一种反纺锤型动压槽的干气密封结构制造技术

本发明专利技术公开了一种反纺锤型动压槽的干气密封结构，包括动环以及与动环相对应的静环，在动环密封端面上沿周向均匀分布有若干个反纺锤型动压槽；反纺锤型动压槽的左侧槽壁与右侧槽壁分别朝相对的方向内凸形成对称的弧形槽壁，反纺锤型动压槽的进口处的曲线与动环外缘重合，出口位于动环端面中部。本发明专利技术动压槽采用反纺锤型设计，由于槽型结构的对称性，可实现双向旋转，密封环在安装时也无旋向要求，适用范围广；反纺锤型设计基于鱼类仿生学原理，使动压槽迎风侧呈纺锤形，具有流阻小的优良特性，可以降低气体流入槽区的阻滞，气体流动动能向压力势能转化的效率高，有利于增大开启力，从而提高流场稳定性。从而提高流场稳定性。从而提高流场稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种反纺锤型动压槽的干气密封结构


[0001]本专利技术属于旋转机械轴端端面密封
，具体涉及一种反纺锤型动压槽的干气密封结构。

技术介绍

[0002]干气密封是一种非接触式密封，该密封利用流体动力学原理，通过在密封端面上开设动压槽而实现密封端面的非接触运行，干气密封以其磨损小、泄漏量低、稳定性好等优良性能，广泛应用于离心式压缩机、气体透平机及泵等高速、高压流体机械中。根据槽型是否对称，干气密封可分为单向旋转式和双向旋转式，单向旋转式干气密封在正转时有较好的开启效果，但在反向运转时可能致使密封失效；双向旋转式干气密封在正反转时都具有较好的动压效应。双向旋转式干气密封适应性更强，但从工程实际应用来看，与单向旋转式干气密封相比，双向旋转式干气密封型槽的动压效应稍弱，为了改善流场稳定性和密封性能，需要设计一种性能更好的可双向旋转的新型干气密封结构。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种反纺锤型动压槽的干气密封结构，以改善现有双向旋转式干气密封型槽端面气膜承载弱的问题。
[0004]本专利技术的目的是这样实现的，包括动环以及与动环相对应的静环，在动环密封端面上沿周向均匀分布有若干个反纺锤型动压槽，且反纺锤型动压槽的对称轴线过动环端面圆心；所述反纺锤型动压槽的左侧槽壁与右侧槽壁分别朝相对的方向内凸形成对称的弧形槽壁，反纺锤型动压槽的进口处的曲线与动环外缘重合，出口位于动环端面中部。
[0005]深海高速鱼类的外形轮廓一般呈纺锤形，例如金枪鱼，在游动过程中具有优异的分水降阻能力，所述反纺锤型动压槽是指动压槽两侧槽壁型线分别取自深海高速鱼类的背部、腹部轮廓，通过反向交换位置，以凸起侧为动压槽的迎风侧，形成凸面相对的反纺锤型几何结构。
[0006]优选地，所述出口内壁呈内凸的弧面。
[0007]优选地，所述反纺锤型动压槽的数量为4~30个。
[0008]优选地，所述进口与出口弧长之比为0.8~3：1。
[0009]优选地，所述进口周向长度与反纺锤型动压槽径向开槽宽度L1之比为0.5~3:1。
[0010]优选地，所述反纺锤型动压槽槽深为0.1～20μm。
[0011]优选地，所述反纺锤型动压槽的径向开槽宽度L1（r
o
‑
r
g
）与动环密封端面宽度L2（r
o
‑
r
i
）之比为0.45~0.75:1。
[0012]优选地，所述反纺锤型动压槽槽底中部上凸，形成反纺锤型弧面；进一步优选，该弧面槽底的形状与侧面槽壁的形状相同，形成三元曲面动压槽，三面共同作用气体，进一步提升性能。
[0013]优选地，沿润滑气体流动方向，反纺锤型动压槽呈先逐渐收敛，再逐渐扩大的反纺
锤型结构，如此可以在槽内提高气体流动动能向压力势能的转化，有利于增大端面密封开启能力。
[0014]优选地，沿润滑气体流动方向，反纺锤型动压槽呈逐渐收敛的反纺锤型结构，能够降低动压槽侧壁对润滑气体的流动阻力，提高润滑气体的泵入能力，进而增强干气密封的气膜稳定性。
[0015]本专利技术的有益效果：1、本专利技术动压槽采用反纺锤型设计，由于槽型结构的对称性，可实现双向旋转，密封环在安装时也无旋向要求，适用范围广；2、反纺锤型设计基于鱼类仿生学原理，使动压槽迎风侧呈纺锤形，具有流阻小的优良特性，可以降低气体流入槽区的阻滞，气体流动动能向压力势能转化的效率高，有利于增大开启力，从而提高流场稳定性，改善干气密封型槽端面气膜承载弱的问题；3、动压槽槽底的弧面同样采取反纺锤型，槽区深度经历变化，与槽区两侧壁共同形成三元曲面动压槽，性能更好。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的立体结构示意图；图2为图1中反纺锤型动压槽的轮廓结构示意图；图3为图1中动环的径向开槽宽度与密封端面宽度的示意图；图4为图3中A
‑
