一种新型密封机构的水力设计方法.pdf

本发明是一种新型密封机构，解决传统的过流机构随着流量的增加而出现密封问题，本发明的中心思想就是让过两流部件的连接处之间密封性随着流体流量的增加而加强，以解决其大流量时的泄漏问题。其工作原理是密封装置与管路以螺栓的形式进行连接，当流体通过时，流体给密封装置一个转矩，使密封装置旋转向连接处运动，而密封装置的一端有橡胶圈，随着密封装置的旋转运动，密封装置挤压橡胶圈，从而起到密封的作用，而且流量越大，其密封性越好。

权利要求书
1.  一种新型密封装置的水力设计方法，该密封装置主要由管路(1)，橡胶圈(2)，密封装置(3)组成，其主要特征在于：该密封装置的几何参数螺旋叶片数满足以下关系：

z 1.5～2.3 2.3～3.3 3.3～4.3 4.3～5.3 5.3～6.3 ≥6.3 z0 2 3 4 5 6 7
式中，z—密封装置螺旋叶叶片数计算值；
z0—密封装置螺旋叶叶片数取整值；
Q—通过密封装置的设计流量，m3/h；
Dm—密封装置外径，mm；
k—密封装置结构的几何参数，k＝0.7～1.0。

2.  如权利要求1所述的一种新型密封装置的水力设计方法，其特征在于：密封装置结构的几何参数满足以下关系：
k＝0.7～0.8，主要考虑水力损失；
k＝0.8～0.9，兼顾水力损失与密封性；
k＝0.9～1.0，主要考虑密封性；
式中，k—密封装置结构的几何参数。

3.  如权利要求1所述的一种新型密封装置的水力设计方法，其特征在于：密封装置结构的几何参数螺旋叶片进口角满足以下关系：
β1＝β′1+Δβ
Δβ＝0°～5°，从螺旋叶片根部向中心轴方向逐渐增大；

式中，β1—叶片进口角,°；
β1′—叶片进口液流角，°；
Δβ—叶片扩散修正角，°；
μ—密封装置与管路螺纹之间的摩擦系数。

4.  如权利要求1所述的一种新型密封装置的水力设计方法，其特征在于：该密封装置(3)和管路(1)的螺纹截面形状采用矩形螺纹、梯形螺纹或锯齿螺纹；采用多线螺纹的形式，通常(2～4线)；其螺纹升角θ满足以下关系：
θ＝(0.90-0.99)arctanμ
式中，θ—密封装置的螺纹升角；
μ—密封装置与管路螺纹之间的摩擦系数。

5.  如权利要求1所述的一种新型密封装置的水力设计方法，其特征在于：该密封装置结构的几何参数螺旋叶片宽度满足以下关系：

式中，h—密封装置螺旋叶片的宽度；
Q—通过密封装置的设计流量，m3/h；
Q0—直径为Dm的管道的经济流量，m3/h。

说明书一种新型密封机构的水力设计方法
技术领域
本发明主要是安置在流体输送装置的零部件连接处，其密封性随着输送流体流量的增加而加强，从 而解决某些管道等连接的泄漏问题，大大提高安全性。
背景技术
保持机械零件正常工作的必要环境。密封是防止流体或固体微粒从相邻结合面间泄漏以及防止外界杂 质如灰尘与水分等侵入机器设备内部的零部件或措施，保持机械零件正常工作的必要环境。某些场合，密 封的可靠程度尤为重要，比如飞机和航天器上的密封，毒气、毒液储罐，易燃、易爆气体储罐等的密封。 造成泄漏的基本原因是密封部位内外两侧的压力差或浓度差使流体流动，以及密封面上有间隙，使流体溢 出。对于不同类型的密封，作用原理有所不同。然而我们常用的运送流体的管道和一些过流的工作机构零 部件的连接处经常会随着输送流体流量的增加而出现密封问题，出现泄漏，某些场合会产生重大危险。因 此亟需设计出一种新的密封机构来解决这些泄漏问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种新型密封装置的水力设计方法。其工作原理是密封装置与管路以 螺栓的形式进行连接，当流体通过时，流体给密封装置一个转矩，使密封装置旋转向连接处运动，而密封 装置的一端有橡胶圈，随着密封装置的旋转运动，密封装置挤压橡胶圈，从而起到密封的作用，而且流量 越大，其密封性越好。
实现上述目的所采用的设计方法：
1.螺旋叶片数
螺旋叶片数的计算公式
z = k ( 4 + D m 2 354 Q ) 0.5 ; ]]>
z 1.5～2.3 2.3～3.3 3.3～4.3 4.3～5.3 5.3～6.3 ≥6.3 z0 2 3 4 5 6 7
式中，z—密封装置螺旋叶叶片数计算值；
z0—密封装置螺旋叶叶片数取整值；
Q—通过密封装置的设计流量，m3/h；
Dm—密封装置外径，mm；
k—密封装置结构的几何参数，k＝0.7～1.0；
2.叶片进口角
叶片进口角计算公式
β1＝β1'+Δβ
Δβ＝0°～5°，从螺旋叶片根部向中心轴方向逐渐增大；
β 1 ′ = arctan ( 1 3 μ ) ]]>
式中，β1—叶片进口角,°；
β1'—叶片进口液流角，°；
Δβ—叶片扩散修正角，°；
μ—密封装置与管路螺纹之间的摩擦系数；
3.密封装置连接螺纹的设计
该密封装置(3)和管路(1)的螺纹截面形状采用矩形螺纹、梯形螺纹或锯齿螺纹；采用多线螺纹的 形式，通常(2～4线)；螺纹升角θ的计算公式：
θ＝(0.90-0.99)arctanμ
式中，θ—密封装置的螺纹升角；
μ—密封装置与管路螺纹之间的摩擦系数；
4.螺旋叶片宽度的设计
螺旋叶片宽度计算公式
h = 0.2 ( 1 + Q 0 - Q Q 0 ) D m ]]>
式中，h—密封装置螺旋叶片的宽度；
Q—通过密封装置的设计流量，m3/h；
Q0—直径为Dm的管道的经济流量，m3/h；
本发明的有益效果是：该密封机构采用全新的设计，改善传统的过流机构随着流量的增加而出现密封 问题，该密封机构随着流体流量的增加其密封性也随之加强，可以解决大流量时的泄漏问题。
附图说明
图1为本发明安装的整体结构示意图；
图2为本发明的三维结构图；
图3为本发明密封机构的整体结构示意图；
图4为本发明管路的局部放大图；
具体实施方式
参照附图1所示，将密封机构安装在管路上工作，以螺纹形式进行连接，密封机构完全安装在管路 内，且管路(4)内径小于等于密封机构内径；参照附图1、3、4所示，该密封机构主要由管路(1)，橡 胶圈(2)，密封装置(3)组成。本发明通过以下几个关系式来确定螺旋叶片数、螺旋叶片进口角、螺纹 升角、螺旋叶片宽度。
计算螺旋叶片数 z = k ( 4 + D m 2 354 Q ) 0.5 ; ]]>
z 1.5～2.3 2.3～3.3 3.3～4.3 4.3～5.3 5.3～6.3 ≥6.3 z0 2 3 4 5 6 7
计算螺旋叶片进口角β1＝β1'+Δβ
Δβ＝0°～5°，从螺旋叶片根部向中心轴方向逐渐增大；
β 1 ′ = arctan ( 1 3 μ ) ]]>
计算螺纹升角θ的计算θ＝(0.90-0.99)arctanμ
计算螺旋叶片宽度 h = 0.2 ( 1 + Q 0 - Q Q 0 ) D m ]]>