一種仿鯊魚皮表面三維形貌的端面機械密封結構制造技術

一種仿鯊魚皮表面三維形貌的端面機械密封結構，包括作為機械密封的動環或靜環，動環以及靜環的密封端面外端作為高壓側即上游，密封端面內端作為低壓側即下游，動環或靜環中至少有一個密封端面上游的高壓側設有一圈封閉的密封壩，并在該密封端面表面周向均布若干個上游泵送槽，上游泵送槽的第一端延伸至密封端面的高壓側，第二端延伸至密封端面的低壓側；相鄰兩條上游泵送槽之間的區域為密封堰；槽底和密封堰表面加工仿鯊魚皮表面形貌的微凸體簇，微凸體簇錯位排布直至均勻布滿整個密封堰和上游泵送槽槽底，微凸體簇由若干個彼此平行的微凸體單元組成。本發明專利技術的有益效果是：防止海洋污損生物附著、減阻、耐磨、和強化散熱的仿鯊魚皮表面三維形貌。

【技術實現步驟摘要】
一種仿鯊魚皮表面三維形貌的端面機械密封結構
本專利技術屬于機械密封結構設計
，具體的涉及一種仿鯊魚皮表面三維形貌的端面機械密封結構。
技術介紹
海洋環境相對陸地有著許多的特殊性，所以應用在海工裝備中的機械密封的工況更加惡劣。特別是海洋生物污損問題給應用在海工裝備中的機械密封帶來了許多危害，海洋污損生物會附著在機械密封的摩擦副上，會加速密封端面的腐蝕和磨損，從而導致機械密封的密封性能下降，使用壽命縮短，嚴重時會使機械密封失效。針對這種情況，有必要研究一種防止海洋污損生物附著的機械密封裝置，使機械密封在運行過程中受海洋污損生物的影響降到最低，從而增加密封的耐磨性和耐腐蝕性，延長其使用壽命。目前，有許多研究表明大型海洋哺乳動物鯊魚表皮有著復雜的表面形貌結構，這些生物表面的形貌結構能夠有效阻止或抑制生物附著。根據鯊魚防護海底生物附著的機理，Brennan等人、Scardino和DeNys及Magin等人利用刻蝕翻模的方法研制出SharkletAFTM微結構材料，證明可以有效地防止藻類、藤壺等污損海洋生物附著，并且其附著率降低了85％左右。根據鯊魚皮表面形貌結構仿海洋污損生物附著的機理，可以設計一種仿鯊魚皮表面形貌結構的端面機械密封結構，從而防止或抑制海洋生物附著，從而達到增加密封耐磨性和耐腐蝕性，延長使用壽命的目的。
技術實現思路
針對目前應用海洋的端面密封容易受到海洋污損生物附著的缺陷或不足，本專利技術提供了一種防止海洋污損生物附著、減阻、耐磨、和強化散熱的仿鯊魚皮表面三維形貌的端面機械密封結構。本專利技術所述的一種仿鯊魚皮表面三維形貌的端面機械密封結構，包括機械密封的動環和靜環，所述動環以及所述的靜環的密封端面外端作為高壓側即上游，密封端面內端作為低壓側即下游，其特征在于：所述動環或靜環中至少有一個密封端面上游的高壓側設有一圈封閉的密封壩，并在該密封端面表面周向均布若干個上游泵送槽，所述上游泵送槽的第一端延伸至密封端面的高壓側，第二端延伸至密封端面的低壓側；相鄰兩條上游泵送槽之間的區域為密封堰；所述上游泵送槽槽底和密封堰表面加工有仿鯊魚皮表面形貌的微凸體簇，所述微凸體簇錯位排布直至均勻布滿整個密封堰和上游泵送槽槽底，所述微凸體簇由若干個彼此平行的微凸體單元組成。所述微凸體簇由若干個微凸體單元依次沿其短軸方向平行排列，且同組微凸體單元的長度沿其短軸方向從中心向兩端漸減；密封堰表面的相鄰微凸體簇沿其短軸方向首尾相接，且密封堰表面的微凸體簇短軸所在直線過密封端面的圓心；其中短軸指的是微凸體簇中與微凸體單元中心軸垂直的對稱軸；長軸指的是微凸體簇中最長微凸體單元的中心軸。