[發(fā)明專利]一種密封環(huán)加工預(yù)變形力加載夾具及其加載方式

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210514378.4
• 申請日: 2012-12-03
• 公開（公告）號: CN103029037A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 戴恒震;周平;金洙吉;康仁科
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: B24B37/30
• 分類號: B24B37/30
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 關(guān)慧貞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種研磨加工隨行夾具，特別針對波紋面密封環(huán)加工中預(yù)變形力的加載方式及其加載夾具結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

機械密封環(huán)廣泛應(yīng)用于如核主泵及壓縮機等旋轉(zhuǎn)機械，防止液體及氣體泄露，而波紋面密封環(huán)可以在保證額定動靜態(tài)載荷的情況下使其液體泄漏量降到最小。在核電中的核主泵是通過靜密封環(huán)和動密封環(huán)的密封面緊密貼合來進(jìn)行密封的，由于所密封的冷卻劑是具有放射性、含硼、有毒的高溫高壓水，為了保證冷卻劑無外泄漏和滿足極端環(huán)境下60年的超長使役要求，動密封環(huán)和靜密封環(huán)必須具有極高的加工精度、極高的耐磨損抗腐蝕能力和極高的可靠性。

對于波紋面密封環(huán)，密封環(huán)的密封面由平的密封壩面和沿周向均勻分布的波紋面組成，密封面上產(chǎn)生周向波度和徑向錐度，工作時沿圓周方向形成若干個波峰波谷，波幅約為微米級甚至亞微米級，產(chǎn)生流體動壓效應(yīng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，密封環(huán)的表面粗糙度Ra需要小于0.05μm，且要求表面及亞表面無缺陷。

目前，密封環(huán)常用的加工工藝過程為先用金剛石砂輪磨削或研磨然后再進(jìn)行拋光，為了方便加工出波紋面，可以采用反變形方法預(yù)先給密封環(huán)坯加力，使其變形，磨削或研磨工藝加工平面的方法，將變形的表面加工平，再去除變形力使其恢復(fù)彈性變形?從而得到所需的波紋面。

這種加工方法可以在1999年9月7日公開的美國專利（專利號US005947481）查到，發(fā)明人為?Lionel?A.Young.?為了用加工平面的方法得到密封環(huán)波紋面，就要加力使原來平面密封環(huán)坯變形成要得到的波紋面的鏡像，用研磨或磨削加工方法將的變形面磨平。設(shè)定的變形力來源于一個剛性外圈上均勻分布的頂塊（如圖2）及剛性外圈與密封環(huán)坯的溫度差，在加熱剛性外圈后，將密封環(huán)坯放入剛性外圈內(nèi)，當(dāng)溫度趨于相等時剛性外圈冷收，密封環(huán)坯圈熱漲，使剛性外圈上的頂塊接觸密封環(huán)坯的外邊緣上，形成作用力，壓迫密封環(huán)坯外圓柱面不同點形成扭矩，使其周向扭曲變形。?

這種方法原理可行，但要獲得接近剛性外圈，必然要求其尺寸足夠大，與密封環(huán)坯的接觸狀態(tài)必須一致，否則調(diào)節(jié)困難，加工精度要求高，當(dāng)溫度趨于平均后，產(chǎn)生了溫度力，密封環(huán)坯加工好后卸下困難，另外用純擠壓力使其發(fā)生波浪式扭轉(zhuǎn)的程度有限，作用點應(yīng)力集中，要達(dá)到實用化，需要改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對這種加載方式存在的缺陷，為了便于實際加載，提高扭轉(zhuǎn)變形的效果，本發(fā)明提出了一種新型密封環(huán)坯預(yù)變形力加載夾具。利用該夾具使密封環(huán)坯處于合理的變形狀態(tài)，利用平面研磨機床，就可以加工出波紋面密封環(huán)。

該加載夾具包括底盤、長杠桿臂、短杠桿臂、上推螺釘、下拉螺釘和緊固螺釘，根據(jù)密封環(huán)波紋數(shù)量設(shè)置若干個長杠桿臂、短杠桿臂、上推螺栓、下拉螺栓和緊固螺釘。長杠桿臂及短杠桿臂由上部的帶弧形槽的方形梁、中部的柔性鉸鏈及下部的固定端構(gòu)成。長杠桿臂及短杠桿臂的下部的固定端與底盤環(huán)槽緊配合，均勻圓周分布于底盤上，用緊固螺釘固定，下拉螺栓穿過長杠桿臂上的光孔，與底盤的螺紋孔旋合，上推螺栓與短杠桿臂上的螺紋孔旋合，其伸出的下端部與底盤接觸。被加工的密封環(huán)坯安裝在長杠桿臂及短杠桿臂的弧形槽中，好像被多雙手握住，處于被夾持狀態(tài)，弧形槽與密封環(huán)坯的內(nèi)外圓柱面之間采用間隙配合。

通過旋轉(zhuǎn)上推螺栓頂緊底盤，可以使短杠桿臂產(chǎn)生逆時針擺動，由于所夾持的密封環(huán)坯的內(nèi)外圓柱面同時受到力偶的作用，使密封環(huán)坯部分外翻變形，旋轉(zhuǎn)下拉螺栓拉動長杠桿臂使其擺動，所夾持的密封環(huán)坯部分會內(nèi)翻變形，相間排列的長短杠桿臂加載就會使密封環(huán)坯出現(xiàn)波紋面變形。

長杠桿臂及短杠桿臂采用柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)不但能夠保證定位精度，而且便于各杠桿臂在水平面內(nèi)調(diào)整位置，以便密封環(huán)坯輕松裝入其環(huán)形槽內(nèi)。將杠桿臂設(shè)計成兩種長度，可以充分利用空間使下拉的長杠桿臂盡量長，以提高調(diào)解精度。采用夾持方式加載相比單純擠壓密封環(huán)坯外圓柱面不同點可產(chǎn)生更大的扭矩，密封環(huán)坯易于產(chǎn)生波紋面，且應(yīng)力集中小。通過螺釘調(diào)節(jié)密封環(huán)坯的變形程度及拆裝狀態(tài)，方便了實際使用，性能穩(wěn)定可靠。

附圖說明

圖1為波紋面密封環(huán)結(jié)構(gòu)。

圖2為密封環(huán)坯與剛性外圈的裝配方式。

圖3?(a)為密封環(huán)坯加工隨行夾具剖視圖。

圖3?(b)為密封環(huán)坯加工隨行夾具俯視圖。

圖4(a)為杠桿臂的剖視圖。

圖4(b)為杠桿臂的俯視圖。

圖5為本發(fā)明的軸測圖。

圖中：122密封環(huán)坯，104剛性外圈，138上頂塊，140下頂塊；