[發明專利]仿鳥翼型多通道槽端面密封結構

有效

• 申請號: 201310372585.5
• 申請日: 2013-08-23
• 公開（公告）號: CN103470773A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 彭旭東;張風云;白少先;李紀云;孟祥鎧
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: F16J15/40
• 分類號: F16J15/40
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

技術領域

本發明涉及一種仿鳥翼型多通道槽端面密封結構，屬于旋轉軸的非接觸式干式氣體密封裝置，適用于各種壓縮機、泵及釜等旋轉設備轉軸用軸端密封裝置。?

背景技術

旋轉式流體機械設備的轉軸一般采用普通機械密封或非接觸式端面密封，為避免“液封液”或“液封氣”帶來的功耗高、設備投資大、潤滑與冷卻系統復雜、泄漏大等問題，提高機械密封的開啟特性、穩定性、密封性并節能降耗，進入20世紀70年代末，密封技術開始以“氣封液”或“氣封氣”的干式氣體密封部分替代上述普通接觸式或非接觸式液體潤滑機械密封，并取得了顯著成效，其中以John?Crane（www.johncrane.com）、Flowserve（www.flowserve.com）和Bergmann（www.eagleburgmann.com）為代表的世界著名密封企業相繼開發出了螺旋槽、帶內環槽的螺旋槽和V型槽等單向旋轉干式氣體密封以及樅樹型槽、T型槽和U型槽等雙向旋轉干式氣體密封，以及中國專利96108614.9（雙環帶螺旋槽端面密封），98103575.2（可雙向旋轉的雙列雙葉螺旋槽端面密封），200910153312.5（雙列傾斜式方向性微孔端面無泄漏機械密封結構），01102213.2（可雙向旋轉的螺旋槽端面密封裝置），02146449.9（雙螺旋角三維螺旋槽端面密封裝置），201310059819.0（可雙向旋轉的燕尾槽端面機械密封結構）等都是干式氣體端面密封的成功案例。上述干式氣體端面密封一般都存在啟動或停車性能較差，泄漏率較大或抗外界擾動能力不理想的不足，難以滿足低速、頻繁啟動等特殊運行要求。?

發明內容

為了克服干已有技術中氣密封存在的上述不足，本發明基于仿生學原理和氣體動力學理論，借鑒低速飛行高負荷鳥類在飛行狀態下翼翅小翼羽結構的特殊作用，提供了一種在低速低壓或低速高壓工況下端面靜壓效應強、氣膜剛度大且泄漏率低的仿鳥翼型多通道槽端面密封結構。相比于上述干式氣體端面密封，本發明綜合了已有干式氣體端面密封的優點，?

本發明技術方案：?

仿鳥翼型多通道槽端面密封結構，包括兩個機械密封環，即動環和靜環，其?特征在于：所述動環或靜環至少一個密封環的端面上設有多個沿圓周均勻分布的仿鳥翼型多通槽，所述仿鳥翼型多通槽位于介質高壓側，即上游；所述仿鳥翼型多通槽包括兩個以上引流槽2和一個或多個圓弧槽3，所述圓弧槽3位于引流槽2的下游側且與每個引流槽2相聯接，所述引流槽2與密封環外徑相連通，所述兩個以上的引流槽2沿周向分布，所述各個引流槽2之間以不開槽的密封堰1隔離，所述端面上周向未開槽區域形成的環帶是密封壩4，所述密封壩4位于端面低壓側，即下游。?

進一步，所述引流槽的側壁型線為螺旋線或圓弧線或直線。?

進一步，所述引流槽2的深度h₁=3～30μm，其槽深從端面上游至端面下游逐漸變淺；所述圓弧槽3的深度h₂=2～20μm，所述圓弧槽的深度小于或等于引流槽的深度；所述仿鳥翼型多通槽個數N的取值范圍為：4≤N≤30，優選值范圍為：6≤N≤20。?

進一步，所述引流槽2在端面外圓處的周向弧長之和w₁=r_o(θ₂+θ₁)與相同半徑處仿鳥翼型多通槽周向弧長w=r_oθ之比的取值優選范圍為：w₁/w=0.2～0.8，所述圓弧槽3在徑向方向上的開槽寬度l₁=r_b-r_g與仿鳥翼型多通道槽的徑向開槽總寬度l=r_o-r_g之比的取值優選范圍為：l₁/l=0.1～0.5。?

進一步，所述引流槽為雙列連通螺旋槽，所述上游螺旋槽與下游螺旋槽的螺旋角方向相反，所述下游螺旋槽與圓弧槽相聯接。?

進一步，所述引流槽的個數N_y=3，所述三個引流槽沿周向分布，所述圓弧槽的個數N_h=2，所述圓弧槽沿徑向分布；所述中間引流槽與背風側引流槽通過上游圓弧槽貫通，所述中間引流槽與下游圓弧槽不連通。?

進一步，所述引流槽的個數N_y=3，所述三個引流槽沿周向分布，所述圓弧槽的個數N_h=2，所述圓弧槽沿徑向分布；所述中間引流槽與迎風側引流槽通過上游圓弧槽貫通，所述中間引流槽與下游圓弧槽不連通。?