圓弧槽式干氣密封摩擦副結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種圓弧槽式干氣密封摩擦副結(jié)構(gòu)，其技術(shù)特征是：在動(dòng)環(huán)或靜環(huán)的密封端面均布圓弧槽，圓弧槽長短邊外部均首尾相接無斷點(diǎn)，兩組相鄰圓弧槽的長邊、短邊與外圓的交點(diǎn)均首尾相接，使外圓全部作為圓弧槽進(jìn)氣口，盡可能大的增加干氣密封進(jìn)氣量；圓弧槽的數(shù)量隨軸徑增大而增加。其優(yōu)點(diǎn)是，圓弧槽長短邊外部均首尾相接無斷點(diǎn)，增加了干氣密封進(jìn)氣量；長邊和短邊收為一點(diǎn)III，氣體被壓縮到一點(diǎn)，使氣體變得更致密，氣膜剛度更大，密封運(yùn)行更平穩(wěn)可靠；壓縮后的氣體從點(diǎn)III流入壩，氣體瞬間膨脹，比傳統(tǒng)的氣體從圓弧短邊進(jìn)入壩區(qū)帶走更多的熱量。
【專利說明】圓弧槽式干氣密封摩擦副結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種新型的非接觸機(jī)械密封摩擦副結(jié)構(gòu)。特別是一種在摩擦副的動(dòng)環(huán)或靜環(huán)密封端面上刻有新型圓弧槽的干氣密封摩擦副。
【背景技術(shù)】
[0002]作為非接觸式機(jī)械密封，干氣密封以其使用壽命長、無泄漏、節(jié)能環(huán)保、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低等一系列優(yōu)勢成為目前最先進(jìn)的高速透平壓縮機(jī)軸端密封型式，是設(shè)計(jì)院、主機(jī)廠和終端用戶首選的大機(jī)組軸端密封型式。干氣密封與普通機(jī)械密封的根本區(qū)別在于，干氣密封的一個(gè)密封環(huán)端面上加工有均勻分布的淺槽。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)氣體切入槽內(nèi)，形成流體動(dòng)壓效應(yīng)，將密封面分開，實(shí)現(xiàn)非接觸密封。干氣密封為保持非接觸狀態(tài)，在設(shè)計(jì)中特別重要的一個(gè)數(shù)據(jù)是氣膜剛度，也就是浮力(即復(fù)原力)變化量和間隙變化量的比值，氣膜剛度越大，干氣密封抗干擾能力越強(qiáng)，密封運(yùn)行越穩(wěn)定可靠，干氣密封的設(shè)計(jì)就是以獲得最大的氣膜剛度為目的而進(jìn)行的。從理論上講氣膜剛度越大，間隙越不易發(fā)生變化，密封性能越穩(wěn)定。而干氣密封動(dòng)壓槽形狀是影響氣膜剛度的關(guān)鍵因素。密封運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)動(dòng)靜環(huán)端面間由于氣膜粘性剪切產(chǎn)生熱量，設(shè)備軸徑越大產(chǎn)生的熱量越多，在實(shí)際工作中，過高的端面溫度和過大的溫度梯度會(huì)導(dǎo)致密封環(huán)變形、端面點(diǎn)接觸、泄漏量增加、端面氣膜不穩(wěn)定、端面最小膜厚減小、熱裂等問題，嚴(yán)重影響著密封的性能、運(yùn)行安全和使用壽命，動(dòng)壓槽形狀對(duì)熱量的散發(fā)也有較大影響。端面溝槽形狀技術(shù)已成為干氣密封的核心技術(shù)。目前國際上著名的密封生產(chǎn)廠家都有自己的專利形槽技術(shù)，而且端面形槽已成為各公司產(chǎn)品標(biāo)志的重要特征。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述技術(shù)中存在的不足，提供一種在動(dòng)環(huán)或靜環(huán)表面刻有圓弧槽的新型干氣密封摩擦副，以加強(qiáng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)端面氣膜的剛度，密封運(yùn)行時(shí)的熱量散發(fā)更快。
[0004]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，包括動(dòng)環(huán)、靜環(huán)。其特征是:在動(dòng)環(huán)或靜環(huán)的密封端面均布圓弧槽，圓弧槽長短邊外部均首尾相接無斷點(diǎn)，兩組相鄰圓弧槽的長邊、短邊與外圓的交點(diǎn)均首尾相接，使外圓全部作為圓弧槽進(jìn)氣口，盡可能大的增加干氣密封進(jìn)氣量。圓弧槽的數(shù)量隨軸徑增大而增加。
[0005]本實(shí)用新型的有益效果:1、圓弧槽長短邊外部均首尾相接無斷點(diǎn)，增加了干氣密封進(jìn)氣量；2、長邊3和短邊5收為一點(diǎn)III，氣體被壓縮到一點(diǎn)，使氣體變得更致密，氣膜剛度更大，密封運(yùn)行更平穩(wěn)可靠；3、壓縮后的氣體從點(diǎn)III流入壩8，氣體瞬間膨脹，比傳統(tǒng)的氣體從圓弧短邊進(jìn)入壩區(qū)帶走更多的熱量。
[0006]【專利附圖】

【附圖說明】:
