專利名稱：一種新型高穩定錯位橢圓密封結構的制作方法
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橢圓密封結構。
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轉子與靜子之間充有粘性流體；③轉子與靜子之間有相對運動，帶動流體由間隙大端流向間隙小端。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，為了提高穩定性，錯位橢圓軸承常應用于大型旋轉機械。研究表明，與圓柱滑動軸承，錯位橢圓軸承提高了軸承的油膜剛度和穩定性，是工程設計中廣泛應用的增穩措施。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橢圓密封結構。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橢圓密封結構，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，密封齒分為上下兩段等長圓弧結構，這兩段圓弧的包角小于180。，其中上段圓弧的圓心為O2，下段圓弧的圓心為O1，上下兩段圓弧的半徑均為R，上下兩段圓弧的圓心距離密封幾何中心位置的垂直距離均為 < 其中這兩個圓弧的圓心在不同一條垂線上，上下兩段圓弧的圓心距離密封幾何中心位置的水平距離均為S，0< S <R_r，r為轉子的半徑，轉子的圓心為0，轉子的轉速為co。本發明借鑒錯位式橢圓滑動軸承的思想，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上下兩段錯位式的圓弧結構，這里稱之為錯位橢圓密封結構，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橢圓迷宮密封、錯位橢圓蜂窩密封、錯位橢圓刷式密封等；2、與傳統圓形密封相比，錯位橢圓密封在工作中形成上下兩個氣楔，形成兩個動壓氣膜，增加了動壓氣膜的約束，增大了氣楔的收斂程度，提高了密封的氣膜剛度，有助于提聞穩定性，提聞密封的抗氣流激振能力。


圖1是本發明的結構示意圖。圖2是錯位橢圓密封結構周向局部視圖。圖3是錯位橢圓密封結構軸向局部試圖。圖中1_密封齒上段圓弧；2_密封齒下段圓弧；3-氣膜；4-轉子；5_密封套；6_T型槽；7_密封體；8_密封齒。
具體實施例方式如圖1-圖3所示，一種新型高穩定錯位橢圓密封結構，包括密封套5，T型槽6和密封體7，密封套5內設有T型槽6，密封體7通過在圓周方向上的T型槽6與密封套5固定在一起，密封體7上有周向的迷宮密封齒8，密封齒8與轉子4之間形成氣膜3，密封齒8分為上下兩段等長的圓弧結構密封齒上段圓弧7與密封齒下段圓弧8，這兩段圓弧的包角小于180。，其中密封齒上段圓弧7的圓心為01，密封齒下段圓弧8的圓心為02，上下兩
段圓弧的半徑均為R，上下兩段圓弧的圓心距離密封幾何中心位置的垂直距離均為 < 其中0<e< R-r 0這兩個圓弧的圓心在不同一條垂線上，上下兩段圓弧的圓心距離密封幾何中心位置的水平距離均為S，0< S <R_r，r為轉子的半徑，轉子的圓心為0，轉子的轉速為
CO o這樣，轉子與靜子間的相對滑動表面形成油膜，在轉子與靜子間的楔形間隙下產生動壓。錯位橢圓密封的特點是與傳統圓形密封相比，錯位式橢圓密封在工作中形成上下兩個氣楔，形成兩個動壓氣膜，增加了動壓氣膜的約束，增強了密封的穩定性；且即使軸在密封中心位置(0),轉子相對于軸瓦圓弧中心(O1, O2)也并不處在同心位置,而處在偏心相當大的位置。因此與圓形密封相比提高了密封的氣膜剛度，進而提高了密封的穩定性。本發明沿用當前很多固定密封安裝固定的T型槽安裝方式。將錯位橢圓密封設計成固定于汽缸T型槽的固定部件，不改變傳統圓形密封的整體結構，只將傳統密封的密封齒部分由圓形結構改為上下兩段等長的錯位式圓弧結構。當轉子轉動時，形成兩個氣楔，形成兩個動壓氣膜，增加了動壓氣膜的約束，增強了密封氣膜剛度，有助于提高密封的穩定性。密封塊材料為普通的45鋼、GCrt5等材料。
權利要求
1.一種新型高穩定錯位橢圓密封結構，包括密封套和密封體，密封體固定在密封套上，其特征在于:密封體上有周向的迷宮密封齒，密封齒分為上下兩段等長圓弧結構，這兩段圓弧的包角小于180。，其中上段圓弧的圓心為O2，下段圓弧的圓心為O1，上下兩段圓弧的半徑均為R，上下兩段圓弧的圓心距離密封幾何中心位置的垂直距離均為<其中 這兩個圓弧的圓心在不同一條垂線上，上下兩段圓弧的圓心距離密封幾何中心位置的水平距離均為S，0< S <R_r，r為轉子的半徑，轉子的圓心為O。
2.如權利要求1所述的一種新型高穩定錯位四氣楔密封結構，其特征在于:密封套內設有T型槽，密封體 通過在圓周方向向上T型槽與密封套固定在一起。
全文摘要
一種新型高穩定錯位橢圓密封結構，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，密封齒分為上下兩段等長圓弧結構，這兩段圓弧的包角小于180゜，其中上段圓弧的圓心為O2，下段圓弧的圓心為O1，上下兩段圓弧的半徑均為R，上下兩段圓弧的圓心距離密封幾何中心位置的垂直距離均為其中這兩個圓弧的圓心在不同垂線上，上下兩段圓弧的圓心距離密封幾何中心位置的水平距離均為δ，0＜δ＜R-r，r為轉子的半徑，轉子的圓心為O。本發明結構簡單，任何固定式密封都可以據此改變為相應的密封結構；與傳統圓形密封相比，錯位橢圓密封在工作中形成上下兩個氣楔，形成兩個動壓氣膜，增加了動壓氣膜的約束，增大了氣楔的收斂程度，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。
文檔編號F16J15/40GK103075520SQ20131002038
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月18日 優先權日2013年1月18日
發明者孫丹, 艾延廷, 肖忠會, 王學軍, 鄭鐵生 申請人:沈陽航空航天大學