一种适用于干运转密封的密封摩擦副的制作方法

1.本实用新型涉及密封领域，具体涉及一种适用于干运转密封的密封摩擦副。


背景技术：

2.随着现代科技的发展，化工，制药，食品等行业，物料多样性与日俱增。接触式干运转以其广泛的适用范围，对设备要求不高，控制系统多样，甚至可以不需要控制系统，不需要液体润滑介质即可运行，非常适用于对润滑介质要求严格，以至于找不到合适润滑介质的工况。在相同工况下，气体泄漏量只有干气密封的几分之一或十分之一，非常适合对真空度有一定要求的设备。
3.由于干运转密封端面摩擦热无法带走，导致在摩擦表面造成热积累，使摩擦面温度升高，加剧磨损，使干运密封一直存在使用寿命短及啸叫等的问题。一直以来，主要的解决措施是改善干运转密封摩擦副材料，通过增加织构则从另外的角度改善了端面的润滑。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的问题是干运密封寿命短、啸叫等，目的在于提供一种适用于干运转密封的密封摩擦副。
5.一种适用于干运转密封的密封摩擦副，包括：宽环和窄环，所述宽环的环宽大于所述窄环的环宽，所述宽环的密封端面与所述窄环的密封端面贴合，所述宽环的密封端面上设置有环形的单向椭圆织构，所述单向椭圆织构的圆形与所述宽环的圆心重合；
6.所述单向椭圆织构包括多组单向椭圆孔，多组所述单向椭圆孔沿所述宽环的圆心均匀分布在所述宽环的密封端面，相邻的两组所述单向椭圆孔之间的弧长相等。
7.具体地，所述宽环的内径不大于所述窄环的内径，所述宽环的外径不小于所述窄环的外径，所述单向椭圆织构的内径不小于所述宽环的内径，所述单向椭圆织构的外径不大于所述宽环的外径。
8.具体地，所述单向椭圆孔包括多个椭圆型小孔，多个所述椭圆型小孔的对称中心均设置在所述宽环的半径上，相邻的两个所述椭圆型小孔之间的距离相等，多个所述椭圆型小孔的长轴均平行设置，且所述椭圆型小孔的长轴与所述宽环的半径之间设置有夹角，所述椭圆型小孔的短轴与所述宽环的半径之间设置有夹角。
9.优选地，所述椭圆型小孔的深度为10～30μm，所述单向椭圆织构的面积与所述窄环的密封端面的面积之比为10～30％。
10.作为一种优选，所述椭圆型小孔的数量为4个。
11.具体地，所述密封摩擦副的旋转方向与所述椭圆型小孔的倾斜方向相同。
12.具体地，当所述密封摩擦副的外部为密封气时，所述单向椭圆织构的外径大于所述窄环的外径，所述单向椭圆织构的内径大于所述窄环的内径；
13.当所述密封摩擦副的内部为密封气时，所述单向椭圆织构的外径小于所述窄环的外径，所述单向椭圆织构的内径小于所述窄环的内径。
14.本实用新型与现有技术相比，本实用新型通过在摩擦副的密封端面设置单向椭圆织构，改善了端面润滑，减小了端面磨损，具有更长的使用寿命，能够实现密封的长周期稳定运行。
附图说明
15.附图示出了本实用新型的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本实用新型的原理，其中包括了这些附图以提供对本实用新型的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。
16.图1是根据本实用新型所述的一种适用于干运转密封的密封摩擦副的结构示意图。
17.图2是根据本实用新型所述的单向椭圆织构的局部放大示意图。
18.附图标记：1
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宽环，2
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窄环，3
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单向椭圆织构，4
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椭圆型小孔。
具体实施方式
19.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本实用新型的限定。
20.另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分。
21.在不冲突的情况下，本实用新型中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本实用新型。
