[发明专利]一种具有减少微生物黏附功能的微凸体簇表面机械密封

说明书

具有减少微生物黏附功能的微凸体簇表面机械密封，包括静环、动环，静环是圆柱形的大环和圆柱形的小环同轴叠加的带台阶的中空圆柱体，小环的端面形成密封面，大环的端面有环形肩面；动环端面包括内侧的第一环形面和外侧的第二环形面，第一环形面与小环的端面贴合形成密封面；大环的侧面邻近密封面的上半部分、小环的侧面、环形肩面、第二环形面、动环的侧面设有微凸体簇；微凸体簇由若干相互平行且等间距的等宽微柱构成，每个微柱由长方形和长方形端部的半圆形构成，微柱的长轴与短轴相互垂直，微柱的短轴位于微凸体簇的中轴线上；相邻的微凸体簇之间形状互补。本发明减少生物在邻近密封面周边的黏附，强化密封环的散热，提高抗腐蚀能力和可靠性。

技术领域

本发明涉及一种具有减少微生物腐蚀功能的端面机械密封结构，特别适用于各种海洋领域低泄漏量的旋转机械转轴的轴端密封装置。

背景技术

海洋环境相对陆地有着许多的特殊性，所以应用在海工装备中的机械密封的工况更加恶劣。特别是海洋生物污损问题给应用在海工装备中的机械密封带来了许多危害，海洋污损生物容易附着在机械密封的摩擦副上，会加速密封端面的腐蚀和磨损，从而导致机械密封泄漏量增大，使用寿命缩短，严重时会使机械密封失效。针对这种情况，有必要研究一种防止海洋污损生物附着、减少微生物腐蚀的机械密封装置，使机械密封在运行过程中受腐蚀的影响降到最低，从而减少泄漏量，延长其使用寿命。

目前，有许多研究表明大型海洋动物鲨鱼表皮有着复杂的表面形貌结构，这些生物表面的形貌结构能够有效阻止或抑制生物附着。根据鲨鱼防护海底生物附着的机理，Brennan等人、Scardino和De Nys及Magin等人利用刻蚀翻模的方法研制出Sharklet AFTM微结构材料，证明可以有效地防止藻类、藤壶等污损海洋生物附着，并且其附着率降低了85％左右。而螺旋式周向槽由于其连续性，其周向槽作为推进装置与介质发生能量交换，产生泵送作用，所产生的泵送压头与被密封介质的压力平衡，有效地阻止了泄漏。

根据鲨鱼皮表面形貌结构仿海洋污损生物附着的机理和周向槽的机理，可以设计一种具有减少微生物腐蚀功能的端面机械密封结构，从而防止或抑制海洋生物附着，达到延长使用寿命的目的。

发明内容

针对目前应用海洋的端面密封容易受到海洋污损生物附着的缺陷或不足，本发明提供了一种减少微生物腐蚀、泄漏量少、稳定性好和可靠性高的具有减少微生物黏附功能的端面机械密封结构。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种具有减少微生物黏附功能的微凸体簇表面机械密封，包括静环(1)和动环(3)，所述静环(1)的端面和动环(3)的端面贴紧配合构成密封面(9)，其特征在于：

静环(1)是圆柱形的大环(4)和圆柱形的小环(5)同轴叠加的带台阶的中空圆柱体，小环(5)的端面形成密封面(9)，大环(4)连接小环(5)的端面形成一环形肩面(10)；动环(3)是中空的圆柱体，动环(3)端面包括内侧的第一环形面和外侧的第二环形面，其中第一环形面与小环(5)的端面贴合形成密封面(9)；

大环(4)的侧面邻近密封面(9)的上半部分设有第一微凸体簇(6a)，小环(5)的侧面设有第二微凸体簇(6b)，环形肩面(10)上设有第三微凸体簇(6c)，动环(3)端面上的第二环形面设有第四微凸体簇(6d)，动环(3)的侧面设有第五微凸体簇(6e)；

各微凸体簇均由若干相互平行且等间距的等宽微柱(2)构成，每个微柱(2)由长方形和长方形端部的半圆形构成，微柱(2)的长轴与短轴相互垂直，微柱(2)的短轴位于微凸体簇的中轴线上；相邻的微凸体簇之间形状互补；

第一微凸体簇(6a)和第二微凸体簇(6b)的形状和结构相同，第一微凸体簇(6a)和第二微凸体簇(6b)的中轴线与静环(1)的中轴线沿转轴的旋转方向成给定角度α；