中需要去除材料，可能导致环体变形。
技术实现思路
基于此，有必要针对目前的机械密封装置中，需要通过减材制造形成提供流体膜刚度结构，从而导致机械密封性能受到影响的问题，提供一种表面性质图案化的机械密封环。上述目的通过下述技术方案实现：一种表面性质图案化的机械密封环，包括动环和静环，动环和静环相对的表面为密封端面，所述动环和/或所述静环上的所述密封端面包括第一区域至第N区域共N个区域，N为不小于2的自然数，所述第一区域至所述第N区域均为平面区域，密封介质在所述第一区域至所述第N区域上的滑移性逐渐增高。在其中一个实施例中，所述第一区域至所述第N区域当中的任一区域为连续区域。在其中一个实施例中，所述第一区域至所述第N区域以所述表面性质图案化的机械密封环轴线为中心形成嵌套环形结构。在其中一个实施例中，相对靠近所述轴线区域的滑移性低于相对远离所述轴线区域的滑移性。在其中一个实施例中，所述第一区域至所述第N区域当中的任一区域为非连续区域。在其中一个实施例中，所述第一区域至第N区域当中的任一区域沿所述密封端面周向均匀分布。在其中一个实施例中，所述第二至第N区域当中的任一区域由多个弧形子区域组成，所述弧形子区域形状和分布近似于外螺旋槽形状和分布。在其中一个实施例中，所述第二至第N区域当中的任一区域由多个弧形子区域组成，所述弧形子区域形状和分布近似于内螺旋槽形状和分布。在其中一个实施例中，所述第二至第N区域当中的任一区域由多个矩形子区域组成，所述矩形子区域形状和分布近似于矩形槽形状和分布。在其中一个实施例中，所述第二至第N区域当中的任一区域由多个直角形子区域组成，所述直角形子区域形状和分布近似于直角槽形状和分布。在其中一个实施例中，所述第二至第N区域当中的任一区域由多个圆形子区域组成，所述圆形子区域形状和分布近似于微圆形槽形状和分布。本技术的有益效果是：针对现有技术中，由于需要通过减材制造形成提供流体膜刚度结构，从而导致机械密封性能受到影响的问题，本技术提供了一种用于液体介质机械密封的表面性质图案化的机械密封环。不同于现有技术中采用槽、波度、锥度、梯度等高度变化图案来产生流体膜刚度以改善密封性能的方式，本技术中密封端面各处仍为平面区域，通过对密封端面进行表面处理，使得密封介质在密封端面上不同区域流动时与密封端面间的滑移性存在差异，从而提供流体膜刚度，避免了现有技术中减材制造方式对机械密封性能产生的影响。附图说明图1为本技术一实施例的表面性质图案化的机械密封环密封端面上易滑移区和难滑移区的结构示意图，易滑移区为环形；图2为图1当中表面性质图案化的机械密封环密封间隙内的流场和压强示意图；图3为本技术另一实施例的表面性质图案化的机械密封环密封端面上易滑移区和难滑移区的结构示意图，易滑移区为弧形；图4为图3当中表面性质图案化的机械密封环密封间隙内的流场示意图；图5为本技术另一实施例的表面性质图案化的机械密封环密封端面上易滑移区和难滑移区的结构示意图，易滑移区为弧形；图6为本技术另一实施例的表面性质图案化的机械密封环密封端面上易滑移区和难滑移区的结构示意图，易滑移区为矩形；图7为本技术另一实施例的表面性质图案化的机械密封环密封端面上易滑移区和难滑移区的结构示意图，易滑移区为直角形；图8为本技术另一实施例的表面性质图案化的机械密封环密封端面上易滑移区和难滑移区的结构示意图，易滑移区为圆形。其中：难滑移区1；易滑移区2。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。本文中为组件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面性质图案化的机械密封环，包括动环和静环，动环和静环相对的表面为密封端面，其特征在于，所述动环和/或所述静环上的所述密封端面包括第一区域至第N区域共N个区域，N为不小于2的自然数，所述第一区域至所述第N区域均为平面区域，密封介质在所述第一区域至所述第N区域上的滑移性逐渐增高。/n

【技术特征摘要】
1.一种表面性质图案化的机械密封环，包括动环和静环，动环和静环相对的表面为密封端面，其特征在于，所述动环和/或所述静环上的所述密封端面包括第一区域至第N区域共N个区域，N为不小于2的自然数，所述第一区域至所述第N区域均为平面区域，密封介质在所述第一区域至所述第N区域上的滑移性逐渐增高。


2.根据权利要求1所述的表面性质图案化的机械密封环，其特征在于，所述第一区域至所述第N区域当中的任一区域为连续区域。


3.根据权利要求2所述的表面性质图案化的机械密封环，其特征在于，所述第一区域至所述第N区域以所述表面性质图案化的机械密封环轴线为中心形成嵌套环形结构。


4.根据权利要求3所述的表面性质图案化的机械密封环，其特征在于，相对靠近轴线的区域的滑移性低于相对远离轴线的区域的滑移性。


5.根据权利要求1所述的表面性质图案化的机械密封环，其特征在于，所述第一区域至所述第N区域当中的任一区域为非连续区域。


6.根据权利要求5所述的表面性质图案化的机械密封环，其特征在于，所述第一区域至所述第N区域当中的任一区...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄伟峰，刘向锋，尹源，刘莹，李永健，李德才，郭飞，贾晓红，王子羲，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：新型
国别省市：北京;11