[發明專利]一種反紡錘型動壓槽的干氣密封結構

在審

• 申請號: 202310405230.5
• 申請日: 2023-04-17
• 公開（公告）號: CN116398638A
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 許恒杰;和玉椿;雷必雯;王茜;解福緣;楊陽
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: F16J15/40
• 分類號: F16J15/40
• 代理公司: 昆明同聚專利代理有限公司 53214
• 代理人: 張楊;張玉

本發明公開了一種反紡錘型動壓槽的干氣密封結構，包括動環以及與動環相對應的靜環，在動環密封端面上沿周向均勻分布有若干個反紡錘型動壓槽；反紡錘型動壓槽的左側槽壁與右側槽壁分別朝相對的方向內凸形成對稱的弧形槽壁，反紡錘型動壓槽的進口處的曲線與動環外緣重合，出口位于動環端面中部。本發明動壓槽采用反紡錘型設計，由于槽型結構的對稱性，可實現雙向旋轉，密封環在安裝時也無旋向要求，適用范圍廣；反紡錘型設計基于魚類仿生學原理，使動壓槽迎風側呈紡錘形，具有流阻小的優良特性，可以降低氣體流入槽區的阻滯，氣體流動動能向壓力勢能轉化的效率高，有利于增大開啟力，從而提高流場穩定性。

技術領域

本發明屬于旋轉機械軸端端面密封技術領域，具體涉及一種反紡錘型動壓槽的干氣密封結構。

背景技術

干氣密封是一種非接觸式密封，該密封利用流體動力學原理，通過在密封端面上開設動壓槽而實現密封端面的非接觸運行，干氣密封以其磨損小、泄漏量低、穩定性好等優良性能，廣泛應用于離心式壓縮機、氣體透平機及泵等高速、高壓流體機械中。根據槽型是否對稱，干氣密封可分為單向旋轉式和雙向旋轉式，單向旋轉式干氣密封在正轉時有較好的開啟效果，但在反向運轉時可能致使密封失效；雙向旋轉式干氣密封在正反轉時都具有較好的動壓效應。雙向旋轉式干氣密封適應性更強，但從工程實際應用來看，與單向旋轉式干氣密封相比，雙向旋轉式干氣密封型槽的動壓效應稍弱，為了改善流場穩定性和密封性能，需要設計一種性能更好的可雙向旋轉的新型干氣密封結構。

發明內容

本發明的目的在于提供一種反紡錘型動壓槽的干氣密封結構，以改善現有雙向旋轉式干氣密封型槽端面氣膜承載弱的問題。

本發明的目的是這樣實現的，包括動環以及與動環相對應的靜環，在動環密封端面上沿周向均勻分布有若干個反紡錘型動壓槽，且反紡錘型動壓槽的對稱軸線過動環端面圓心；所述反紡錘型動壓槽的左側槽壁與右側槽壁分別朝相對的方向內凸形成對稱的弧形槽壁，反紡錘型動壓槽的進口處的曲線與動環外緣重合，出口位于動環端面中部。

深海高速魚類的外形輪廓一般呈紡錘形，例如金槍魚，在游動過程中具有優異的分水降阻能力，所述反紡錘型動壓槽是指動壓槽兩側槽壁型線分別取自深海高速魚類的背部、腹部輪廓，通過反向交換位置，以凸起側為動壓槽的迎風側，形成凸面相對的反紡錘型幾何結構。

優選地，所述出口內壁呈內凸的弧面。

優選地，所述反紡錘型動壓槽的數量為4~30個。

優選地，所述進口與出口弧長之比為0.8~3：1。

優選地，所述進口周向長度與反紡錘型動壓槽徑向開槽寬度L1之比為0.5~3:1。

優選地，所述反紡錘型動壓槽槽深為0.1～20μm。

優選地，所述反紡錘型動壓槽的徑向開槽寬度L1（r_o-r_g）與動環密封端面寬度L2（r_o-r_i）之比為0.45~0.75:1。

優選地，所述反紡錘型動壓槽槽底中部上凸，形成反紡錘型弧面；進一步優選，該弧面槽底的形狀與側面槽壁的形狀相同，形成三元曲面動壓槽，三面共同作用氣體，進一步提升性能。

優選地，沿潤滑氣體流動方向，反紡錘型動壓槽呈先逐漸收斂，再逐漸擴大的反紡錘型結構，如此可以在槽內提高氣體流動動能向壓力勢能的轉化，有利于增大端面密封開啟能力。

優選地，沿潤滑氣體流動方向，反紡錘型動壓槽呈逐漸收斂的反紡錘型結構，能夠降低動壓槽側壁對潤滑氣體的流動阻力，提高潤滑氣體的泵入能力，進而增強干氣密封的氣膜穩定性。

本發明的有益效果：

1、本發明動壓槽采用反紡錘型設計，由于槽型結構的對稱性，可實現雙向旋轉，密封環在安裝時也無旋向要求，適用范圍廣；