A剖视图中反纺锤型动压槽槽底呈上凸弧面的结构示意图；图5为反纺锤型动压槽呈逐渐收敛的反纺锤型结构的动环结构示意图；图6为实施例5动环结构示意图；图中：1
‑
动环，2
‑
静环，3
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反纺锤型动压槽，301
‑
进口，302
‑
左侧槽壁，303
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出口，304
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右侧槽壁，4
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密封堰，5
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密封坝。
具体实施方式
[0017]下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步的说明，但不以任何方式对本专利技术加以限制，基于本专利技术教导所作的任何变换或替换，均属于本专利技术的保护范围。
[0018]实施例1如附图1~图2所示，本实施例反纺锤型动压槽的干气密封结构包括动环1以及与动环1相对应的静环2，在动环1密封端面上沿周向均匀分布有16个反纺锤型动压槽3，且反纺锤型动压槽3的对称轴线过动环1端面圆心；所述反纺锤型动压槽3的左侧槽壁302与右侧槽壁304分别朝相对的方向内凸形成对称的弧形槽壁，反纺锤型动压槽3的进口301处的曲线与动环1外缘重合，出口303位于动环1端面中部；所述出口303内壁呈内凸的弧面，且进口301、出口303均是与动环1同圆心的弧形，进口301与出口303弧长之比为1.39:1，进口301周向长度W与反纺锤型动压槽3径向开槽宽度L1之比为1.04:1，反纺锤型动压槽3槽深为5μm，反纺锤型动压槽3的径向开槽宽度L1（r
o
‑
r
g
）与动环1密封端面宽度L2（r
o
‑
r
i
）之比为0.61:1；沿润滑气体流动方向，反纺锤型动压槽3呈先逐渐收敛，再逐渐扩大的反纺锤型结构；实施例2将本实施例反纺锤型动压槽干气密封环与具有相同开槽面积的直线槽干气密封
环进行数值模拟实验对比；如附图3所示，本实施例反纺锤型动压槽干气密封环结构参数：外径77.78 mm，内径58.42 mm，槽数20个，其余与实施例1相同；操作参数：进口压力4.5852 MPa，工作温度30℃；除动压槽为反纺锤型以外，本实施例干气密封环的参数与直线槽干气密封环一致；结果对比如下表所示；表1 对比结果对比结果表明：与具有相同开槽面积的直线槽干气密封环相比，本专利技术反纺锤型动压槽干气密封环具有更高的开启力。
[0019]实施例3本实施例反纺锤型动压槽的干气密封结构，除相邻两个反纺锤型动压槽周向间为密封堰4，反纺锤型动压槽朝向动环内径侧为密封坝5外，其余与实施例1相同。
[0020]实施例4如附图4所示，本实施例反纺锤型动压槽的干气密封结构，除反纺锤型动压槽3槽底中部上凸，形成反纺锤型弧面，槽深为0.1～20μm，动环外径侧的槽深为5～20μm，动环内径侧的槽深为0.1～5μm外，其余与实施例1相同；可以实现在邻近动环内径侧的槽区气体流动动能向压力势能转化，效率高，以达到更好的阻流效果。
[0021]实施例5如附图5所示，本实施例反纺锤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种反纺锤型动压槽的干气密封结构，包括动环（1）以及与动环（1）相对应的静环（2），其特征在于在动环（1）密封端面上沿周向均匀分布有若干个反纺锤型动压槽（3），且反纺锤型动压槽（3）的对称轴线过动环（1）端面圆心；所述反纺锤型动压槽（3）的左侧槽壁（302）与右侧槽壁（304）分别朝相对的方向内凸形成对称的弧形槽壁，反纺锤型动压槽（3）的进口（301）处的曲线与动环（1）外缘重合，出口（303）位于动环（1）端面中部。2.根据权利要求1所述反纺锤型动压槽的干气密封结构，其特征在于所述出口（303）内壁呈内凸的弧面。3.根据权利要求1所述反纺锤型动压槽的干气密封结构，其特征在于所述反纺锤型动压槽（3）的数量为4~30个。4.根据权利要求1所述反纺锤型动压槽的干气密封结构，其特征在于所述进口（301）与出口（303）弧长之比为0.8~3：1。5.根据权利要求1所述反纺锤型动压槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：许恒杰，和玉椿，雷必雯，王茜，解福缘，杨阳，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：