一种悬臂安装柔性丝状密封堰端面密封动环结构，属于槽型自适应的端面密封动环结构技术领域。动环结构的一侧为高压侧，另一侧为低压侧；包括密封环基体、刷丝压紧环及柔性丝状密封堰；密封环基体的端面包括开槽区端面和密封坝区端面，密封坝区端面与开槽区端面之间存在高度差，一组柔性丝状密封堰沿着密封环基体的周向均匀分布，柔性丝状密封堰包括一簇沿着密封环基体周向紧密排列的柔性刷丝，柔性刷丝起始端被刷丝压紧环压紧于开槽区端面上形成悬臂结构，相邻两柔性丝状密封堰之间形成可供气流流通的密封槽。本发明专利技术密封环端面的柔性丝状密封堰结构能够有效地根据运行工况的变化而改变，从而保证干气密封在设备启停阶段和变工况下运行时维持稳定的气膜承载力，有效地避免密封环碰磨现象的产生。免密封环碰磨现象的产生。免密封环碰磨现象的产生。
【技术实现步骤摘要】
一种悬臂安装柔性丝状密封堰端面密封动环结构
[0001]本专利技术属于槽型自适应的端面密封动环结构
，具体涉及一种悬臂安装柔性丝状密封堰端面密封动环结构。
技术介绍
[0002]在密封端面开设各种动静压型槽以增强流体膜的承载能力和刚度，实现密封副之间的非接触运行是气体或液体润滑机械密封的常用技术。机械密封副由随轴转动的动环和与其配对的静环组成，当动环旋转时，动环端面的动压型槽将密封腔内的流体介质泵入密封间隙，在介质压差和周向剪切的共同作用下，流体介质在型槽内朝着下游低压侧和迎风侧流动，在槽内不断被压缩，从而使迎风侧和槽根部的气膜压力升高，形成动压效应，进而在密封端面间形成一层厚度几微米的气膜，保证密封副在端面不接触的情况下运转。
[0003]评价干气密封的性能优劣，主要考虑开启力、泄漏量和气膜刚度等参数，槽型对干气密封的流体动压效应及成膜厚度有显著影响。传统的干气密封在加工完成后，其槽型结构在运行过程中无法改变，当其在设计工况下运行时，其气膜承载力和刚度能够满足要求，而一旦偏离设计工况，比如需频繁启停或运行工况波动的情况下，固定型槽结构干气密封往往因气膜承载力和刚度不够大、抗外界扰动能力不足而发生端面碰磨或振动失稳等失效情况。能否使密封型槽形状能根据外界转速和压力的变化而自适应改变，从而实现在不同工况条件下都能保持良好的运行性能，成为干气密封是否能在工况波动和频繁启停设备轴端密封中成功应用的关键。
[0004]经典干气密封端面主要由动压槽、密封堰和密封坝三部分组成，相邻动压槽周向之间的区域为密封堰，在干气密封运转过程中起着阻挡密封介质周向流动的作用，密封坝则用于阻挡密封介质的径向流动。当动环旋转时，密封介质通过动压槽被泵入密封间隙内，并因密封堰和密封坝的阻流作用而升压，从而在迎风侧壁和槽根处附近形成明显的高压区。大量理论研究和工程应用经验表明，动压槽形状对密封端面高压区的面积和峰值影响显著，且以较大气膜刚度和气膜承载力为目标设计的动压型槽优选结构与转速和介质压力等工况条件紧密相关，也即当外界工况发生变化时，在设计工况表现优异的干气密封往往会因轴向力平衡被打破而出现过量泄漏或端面磨损等失效。
技术实现思路
[0005]针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种悬臂安装柔性丝状密封堰端面密封动环结构，能够有效地避免密封环碰磨现象的产生。
[0006]本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种悬臂安装柔性丝状密封堰端面密封动环结构，动环结构的一侧为高压侧，另一侧为低压侧；包括密封环基体、刷丝压紧环及柔性丝状密封堰；所述密封环基体的端面包括开槽区端面和密封坝区端面，密封坝区端面与开槽区端面之间存在高度差，一组柔性丝状密封堰沿着密封环基体的周向均匀分布，所述柔性丝状密封堰包括一簇沿着密封环基体
周向紧密排列的柔性刷丝，柔性刷丝起始端被刷丝压紧环压紧于开槽区端面上形成悬臂结构，相邻两柔性丝状密封堰之间形成可供气流流通的密封槽。
[0008]进一步的，所述柔性丝状密封堰在相邻两个密封槽内的气流压力作用下发生变形并形成密封槽的边界。
[0009]进一步的，所述密封坝区端面高于开槽区端面，高度差值为1～100μm，所述柔性刷丝直径不大于该高度差值。
[0010]进一步的，所述密封坝区端面与开槽区端面的分界半径处设有多个沿周向均布的弧形浅槽，所述弧形浅槽底部端面与开槽区端面平齐，所述柔性刷丝末端置于弧形浅槽内实现定位。
[0011]进一步的，所述刷丝压紧环上设有可供柔性刷丝穿过的安装槽。
[0012]进一步的，所述安装槽为斜槽结构，安装槽的中心线与密封环基体径向线之间的夹角为5～85
°
。
[0013]进一步的，所述密封槽的数量为4～30。
[0014]进一步的，所述柔性刷丝的形状为曲线或直线中的一种。