所述密封端面表面沿其周向均布多個上游泵送槽，上游泵送槽為彎曲方向一致的光滑圓弧槽，且上游泵送槽的第二端槽口比第一端槽口寬。所述上游泵送槽的槽底表面的微凸體簇長軸方向與所述圓弧槽導流方向一致，所述密封堰表面上的微凸體簇長軸方向與圓弧槽所在基圓的圓周切線方向一致。所述微凸體單元橫截面為長方形和兩個半圓的組合形狀，所述微凸體單元兩個半圓圓心所在直線與微凸體單元長軸重合、微凸體單元兩個半圓圓心連線的中垂線經過密封端面圓心且與微凸體單元短軸重合。所述的上游泵送槽的第一端距離所述端面上游的間距為0.5-3mm，槽深為0.1-1mm。所述的密封端面表面均布的上游泵送槽個數為3-25個。同組微凸體簇中的微凸體單元之間的間隙為0.05-0.3μm。本專利技術具有以下有益效果：1)在上游泵送槽槽底和密封堰表面上加工有微米級仿鯊魚皮表面三維形貌的微凸體簇，使得海洋污損生物在密封端面上難以附著，從而達到防止海洋污損生物附著的目的。2)由于微凸體簇之間存在一定間隙，液體經過時可以帶走一部分端面密封在運行過程中產生的摩擦熱，達到強化散熱的效果。3)上游泵送槽和仿鯊魚皮表面三維形貌相結合，可以降低摩擦功耗，從而達到減阻的效果。4)上游泵送槽和仿鯊魚皮表面三維形貌相結合，可以增強動壓效應，減少磨損，從而達到增強耐磨性、延長使用壽命的效果。附圖說明圖1為本專利技術的示意圖(A代表高壓側；B代表低壓側)；圖2為本專利技術的俯視圖；圖3為本專利技術的微凸體簇示意圖。具體實施方式下面結合附圖進一步說明本專利技術參照附圖：實施例1本專利技術所述的一種仿鯊魚皮表面三維形貌的端面機械密封結構，包括作為機械密封的動環和靜環，所述動環以及所述的靜環1的密封端面外端作為高壓側A即上游，密封端面內端作為低壓側B即下游，所述動環或靜環中至少有一個密封端面上游的高壓側設有一圈封閉的密封壩2，并在該密封端面表面周向均布若干個上游泵送槽5，所述上游泵送槽5的第一端延伸至密封端面的高壓側A，第二端延伸至密封端面的低壓側B；相鄰兩條上游泵送槽5之間的區域為密封堰3；所述上游泵送槽5槽底和密封堰3表面加工有仿鯊魚皮表面形貌的微凸體簇4，所述微凸體簇4錯位排布直至均勻布滿整個密封堰3和上游泵送槽5槽底，所述微凸體簇441由若干個彼此平行的微凸體單元組成。所述微凸體簇4由若干個微凸體單元41依次沿其短軸方向平行排列，且同組微凸體單元的長度沿其短軸7方向從中心向兩端漸減；密封堰表面的相鄰微凸體簇沿其短軸方向首尾相接，且密封堰表面的微凸體簇短軸所在直線過密封端面的圓心；其中短軸指的是微凸體簇中與微凸體單元中心軸垂直的對稱軸；長軸6指的是微凸體簇中最長微凸體單元的中心軸。所述密封端面表面沿其周向均布多個上游泵送槽5，上游泵送槽5為彎曲方向一致的光滑圓弧槽，且上游泵送槽5的第二端槽口比第一端槽口寬。所述上游泵送槽5的槽底表面的微凸體簇4長軸6方向與所述圓弧槽導流方向一致，所述密封堰3表面上的微凸體簇長軸方向與圓弧槽所在基圓的圓周切線方向一致。所述微凸體單元41橫截面為長方形和兩個半圓的組合形狀，所述微凸體單元兩個半圓圓心所在直線與微凸體單元長軸重合、微凸體單元兩個半圓圓心連線的中垂線經過密封端面圓心且與微凸體單元短軸重合。所述的上游泵送槽5第一端距離所述端面上游的間距為0.5-3mm，槽深為0.1-1mm。所述的密封端面表面均布的上游泵送槽個數為3-25個。