[发明专利]一种泵用增效减漏密封环设计方法

权利要求书

1.一种泵用增效减漏密封环设计方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤S1，利用密封环内流体的轴向和周向速度方程，即二维流线方程，设计出微沟槽的型线，对泵做全流场模拟计算出密封环泄漏量q，密封环内流体轴向速度：

其中，v_z是密封环内流体轴向速度；q是密封环泄漏量；A是密封环横截面面积；r₁是密封环内圆半径；r₂是密封环外圆半径；

密封环内流体周向速度：

其中，ω是密封环内流体周向速度，单位rad/s，随着径向坐标r变化；r为径向坐标，单位m；ω₁为内径流体周向速度；ω₂为密封环外径流体周向速度。径向坐标r的取值范围是r₁≤r≤r₂；

选取径向坐标r₃，将r＝r₃代入式(3)，得到径向坐标r₃处的流体周向速度ω₃，r₃的取值范围是r₁≤r₃≤r₂。ω₃用来构造微沟槽的型线；

选取时间步Δt，微沟槽型线计算公式如下：

θⁿ＝θ^n-1+ω₃EΔt (4)

zⁿ＝z^n-1+v_zEΔt (5)

z⁰＝0 (6)

θ⁰＝0 (7)

其中，z是轴向坐标，θ是极角，利用式(3)，计算出式(4)中的ω₃；利用式(1)、式(2)，计算出式(5)中的v_z；通过式(4)和(5)的不断迭代累加，直至zⁿ≥l，l为密封环长度，单位m，就可以得到n+1或n个微沟槽型线空间坐标点(θ，z，r)；描绘出密封环内微沟槽的型线，如果选择在密封环内圆上开设微沟槽，则密封环内圆上微沟槽的型线坐标点是(θ，z，r₁)；如果选择在密封环外圆上开设微沟槽，则密封环外圆上微沟槽的型线坐标点是(θ，z，r₂)；如果选择在密封环内圆和外圆上都开设微沟槽，则密封环内圆和外圆上微沟槽的型线坐标点是分别是(θ，z，r₁)和(θ，z，r₂)；

步骤S2，确定微沟槽横截面形状，选取微沟槽横截面深度系数C₁，则微沟槽横截面深度h＝C₁E(r₂-r₁)，选取微沟槽横截面弧长系数C₂，则微沟槽横截面弧长s＝C₂·(r₂-r₁)，选取微沟槽数量N；

步骤S3，加工微沟槽并喷涂弹性材料，根据步骤S1中的微沟槽型线坐标点和步骤S2中的横截面参数，在密封环内圆或外圆或内圆和外圆上加工出微沟槽，然后喷涂弹性材料。

2.根据权利要求1所述的一种泵用增效减漏密封环设计方法，其特征在于，密封环呈圆柱型，微沟槽型线设计成螺旋向上状。

3.根据权利要求1所述的一种泵用增效减漏密封环设计方法，其特征在于，微沟槽横截面形状为三角形、矩形、半圆形。

4.根据权利要求1所述的一种泵用增效减漏密封环设计方法，其特征在于，微沟槽横截面深度系数C₁的取值范围是0＜C₁≤2。

5.根据权利要求1所述的一种泵用增效减漏密封环设计方法，其特征在于，横截面形状参数C₂的取值范围是0＜C₂≤3。