[0015]通过采用上述技术，与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0016]1)本专利技术密封环端面的柔性丝状密封堰结构能够有效地根据运行工况的变化而改变，从而保证干气密封在设备启停阶段和变工况下运行时维持稳定的气膜承载力，有效地避免密封环碰磨现象的产生；
[0017]2)柔性刷丝的排列方式可以根据槽型结构进行调整，通过设计合理的密封槽、密封堰和密封坝的结构形式，以及施加合理的约束条件，可实现干气密封对不同介质和工况条件的自适应。
附图说明
[0018]图1是本专利技术实施案例一的悬臂安装柔性丝状密封堰端面密封动环结构示意图；
[0019]图2是本专利技术实施案例一的悬臂安装柔性丝状密封堰端面密封动环结构的左视图；
[0020]图3是本专利技术实施案例一的刷丝压紧环固定柔性刷丝的局部剖面图；、
[0021]图4是本专利技术实施案例一的动静环摩擦副配对示意图；
[0022]图5是本专利技术实施案例一的刷丝压紧环及安装槽结构示意图；
[0023]图6是本专利技术实施案例一的密封槽和密封堰的关系图；
[0024]图7是本专利技术实施案例一的柔性刷丝受力分析示意图；
[0025]图8是本专利技术实施案例一的高转速下密封槽变形原理示意图
[0026]图9是本专利技术实施案例一的低转速下密封槽变形原理示意图
[0027]图10是本专利技术实施案例二的悬臂安装柔性丝状密封堰端面密封动环结构示意图。
具体实施方式
[0028]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合说明书附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0029]相反，本专利技术涵盖任何由权利要求定义的在本专利技术的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本专利技术有更好的了解，在下文对本专利技术的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本专利技术。
[0030]实施例一：
[0031]请参阅图1
‑
10，一种悬臂安装柔性丝状密封堰端面密封动环结构，密封环基体1的内径侧为低压侧，外径侧为高压侧，密封环基体1端面由开槽区端面11和密封坝区端面12组成，密封坝区端面12高于开槽区端面11。柔性丝状密封堰3由一簇柔性刷丝31沿周向紧密排列形成，沿周向均匀分布在密封环基体1端面上，这种基于典型的端面密封结构的排列方式，自然地呈现出密封堰和密封槽的结构和形状。柔性刷丝起始端311穿过刷丝压紧环2上设置的安装槽21，被刷丝压紧环2压紧于开槽区端面11上形成悬臂结构，相邻的两个柔性丝状密封堰3周向间形成可供气流流通的密封槽，在两端分别受到约束的条件下，柔性刷丝31的中段能够随着工况改变而发生变形。
[0032]参照图4，由密封环基体1、刷丝压紧环2和柔性丝状密封堰3组成的动环和静环5构成一对摩擦副，当干气密封工作时，静环5端面和动环端面间产生动压效应，形成厚度几微米的气膜。
[0033]密封槽4的边本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种悬臂安装柔性丝状密封堰端面密封动环结构，动环结构的一侧为高压侧，另一侧为低压侧；其特征在于：包括密封环基体、刷丝压紧环及柔性丝状密封堰；所述密封环基体的端面包括开槽区端面和密封坝区端面，密封坝区端面与开槽区端面之间存在高度差，一组柔性丝状密封堰沿着密封环基体的周向均匀分布，所述柔性丝状密封堰包括一簇沿着密封环基体周向紧密排列的柔性刷丝，柔性刷丝起始端被刷丝压紧环压紧于开槽区端面上形成悬臂结构，相邻两柔性丝状密封堰之间形成可供气流流通的密封槽。2.根据权利要求1所述的一种悬臂安装柔性丝状密封堰端面密封动环结构，其特征在于所述柔性丝状密封堰在相邻两个密封槽内的气流压力作用下发生变形并形成密封槽的边界。3.根据权利要求1所述的一种悬臂安装柔性丝状密封堰端面密封动环结构，其特征在于所述密封坝区端面高于开槽区端面，高度差值为1～100μm，所述柔性刷丝直径不大于该高度...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭旭东，潘振威，江锦波，赵文静，孟祥铠，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
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