[發(fā)明專利]核主泵主軸機械密封波形端面靜環(huán)及其制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911307565.3
• 申請日: 2019-12-18
• 公開（公告）號: CN110883612A
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮曉東;李夢啟;楊立峰;趙鵬;梅子逸;田秀蘭;王磊
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱電氣動力裝備有限公司
• 主分類號: B24B1/00
• 分類號: B24B1/00;F16J15/34;F16J15/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種核主泵主軸機械密封波形端面靜環(huán)及其制造方法，靜環(huán)工作面由九個波形槽1和一個壩區(qū)2組成。制造時，先完成靜環(huán)工作面和基面的磨削。第一步研磨基面和工作面，并達(dá)到平面度和平行度設(shè)計值。第二步研磨工作面的第一組三個波形槽，并達(dá)到波幅設(shè)計值，同步進(jìn)行拋光第一組三個波形槽并達(dá)到波幅設(shè)計值。第三步靜環(huán)旋轉(zhuǎn)40°重復(fù)第一組工序完成第二組三個波形槽的制造。第四步靜環(huán)再次旋轉(zhuǎn)40°重復(fù)第一組工序完成第三組三個波形槽的制造。第五步拋光工作面壩區(qū)，并達(dá)到平面度設(shè)計值，拋光的工作面壩區(qū)應(yīng)達(dá)到壩區(qū)寬度值，則完成了靜環(huán)的制造。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種核主泵主軸機械密封波形端面靜環(huán)及其制造方法。

背景技術(shù)：

核主泵主軸機械密封被譽為核主泵的心臟，主要防止反應(yīng)堆冷卻劑介質(zhì)泄漏到外部造成環(huán)境污染，因此其可靠性和安全性對核電站的安全穩(wěn)定運行至關(guān)重要。核主泵機械密封多以動壓型機械密封為主，其可靠性相對更高。動壓型機械密封根據(jù)靜環(huán)表面的結(jié)構(gòu)形狀又可以分為波形淺槽、帶狀淺槽、螺旋槽、密集圓柱槽等。目前，在核電站波形端面機械密封應(yīng)用最為廣泛，不僅泄漏量小而且安全穩(wěn)定性更高，深受核電站青睞。機械密封的制造精度要求直接影響密封的制造時間和使用壽命。常用的加工方法主要有磨削加工、光刻加工、電解加工、電火花加工、超聲波加工、激光加工和復(fù)合加工等。國外墨西哥大學(xué)、國內(nèi)大連理工大學(xué)針對靜環(huán)的波形淺槽制造研制了基于三軸聯(lián)動杯形線接觸磨削原理的超精密磨削加工設(shè)備，主要通過調(diào)整磨削砂輪的運行軌跡實現(xiàn)波形淺槽的制造，表面粗糙度可達(dá)到0.54μm，這種制造方法成本較高而且波形端面的表面質(zhì)量較差。清華大學(xué)采用電火花加工了靜環(huán)波形淺槽密封端面，但該方法不僅加工時間長，積碳嚴(yán)重，而且表面粗糙度不能達(dá)到Ra≤0.4μm的要求。臺灣國立高雄應(yīng)用科技大學(xué)對碳化鎢和碳化硅材料的機械密封槽進(jìn)行了電火花加工實驗，用了不到兩個小時加工出槽深不大于3μm，Ra<0.35的氣體機械密封環(huán)的螺旋槽。南京航空航天大學(xué)提出了一種采用陰極掩模電解加工方法，可以同時在金屬基體上加工數(shù)千個到數(shù)萬個直徑幾十微米到幾百微米，深度在幾個微米到幾十微米的微小微坑，加工僅需幾秒鐘到幾分鐘，掩模可重復(fù)使用，從而極大地提高了電解加工的效率。蘭州理工大學(xué)采用激光對干氣密封端面進(jìn)行動壓槽加工，獲得加工精度較高的螺旋槽。新加坡制造技術(shù)研究所指出由于超聲波的固有的去除機制所導(dǎo)致且無法消除表層被破壞，不過采用相對較小的磨料可能使微孔加工質(zhì)量得到提高。上述各種制造工藝的缺點主要集中在效率低、環(huán)保性差、精度差、熱變形影響、表面脆裂、加工時間長、投入高或經(jīng)濟(jì)差等。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是公開一種設(shè)備投入低、產(chǎn)能高、經(jīng)濟(jì)性高、簡易高效、人員投入少、制造周期短、產(chǎn)品可靠性高的核主泵主軸機械密封波形端面靜環(huán)及其制造方法。本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種核主泵主軸機械密封波形端面靜環(huán)，靜環(huán)的工作端面由三組共九個均勻分布的相同波形淺槽(1)和一個壩區(qū)(2)組成，每個波形淺槽(1)呈半圓形狀，波形淺槽(1)余弦角為40°，每個波形淺槽外圓處與相鄰波形槽依次首尾相接，波形淺槽(1)頂部與壩區(qū)(2)相連接，壩區(qū)(2)為平面。

一種核主泵主軸機械密封波形端面靜環(huán)的制造方法，

1)完成靜環(huán)工作面和基面的磨削，工作面和基面磨平滿足形位公差要求后，轉(zhuǎn)入研磨工序；

2)第一步為研磨靜環(huán)基面和工作面，為達(dá)到研磨面平面度要求，先進(jìn)行平面研磨機鑄鐵盤平面調(diào)整，通過壓緊研磨機盤芯處六角螺釘，結(jié)合使用工具環(huán)研磨鑄鐵盤，直到平面度小于0.5μm，然后開始研磨靜環(huán)基面和工作面，直到平面度小于0.5μm；