[發(fā)明專利]一種雙向旋轉(zhuǎn)的干氣密封端面槽型

無效

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• 申請日: 2013-04-16
• 公開（公告）號: CN103216626A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉正先;王牧蘇
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: F16J15/40
• 分類號: F16J15/40
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 杜文茹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)軸端面密封結(jié)構(gòu)。特別是涉及一種用于石油、化工、冶金、航空等領(lǐng)域的雙向旋轉(zhuǎn)的干氣密封端面槽型。

背景技術(shù)

干氣密封是一種利用氣體動(dòng)壓效應(yīng)，在兩個(gè)密封端面相對旋轉(zhuǎn)條件下，由其中一個(gè)密封面上的密封槽將流體泵送到兩個(gè)密封端面之間，形成氣膜并產(chǎn)生一定的壓力增加，即開啟力，使兩個(gè)密封端面在不接觸條件下達(dá)到旋轉(zhuǎn)與非旋轉(zhuǎn)部件之間的密封。干氣密封可以采用非運(yùn)行介質(zhì)的安全氣體作為密封介質(zhì)，具有運(yùn)行性能穩(wěn)定、可靠性高，泄漏量小，無環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于高溫、高壓、高速、有毒及強(qiáng)腐蝕性等苛刻環(huán)境，尤其被應(yīng)用于石油、化工、冶金、航空等領(lǐng)域的旋轉(zhuǎn)葉輪機(jī)械動(dòng)力裝置中。

干氣密封分單向和雙向兩大類。單向旋轉(zhuǎn)的干氣密封，槽型一般為典型的非對稱螺旋槽型，只滿足旋轉(zhuǎn)軸的單向旋轉(zhuǎn)要求。雙向干氣密封主要功能是為適應(yīng)雙向旋轉(zhuǎn)要求，目前的槽型有燕尾槽、八字形槽、雙列雙葉螺旋槽等槽型。從工程應(yīng)用情況看，現(xiàn)有雙向旋轉(zhuǎn)密封槽加工和制造工藝難度較大，同時(shí)在高速旋轉(zhuǎn)情況下其氣動(dòng)參數(shù)如泄漏量和開啟力還有待進(jìn)一步改善。如燕尾槽、八字形槽都具有一定的尖角，在動(dòng)環(huán)高速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，其尖角非常容易被打碎，即影響密封效果，又造成更加嚴(yán)重的摩擦。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種用于由動(dòng)環(huán)與靜環(huán)構(gòu)成的雙向旋轉(zhuǎn)的干氣密封端面槽型。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種雙向旋轉(zhuǎn)的干氣密封端面槽型，包括有動(dòng)環(huán)端面，在動(dòng)環(huán)端面上沿圓周方向均勻分布的設(shè)置有8～12個(gè)動(dòng)壓槽，每一個(gè)動(dòng)壓槽的形狀為凹形結(jié)構(gòu)，每一個(gè)動(dòng)壓槽的槽深為5-15μm。

所述的每一動(dòng)壓槽的凹進(jìn)處都嵌入有與所述的環(huán)端面為一體的中間隔離塊。

所述的動(dòng)壓槽是由：形成在動(dòng)環(huán)外圓周上的入口弧線，對稱的連接在所述入口弧線兩端的左外側(cè)弧邊和右外側(cè)弧邊，分別對應(yīng)的連接在左外側(cè)弧邊和右外側(cè)弧邊另一端且延長線與動(dòng)環(huán)內(nèi)圓周相垂直的左外側(cè)直邊和右外側(cè)直邊，分別對應(yīng)連接在左外側(cè)直邊和右外側(cè)直邊另一端且與所述的動(dòng)環(huán)外圓周以及動(dòng)環(huán)內(nèi)圓周相平行的左槽根和右槽根，以及由左槽根和右槽根另一端連接中間隔離塊的周邊所構(gòu)成的凹形結(jié)構(gòu)。

所述的左槽根和右槽根所形成圓弧的圓心與所述的動(dòng)環(huán)外圓周和動(dòng)環(huán)內(nèi)圓周的圓心為同一圓心O，其中，對應(yīng)所述的圓心O，所述的左槽根和右槽根的半徑為Rg1，左外側(cè)直邊和右外側(cè)直邊的上頂點(diǎn)距圓心O的距離為Rg2，所述動(dòng)環(huán)外圓周的半徑為Ro，所述的動(dòng)環(huán)內(nèi)圓周的半徑為Ri，并且，Ri<Rg1≤Rg2<Ro。

與環(huán)端面一體形成的中間隔離塊的頂部弧線對應(yīng)所述圓心O的半徑為Rh，所述的中間隔離塊的高度為h，所述高度h的取值范圍為0≤h≤2(R0-Rg1)/3。

形成在動(dòng)環(huán)外圓周上的入口弧線的兩端的端點(diǎn)與圓心O連線所形成的夾角B1OB2的度數(shù)為β，中間隔離塊頂部弧線的兩端的端點(diǎn)與圓心O連線所形成的夾角F1OF2的度數(shù)為θ，所述的β和θ滿足0°≤θ≤β≤12°，5°≤β≤12°。

所述的左外側(cè)弧邊和右外側(cè)弧邊是：做入口弧線的中點(diǎn)B3與動(dòng)環(huán)外圓周的圓心O連線與動(dòng)環(huán)內(nèi)圓周相交于A點(diǎn)，以點(diǎn)A為圓心、以入口弧線的左端點(diǎn)B1與A點(diǎn)的連線B1A為半徑做圓，所形成的兩個(gè)圓弧即為左外側(cè)弧邊和右外側(cè)弧邊。

所述的Rg1的數(shù)值范圍為Rg1/Ri≥1.05；Rg2的數(shù)值范圍為Rg1≤Rg2≤0.5(Rg1+R0),當(dāng)Rg1=Rg2時(shí)，C1點(diǎn)與D1點(diǎn)重合、C2點(diǎn)與D2點(diǎn)重合。

本發(fā)明的一種雙向旋轉(zhuǎn)的干氣密封端面槽型，能夠提高密封氣動(dòng)性能、簡化槽型加工難度、提高密封糟型和實(shí)際需求的匹配性，滿足現(xiàn)代工業(yè)對密封的更高要求。并且，本發(fā)明具有可雙向旋轉(zhuǎn)的特性，而且線型更流暢，避免了結(jié)構(gòu)上的尖銳頂點(diǎn)，從而減少應(yīng)力集中點(diǎn)；簡化了槽型的加工難度；槽型可實(shí)現(xiàn)系列化，滿足寬范圍的開啟力、泄漏量要求。還具有如下有益成果：

1）在正常氣膜厚度即2-4μm運(yùn)行條件下，本發(fā)明的槽型具有泄漏量小、開啟力大特點(diǎn)。

2）本發(fā)明的槽型可以通過確定中間隔離塊的大小控制泄漏量并適當(dāng)調(diào)整開啟力，具有靈活的適用范圍。

3）本發(fā)明的槽型消除了目前動(dòng)壓槽型普遍存在的局部尖銳角問題，線型簡潔流暢，簡化了制造工藝。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的動(dòng)壓槽的結(jié)構(gòu)示意圖。

1：動(dòng)環(huán)端面?????????????????????????2：動(dòng)壓槽