22.一种适用于干运转密封的密封摩擦副，包括：宽环1和窄环2，宽环1的环宽大于窄环2的环宽，宽环1的密封端面与窄环2的密封端面贴合，宽环1的密封端面上设置有环形的单向椭圆织构3，单向椭圆织构3的圆心与宽环1的圆心重合；
23.在摩擦学领域，出现的表面织构或表面纹理(surface texture)与通常的织构不同，织构具体是指固体表面具有一定规则的三维形貌。
24.而在本实施例中，单向椭圆织构3为下陷的凹槽，通过设置凹槽可以减少摩擦接触面积，同时通过设置单向椭圆织构3可以通过空气在宽环1与窄环2之间形成更好的润滑效果，降低干运转密封磨损量，经过试验对比，在相同参数下，有椭圆织构的密封磨损量比没有织构的低43％，密封使用寿命得到显著增加。
25.单向椭圆织构3包括多组单向椭圆孔，多组单向椭圆孔沿宽环1的圆心均匀分布在宽环1的密封端面，相邻的两组单向椭圆孔之间的弧长相等。
26.根据密封摩擦副的安装轴径不同，单向椭圆孔的组数一般为几十到几百组不等，为了更佳的密封性能，一般设定单向椭圆织构3的面积与窄环2的密封端面的面积之比为10～30％。
27.宽环1的内径不大于窄环2的内径，宽环1的外径不小于窄环2的外径，单向椭圆织构3的内径不小于宽环1的内径，单向椭圆织构3的外径不大于宽环1的外径。
28.即窄环2设置在宽环1的环面内，且单向椭圆织构3设置在宽环1上。
29.单向椭圆孔包括多个椭圆型小孔4，多个椭圆型小孔4的对称中心均设置在宽环1的半径上，相邻的两个椭圆型小孔4之间的距离相等，多个椭圆型小孔4的长轴均平行设置，
且椭圆型小孔4的长轴与宽环1的半径之间设置有夹角，椭圆型小孔4的短轴与宽环1的半径之间设置有夹角，椭圆型小孔4呈现如图2所示的一定角度θ倾斜，θ取值根据实际运行工况来确定。
30.如图1和图2所示，多个椭圆型小孔4沿半径设置，设靠近宽环1的内环面的椭圆型小孔4为最内侧椭圆型小孔4，靠近宽环1的外环面的椭圆型小孔4为最外侧的椭圆型小孔4。
31.与所有最内侧椭圆型小孔4相切的圆(此圆的圆心与宽环1的圆心重合)有两个，包含一个大圆(与最内侧椭圆型小孔4内切)和一个小圆(与最内侧椭圆型小孔4外切)，此小圆即为单向椭圆织构3的内径。
32.同理，与所有最外侧椭圆型小孔4相切的圆(此圆的圆心与宽环1的圆心重合)有两个，包含一个大圆(与最内侧椭圆型小孔4内切)和一个小圆(与最内侧椭圆型小孔4外切)，此大圆即为单向椭圆织构3的外径。
33.椭圆型小孔4的数量为4个。椭圆型小孔4的深度为10～30μm，上述只是为一个具体的实施例，在实际情况中可通过调整开孔数量、倾斜角度、槽深等织构的参数来适应不同的工况。
34.密封摩擦副的旋转方向与椭圆型小孔4的倾斜方向相同，随着密封的旋转，在密封端面外侧和内侧的压差及单向椭圆织构3的泵送效应下，密封气有少量进入密封端面。
35.为了便于描述，单向椭圆织构3的外径设为r4。单向椭圆织构3的内径设为r3，窄环2的内径设为r1，窄环2的外径设为r2。
36.当密封摩擦副的外部为密封气时，单向椭圆织构3的外径大于窄环2的外径，单向椭圆织构3的内径大于窄环2的内径；
37.r1＜r3＜r2＜r4，密封气从最外侧椭圆型小孔4进入密封端面，同时由于各个椭圆型小孔4之间未连通且单向椭圆织构3的内径r3大于窄环2的内径r1，密封端面可以起到很好的密封作用；
38.当密封摩擦副的内部为密封气时，单向椭圆织构3的外径小于窄环2的外径，单向椭圆织构3的内径小于窄环2的内径。
39.r3＜r1＜r4＜r2，密封气从最内侧椭圆型小孔4进入密封端面，同时由于各个椭圆型小孔4之间未连通且单向椭圆织构3的外径r4小于窄环2的内径r2，密封端面可以起到很好的密封作用。
40.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
41.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
42.本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本实用新型，而并非是对本实用新型的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述实用新型的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本实用新型的范围内。