[发明专利]机械密封件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及密封件，特别是涉及用于旋转机械中的机械密封件。

背景技术

机械密封件用于各种旋转轴装置，在包括鼓风机、压缩机、真空泵、膨胀器和热气通路组件等等。通过在例如工作室和外界环境之间或在压缩机或涡轮的两个连续级之间设置隔板，这些密封件防止流体(气体或液体)从容纳有旋转轴的工作室泄漏或使其减到最少。

一种这样的机械面密封件是螺旋槽密封件，其中螺旋形凹槽区域设置在一对相对密封面中的一个密封面上。当密封面之一相对于另一个旋转时，由于流体力的作用，流体受迫通过凹槽流向密封面的非凹槽部分。在某一取决于密封件设计的速度下，由于这种泵送作用，流体压力将这两个密封面分离一精确量。密封面的非凹槽部分起到密封挡板的作用，以便为流体泄漏提供阻力及保持均匀的流体压力。该对相对密封面中的一个密封面可弹簧加载，从而通过保证施加作用力以阻止这两个密封面的分离以及将密封面间的缝隙减到最少，以给流体泄漏提供附加的阻力。

当转速过低时(例如，在安装有螺旋槽密封件的装置开动和关闭期间)，没有形成足够的压力以分离密封面。结果，密封面之间发生接触，尽管是短暂的，但可足以在密封面处由于摩擦热和磨损而产生微裂缝、颗粒拔离和/或颗粒粉化。这些缺陷的浓度由于反复接触和/或在正常工作条件(即转速)期间产生的周向应力与离心应力而增大，这导致密封件失效以及密封壳体和/或使用密封件的装置的最终失效。

之前延长密封件寿命的努力集中在增加硬度、增加抗裂缝性、减少摩擦、使接触次数减到最少等等。现在，许多密封面由高性能碳化物制成(例如碳化钨、碳化硅等等，及它们的各种形式)，以代替氧化物或金属。然而，许多这样的密封件受到厚度的限制，所以不能经受它们在使用寿命期间所遭受的磨损状况。因此，尽管已经获得改善，但是在本领域仍然需要改进的机械密封件。

发明内容

一种机械密封件包括一对相对的密封表面，其中该对密封面中的至少一个密封面包括布置于基底上的一多层涂层，其中，该多层涂层包括相异层(distinctlayers)的周期性重复。

在另一个实施例中，该机械密封件包括一对相对的密封面，其中该对密封面中的至少一个密封面包括布置于基底上的一多层涂层，其中，该多层涂层包括一种组合物的多个层，并且其中，该组合物中没有任何两个相邻层包含相同比例的组合物组分。

一种方法，包括将多层涂层布置到基底上以形成非接触式机械密封件的一对相对密封面中的至少一个密封面。

上述描述及其他特征由下列附图和具体实施方式举例说明。

附图说明

现在参考附图，所述附图是示例性的实施例，并且其中相同的元件以相同的编号标注：

图1是非接触式机械密封面的一部分的纵向截面图；和

图2是具有螺旋形凹槽的非接触式机械密封面的示意图。

10-密封面 12-基底 14-多层涂层 16-粘合层 18-涂层 20-涂层 22-涂层 24-涂层 26-涂层 28-低摩擦层 30-固体润滑层 32-螺旋形凹槽

具体实施方式

此处公开了机械密封件及其制造方法。在示例性实施例中，机械密封件是非接触式机械密封件。术语＂非接触式＂在此使用以描述密封件时具有其领域公认的含义(即：在使用该密封件的装置的工作期间，在相对密封面之间某个点处有由压力产生的分离)。转速(相对密封面之间的分离以这样的速度出现)也与密封面的表面光洁度有关。随着时间的流逝，当密封表面老化时，需要高转速以用于分离，从而导致当密封面的表面接触时在它们上面产生更多的热量和磨损。与现有技术相比，在此公开的密封件和方法总体上基于包括多层涂层的至少一个密封面。多层涂层的使用有益地产生硬的耐磨密封面，该密封面减少了摩擦并且减少了与磨损相关的微裂缝形成。这些特征最终导致密封件和装置的寿命延长。

而且，术语＂第一＂、＂第二＂等等，并不表示任何次序、数量、或重要性，而是用于区分一个元件与另一个元件；并且术语＂该＂、＂一＂和＂一个＂并不表示数量限制，而是表示存在至少一个所引用的部件。用于与数量相关的修饰语＂大约＂包括所述值，并且具有根据上下文表述的含义(例如，包括与特定量测量有关的误差度)。此外，描述相同数量或物理特性的所有范围包括所述端点并且可独立地组合。