[發明專利]三維似羽毛織構底面型槽氣體端面密封結構

有效

• 申請號: 200910102184.1
• 申請日: 2009-08-20
• 公開（公告）號: CN101644333A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發明（設計）人: 彭旭東;李紀云;白少先;盛頌恩
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: F16J15/34
• 分類號: F16J15/34
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司
• 代理人: 王 兵;黃美娟

技術領域

本發明涉及一種旋轉式流體機械的氣體端面機械密封結構，特別涉及一種由具有似羽毛織構底面特征的泵汲槽和螺旋槽組成的三維型槽氣體端面密封結構，適用于包括各種類型壓縮機、反應釜、泵等旋轉式流體機械的旋轉軸。

背景技術

公知的流體動壓或靜壓或動靜壓結合型機械端面密封，還存在一些不足之處，例如螺旋槽流體動壓型端面密封(見美國科技雜志Lubrication?Engineering，1990，46(9)：pp607；美國專利USA?Patent5702110、7144016和20020093141，世界專利WO9506212以及中國專利90101737.X、96108614.9、98219179、01102213.2、02132978.8和02146449.9)，其端面結構主要由兩部分組成，即沿周向均勻分布的數個螺旋槽和與槽根部緊密連接的密封壩，同時端面上設有雙環帶、八字槽、人字槽、樅樹槽、或雙螺旋角三維螺旋槽，盡管這些螺旋槽干式氣體端面密封具有較低的摩擦功耗，端面升舉能力也較強，特別是雙螺旋角螺旋槽氣體端面密封，其氣膜剛度和可靠性相比于等深、等螺旋角的螺旋槽密封優勢更明顯。但是，總的來說，干式氣體端面密封技術目前仍然存在氣膜剛度不夠大，端面開啟特性優勢不明顯，泄漏量不可控，低速運行性能較差，難以適應操作條件急劇變化或高操作參數的情況，因此存在抗干擾能力不強、易發生干磨以及在高參數條件下耐壓能力不強、泄漏量較大且難以控制等不足，從而導致在一定的操作條件下，端面間氣體膜厚不足，或氣膜剛度不足以抵抗外界干擾，導致密封裝置運行不穩定，泄漏量超標或不達要求。

發明內容

為了克服干式氣體端面密封已有技術中端面氣膜開啟能力不能適應更寬的操作條件范圍、易發生干磨、動壓效果不夠強以及高參數條件下泄漏量較大、耐壓能力不強、穩定性較差的不足，本發明提供一種端面流體動壓效果好、啟動和停車性能好、抗咬合能力強、泄漏量小、耐壓性能優異、適用于高參數操作條件的三維似羽毛織構底面型槽氣體端面密封結構。

本發明的技術方案是：

一種三維似羽毛織構底面型槽氣體端面密封結構，包括機械端面密封的動環、靜環和其它相關零件組成，所述動環的密封端面和靜環的密封端面相互貼合構成圓環形密封端面，所述圓環形密封端面的一側為高壓側即上游，所述圓環形密封端面的另一側為低壓側即下游，動環的密封端面相對靜環的密封端面產生旋轉，所述動環和靜環的密封端面的至少一個上設有多個用于氣體端面密封的三維型槽，所述的三維型槽在密封端面上呈周期性排布，沿環面中心對稱分布，所述三維型槽之間的非開槽區域構成密封堰，其特征在于：所述三維型槽由具有似羽毛織構特征底面的泵汲槽和螺旋槽組成，所述的泵汲槽是沿徑向分布，所述泵汲槽位于密封端面的上游，所述泵汲槽的深度從上游至下游逐漸變淺；所述泵汲槽與螺旋槽相連接，所述螺旋槽的迎風側壁的螺旋線的螺旋角大于背風側壁的螺旋線的螺旋角，所述螺旋槽的深度從上游至下游逐漸變淺；在所述螺旋槽的下游還設有一連續的平面環帶密封壩。

進一步，所述三維型槽的基礎底面的最小深度h₀：0≤h₀≤5μm；所述似羽毛織構的數量n：0≤n＜∞，所述似羽毛織構的深度h₁：1.5μm≤h₁≤30μm；所述似羽毛織構的長軸和短軸的長度比γ：1.0≤γ≤18，所述長軸與來流方向平行，所述短軸與來流方向垂直，且靠近來流方向的織構γ值較小，1.0≤γ≤2.0，遠離來流方向的織構γ值較大，2.0＜γ≤18；所述泵汲槽的深度h₂＝0～150μm；所述螺旋槽與端面上游即高壓側的最小徑向距離l₂：l₂＝0.05W，所述螺旋槽與下游即低壓側的最大徑向距離l₃：l₃＝7W/9，W為密封端面寬度，所述螺旋槽的深度h₃＝0～150μm。

進一步，所述泵汲槽兩側的徑向長度有差異，長側壁長度是短側壁長度的1～4倍。

進一步，所述螺旋槽在相同半徑處的深度沿型槽開槽面的旋轉方向逐漸變深。

進一步，所述螺旋槽是沿其與所述泵汲槽連接處對稱分布的雙向槽。

或者，所述螺旋槽是沿其與所述泵汲槽連接處單向分布的單向槽。