同組微凸體簇4中的微凸體單元之間的間隙為0.05-0.3μm。具體的，圖1中代表靜環，但是動環其實與其相似，本處不另外畫出；所述上游泵送槽5和仿鯊魚皮表面三維形貌相結合可以降低摩擦功耗，從而降低摩擦副在運行過程中的阻力，達到減阻的效果，同時所述上游泵送槽5和仿鯊魚皮表面三維形貌相結合可以增加動壓效應，使摩擦副在運行過程中減少磨損率降低，達到增強耐磨性、延長使用壽命的效果。所述微凸體簇4之間存在間隙，可以增加液體與固體接觸的面積，使固液之間對流傳熱的熱量增加，通過液體流動帶走的熱量增多，從而達到強化散熱的效果。同時，由于所述微凸體簇4的存在，使得海洋污損生物在密封端面上難以附著，從而達到防止海洋污損生物附著的目的。本說明書實施例所述的內容僅僅是對專利技術構思的實現形式的列舉，本專利技術的保護范圍不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本專利技術的保護范圍也包括本領域技術人員根據本專利技術構思所能夠想到的等同技術手段。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種仿鯊魚皮表面三維形貌的端面機械密封結構，包括作為機械密封的動環或靜環，所述動環以及靜環的密封端面外端作為高壓側即上游，密封端面內端作為低壓側即下游，其特征在于：所述動環或靜環中至少有一個密封端面上游的高壓側設有一圈封閉的密封壩，并在該密封端面表面周向均布若干個上游泵送槽，所述上游泵送槽的第一端延伸至密封端面的高壓側，第二端延伸至密封端面的低壓側；相鄰兩條上游泵送槽之間的區域為密封堰；所述上游泵送槽槽底和密封堰表面加工有仿鯊魚皮表面形貌的微凸體簇，所述微凸體簇錯位排布直至均勻布滿整個密封堰和上游泵送槽槽底，所述微凸體簇由若干個彼此平行的微凸體單元組成。

【技術特征摘要】
1.一種仿鯊魚皮表面三維形貌的端面機械密封結構，包括作為機械密封的動環或靜環，所述動環以及靜環的密封端面外端作為高壓側即上游，密封端面內端作為低壓側即下游，其特征在于：所述動環或靜環中至少有一個密封端面上游的高壓側設有一圈封閉的密封壩，并在該密封端面表面周向均布若干個上游泵送槽，所述上游泵送槽的第一端延伸至密封端面的高壓側，第二端延伸至密封端面的低壓側；相鄰兩條上游泵送槽之間的區域為密封堰；所述上游泵送槽槽底和密封堰表面加工有仿鯊魚皮表面形貌的微凸體簇，所述微凸體簇錯位排布直至均勻布滿整個密封堰和上游泵送槽槽底，所述微凸體簇由若干個彼此平行的微凸體單元組成。2.如權利要求1所述的一種仿鯊魚皮表面三維形貌的端面機械密封結構，其特征在于：所述微凸體簇由若干個微凸體單元依次沿其短軸方向平行排列，且同組微凸體單元的長度沿其短軸方向從中心向兩端漸減；密封堰表面的相鄰微凸體簇沿其短軸方向首尾相接，且密封堰表面的微凸體簇短軸所在直線過密封端面的圓心；其中短軸指的是微凸體簇中與微凸體單元中心軸垂直的對稱軸；長軸指的是微凸體簇中最長微凸體單元的中心軸。3.如權利要求2所述的一種仿鯊魚皮表面三維形貌的端面機械密封結構，其特征在于：...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙文靜，金杰，彭旭東，江錦波，陳源，
申請(專利權)人：浙江工業大學，
類型：發明
國別省市：浙江,33