[0007]圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖2是本實(shí)用新型圓弧槽槽型結(jié)構(gòu)示意圖
[0009]圖3是本實(shí)用新型軸為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)圓弧槽旋向干氣密封端面示意圖[0010]圖4是本實(shí)用新型軸為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)圓弧槽旋向干氣密封端面示意圖
[0011]【具體實(shí)施方式】:
[0012]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施做進(jìn)一步說明:
[0013]由圖1-圖3可知，在動(dòng)環(huán)2或靜環(huán)I的密封端面均布圓弧槽4，圓弧槽長短邊外部均首尾相接無斷點(diǎn)。圓弧槽4是長邊3、短邊5及外圓6所包圍的區(qū)域，兩組圓弧槽4之間區(qū)域?yàn)檠?，長邊3與短邊5以點(diǎn)III收口，所有點(diǎn)III組成槽根圓，槽根圓和石墨環(huán)內(nèi)徑9之間的部位為壩8。兩組相鄰圓弧槽的長邊3、短邊5與外圓6的交點(diǎn)1、11均首尾相接，使外圓6全部作為圓弧槽進(jìn)氣口，盡可能大的增加干氣密封進(jìn)氣量。圓弧槽4的數(shù)量隨軸徑增大而增加。長邊3與短邊5均為半徑等于R的圓弧，圓弧槽和堰的面積相等。長邊3與短邊5進(jìn)氣口夾角a等于360°除以圓弧槽個(gè)數(shù)。圓弧槽4的數(shù)量隨軸徑增大而增加。長邊3包絡(luò)角b=aX2+e，e為常數(shù)，該常數(shù)隨軸徑大小在10至20之間選取，保證圓弧槽和堰的面積相等。平衡系數(shù)K=0.5。設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)后密封氣體從外圓進(jìn)入圓弧槽，外圓向中心流動(dòng)，而密封壩則節(jié)制氣體流向中心，氣體隨著圓弧槽截面形狀的變化被壓縮到點(diǎn)III，引起壓力升高，迫使動(dòng)、靜密封環(huán)張開而形成氣膜，由氣膜產(chǎn)生的開啟力與干氣密封彈簧和介質(zhì)形成的閉合力達(dá)到平衡時(shí)，密封系統(tǒng)形成非接觸運(yùn)轉(zhuǎn)。因?yàn)闅怏w被壓縮到一點(diǎn)后進(jìn)入壩8，被壓縮氣體的致密性比被壓縮到一條圓弧邊后進(jìn)入壩8更好，增加了氣膜剛度及干氣密封運(yùn)行的穩(wěn)定性。壓縮到點(diǎn)III的氣體流入壩8時(shí)氣體瞬間膨脹，從而帶走更多的熱量。圓弧槽的旋向隨軸的旋向變化，保證氣體由外圓6流向壩8。
[0014]由圖3-圖4可知，圖3是軸為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)圓弧槽旋向示意圖，圖4是軸為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)圓弧槽旋向示意圖。當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)圓弧槽旋向與軸的旋向相同，圓弧槽旋向與軸的旋向一致時(shí)，軸旋轉(zhuǎn)時(shí)圓弧槽入口是迎對(duì)氣流流向的方向，使氣體進(jìn)入圓弧槽內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種圓弧槽式干氣密封摩擦副結(jié)構(gòu)，包括動(dòng)環(huán)、靜環(huán)，其特征是:在動(dòng)環(huán)或靜環(huán)的密封端面均布圓弧槽，圓弧槽長短邊外部均首尾相接無斷點(diǎn)，兩組相鄰圓弧槽的長邊、短邊與外圓的交點(diǎn)均首尾相接，使外圓全部作為圓弧槽進(jìn)氣口，盡可能大的增加干氣密封進(jìn)氣量；圓弧槽的數(shù)量隨軸徑增大而增加。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓弧槽式干氣密封摩擦副結(jié)構(gòu)，其特征是，長邊與短邊進(jìn)氣口夾角a等于360°除以圓弧槽個(gè)數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓弧槽式干氣密封摩擦副結(jié)構(gòu)，其特征是，長邊包絡(luò)角b=aX2+e，e為常數(shù)，該常數(shù)隨軸徑大小在10至20之間選取，保證圓弧槽和堰的面積相等，平衡系數(shù)K=0.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓弧槽式干氣密封摩擦副結(jié)構(gòu)，其特征是，軸旋轉(zhuǎn)時(shí)圓弧槽旋向與軸的旋向相同，圓弧槽旋向與軸的旋向一致時(shí)，軸旋轉(zhuǎn)時(shí)圓弧槽入口是迎對(duì)氣流流向的方向，使氣體進(jìn)入圓弧槽內(nèi)。
【文檔編號(hào)】F16J15/16GK203585330SQ201320765592
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】崔正軍 申請(qǐng)人:崔正軍