流体动压机械密封静止滑动环水力几何形状研磨装置

摘要

本发明涉及一种流体动压机械密封静止滑动环水力几何形状研磨装置，三角台架(1)与压紧环(3)的环面由内六角头螺栓(5)把合在一起，三角台架(1)与压紧环(3)被安装在两接触环面内的定位销(4)定位，静止滑动环(2)套装在三角台架(1)内环面上并且静止滑动环(2)的一侧环面与压紧环(3)下端面接触配装。本发明结构简洁且拆装方便，适用于高精度要求、高硬度材料机械密封密封副锥度与波度的加工。

说明书

技术领域：本发明涉及流体动压机械密封静止滑动环水力几何形 状研磨装置。

背景技术：流体动压机械密封是压水堆核电站反应堆冷却剂泵 (简称轴封泵)的核心部件，静止滑动环水力几何形状研磨是整个 机械密封保持稳定运行的关键环节之一，静止滑动环水力几何形状 研磨的质量，直接影响轴封泵可控泄漏量的高低，关系到反应堆的安 全可靠运行。如果密封副研磨质量不高，可控泄漏量过大，将直接导 致反应堆停堆，给核电站带来巨大的经济损失，严重时还会造成核安 全隐患。目前密封环端面流体动压槽的加工方法主要化学腐蚀、电火 花加工、激光加工法等，化学腐蚀要求加工材料硬度不能太高，电火 花加工产生的表面应力造成的微裂纹会使材料的强度降低，激光加工 法精度虽然比较高，但是容易产生加工裂纹和变质层，使强度大大降 低，限制了实际应用，对于机械密封环则要求更高一些，产生加工裂 纹是绝对不允许的。

发明内容：

本发明的目的是公开一种强度高、密封效果好的流体动压机械密 封静止滑动环水力几何形状研磨装置。本发明的技术方案是：一种流 体动压机械密封静止滑动环水力几何形状研磨装置，三角台架(1) 与压紧环(3)的环面由内六角头螺栓(5)把合在一起，三角台架(1) 与压紧环(3)被安装在两接触环面内的定位销(4)定位，静止滑动 环(2)套装在三角台架(1)内环面上并且静止滑动环(2)的一侧 环面与压紧环(3)下端面接触配装。

本发明的有益效果是：

(1)本发明由三角台架与压紧环、定位销、内六角头螺栓组成 机械密封静止滑动环水力几何形状研磨装置，通过调整内六角头螺栓 预紧力控制静止滑动环变形量，并配合磨床，每次完成静止滑动环密 封面三个锥度与波度的研磨与抛光，通过调整定位销位置，控制静止 滑动环密封面九个波纹面的研磨。

(2)本发明涉及到的研磨装置是针对机械密封密封副高硬度材料 的一种高精度加工方法，水力几何形状、表面光洁度工艺要求极高， 本发明巧妙的对静止滑动环的变形量进行磨削，保证了九个波度在静 环上均匀分布，波度磨削量控制在5～10微米，密封机理为流体动压 效应，μm级的浅流槽当槽深仅差几个μm时，泄漏量就会有很大的 变化。

(3)因主轴密封运行环境的特殊性，反应堆主回路系统温度293 ℃、系统压力15.16MPa、高辐射运行工况下，本研磨装置充分利用 原材料的弹性变形特性，完全避免化学腐蚀不适用硬质合金；电火花 加工放电头极其困难、产生的表面应力造成的微裂纹会使材料的强度 降低；激光加工法因高温效应，造成密封表面原材料机理的改变，严 重影响密封运行寿命，本装置完全避开了以上不利因素，在压差为 15.16MPa，转速1500r·min^-1时，静止滑动环可以将密封泄漏量控制 在约5～10L/h，运行工况下静止滑动环的设计寿命在40000小时，远 大于其它工艺加工机械密封运行寿命约10000小时。

(4)目前轴封泵用流体动压机械密封的制造市场长期被欧美发达 国家垄断，由其工艺上的先进性，我国在流体动压机械密封的设计及 制造方面处于被动状态，国内运行核电机组主泵轴密封副以及备件全 部依赖进口。静止滑动环水力几何形状研磨装置的开发将为核主泵机 械密封的国产化提供有力保障，从此摆脱受制于人的尴尬局面。

本发明工作原理：本发明的结构特点为三角台架支撑与预紧内六 角头螺栓交叉布置，充分利用螺栓预紧力(约20Nm)控制密封副的变 形量，室温控制在20～25℃，配合相应的研磨剂，同时完成密封副 三个波度与锥度的研磨与抛光，锥度的磨削量控制在5～10微米，通 过2次调整定位销安装位置，每次旋转40°，完成密封副上其余6 个波度与锥度的研磨与抛光。本发明通过调整内六角头螺栓(5)预 紧力控制静止滑动环(2)变形量，每次完成静止滑动环(2)密封面 三个锥度与波度的研磨与抛光，通过调整定位销(4)位置，控制静 止滑动环(2)九个波纹面研磨。

附图说明

图1是流体动压机械密封静止滑动环水力几何形状研磨装置剖 视图

图2是三角台架俯视图

图3是静止滑动环剖视图

图4是压紧环俯视图

具体实施方式

如图1所示一种流体动压机械密封静止滑动环水力几何形状研 磨装置，三角台架1与压紧环3的环面由内六角头螺栓5把合在一起， 如图2所示的三角台架1与压紧环3被安装在两接触环面内的定位销 4定位，如图3所示的静止滑动环2套装在三角台架1内环面上并且 静止滑动环2的一侧环面与如图4所示压紧环3下端面接触配装。本 发明通过调整内六角头螺栓5预紧力控制如图3所示的静止滑动环2 变形量，并配合磨床，每次完成密封面三个锥度与波度的研磨与抛光， 通过调整定位销4位置，控制九个波纹面研磨。在反应堆主回路系统 温度293℃、系统压力15.16MPa的运行工况下，本发明研磨出来的 密封副可以将密封泄漏量控制在约5～10L/h。