[發明專利]一種新型高穩定錯位三氣楔密封結構

無效

• 申請號: 201310019169.7
• 申請日: 2013-01-18
• 公開（公告）號: CN103047418A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 孫丹;艾延廷;肖忠會;王學軍;鄭鐵生
• 申請（專利權）人: 沈陽航空航天大學
• 主分類號: F16J15/40
• 分類號: F16J15/40
• 代理公司: 沈陽維特專利商標事務所(普通合伙) 21229
• 代理人: 甄玉荃

技術領域：本發明涉及一種應用于旋轉機械中的密封結構，尤其涉及一種新型高穩定錯位三氣楔密封結構。

背景技術：密封結構是航空發動機、汽輪機、壓縮機等旋轉機械的關鍵部件，密封結構在抑制旋轉機械流體泄露的同時還會產生氣流激振力，影響轉子穩定性。隨著旋轉機械工作介質參數的不斷提高，由密封結構產生的氣流力所引起的氣流激振問題越來越突出。

密封動力學原理與動壓滑動軸承作用原理相似。密封結構氣膜間隙具備了形成動壓氣膜的必要條件：①轉子與靜子之間形成楔形間隙；②轉子與靜子之間連續充滿粘性液體；③轉子與靜子之間有相對運動速度。密封結構間隙氣流力產生的氣流激振現象與滑動軸承間隙油膜力產生的油膜振蕩現象有共同點：①都是旋轉機械微小間隙流體產生，均屬于流體激振；②流體激振原理相同，都是由切向流體激振力使得轉子渦動，當渦動頻率與轉子固有頻率接近時，產生流體激振；③振動現象相同，都屬于自激振動，使得旋轉機械產生低頻振動。對滑動軸承而言，軸承形式對穩定性的影響很大，圓柱滑動軸承的穩定性較差，為了提高軸承的工作穩定性，常把軸承做成多油楔形狀，和傳統圓柱滑動軸承的單油楔軸承相比，多油楔滑動軸承建立了附加的流體動壓，提高了抗失穩裕度，錯位三油楔滑動軸承是典型的多油楔滑動軸承，在工程設計中被廣泛應用。

近年來，為提高密封的穩定性，減小氣流激振力，人們在傳統迷宮密封的基礎上，通過改變密封本身的結構提出了蜂窩、反旋流、阻尼、袋式等新型密封型式，取得了一定的效果。但密封結構型式的不斷改進導致結構越來越復雜，容易產生由于摩擦引起的不穩定振動故障。上述形式的密封結構雖然機理不完全相同，但本質上都屬于圓形密封結構，即密封沿周向結構均為圓形。對于圓形密封而言，氣流在偏心轉子與定子之間的楔形間隙內所產生的氣體軸承效應是導致密封氣流激振的重要因素。因此，氣流激振問題不可能得到根本解決。

發明內容：針對上述現有技術的不足，本發明提供了一種新型高穩定錯位三氣楔密封結構。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種新型高穩定錯位三氣楔密封結構,包括密封套和密封體，密封體固定在密封套上，密封體上有周向的迷宮密封齒，密封齒分為三段等長圓弧結構，這三段圓弧的包角小于120゜，三段圓弧分別以圓弧中點A，B,C順時針旋轉一定角度，使得各段圓弧間均有一錯位距離ε，以增大楔形間隙的收斂程度，增強密封氣楔壓力。錯位后三段圓弧的圓心分別為O₁、O₂、O₃，且各段圓弧的圓心距離密封幾何中心位置的距離均為δ。其中，0＜ε＜R-r，0＜δ＜R-r，R為三段圓弧的半徑，r為轉子的半徑，轉子的圓心為O，轉子的轉速為ω。

本發明借鑒錯位三油楔滑動軸承的思想，不改變傳統圓形密封的整體結構，將傳統的圓形密封結構設計成為錯位三氣楔密封結構，其主要優點如下：

1、結構簡單，任何固定式密封如迷宮密封、蜂窩密封、刷式密封等都可以據此改變為相應的錯位三氣楔迷宮密封、錯位三氣楔蜂窩密封、錯位三氣楔刷式密封等；

2、與傳統圓形密封相比，錯位三氣楔密封在工作中形成上下三個氣楔，形成三個動壓氣膜，錯位式密封結構增大氣楔收斂程度，增加了動壓氣膜的約束，提高了密封的氣膜剛度，有助于提高穩定性，提高密封的抗氣流激振能力。

附圖說明：

圖1是本發明的結構示意圖。

圖2是錯位三氣楔密封結構周向局部視圖。

圖3是錯位三氣楔密封結構軸向局部試圖。

圖中：1-密封齒圓弧1；2-密封齒圓弧2；3-密封齒圓弧3；4-氣膜；5-轉子；6-密封套；7-T型槽；8-密封體；9-密封齒。

具體實施方式：

如圖1-圖3所示，一種新型高穩定錯位三氣楔密封結構，包括密封套6，T型槽7和密封體8，密封套6內設有T型槽7，密封體8通過在圓周方向向上T型槽7與密封套6固定在一起，密封體8上有周向的迷宮密封齒9，密封齒9與轉子5之間形成氣膜4，密封齒9分為三段等長錯位式圓弧結構：第一密封齒圓弧1、第二密封齒圓弧2、第三密封齒圓弧3，這三段圓弧的包角小于120゜，三段圓弧分別以圓弧中點A，B,C順時針旋轉一定角度，使得各段圓弧間均有一錯位距離ε，以增大楔形間隙的收斂程度，增強密封氣楔壓力。錯位后圓弧1的圓心為O₁，圓弧2的圓心為O₂，圓弧3的圓心為O₃，三段圓弧的圓心距離密封幾何中心位置的距離均為δ，其中0＜δ＜R-r，0＜δ＜R-r，R為三段圓弧的半徑，r為轉子的半徑，轉子的圓心為O，轉子的轉速為ω。