一種帶有螺旋槽的氣體端柱面組合式密封裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶有螺旋槽的氣體端柱面組合式密封裝置，該裝置包括有基座、端柱面浮動(dòng)密封環(huán)、柱面彈性支承環(huán)和端面彈性支承件；端柱面浮動(dòng)密封環(huán)內(nèi)安裝有現(xiàn)有高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的轉(zhuǎn)子軸頸；在所述轉(zhuǎn)子軸頸的外部順次安裝端柱面浮動(dòng)密封環(huán)、柱面彈性支承環(huán)和基座后，便形成了本發(fā)明設(shè)計(jì)的帶有彈性支承及螺旋槽的氣體端柱面組件式密封裝置。端柱面浮動(dòng)密封環(huán)的圓柱形密封界面和轉(zhuǎn)子軸頸的柱面之間構(gòu)成動(dòng)壓柱狀密封區(qū)域。本發(fā)明的氣體端柱面組合式密封裝置，通過柔性支承和動(dòng)壓氣膜在適應(yīng)密封位置工作過程中的變形的同時(shí)實(shí)現(xiàn)非接觸、小泄漏密封，同時(shí)通過端柱面結(jié)構(gòu)來適應(yīng)非軸端位置密封的安裝空間要求。
【專利說明】一種帶有螺旋槽的氣體端柱面組合式密封裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于旋轉(zhuǎn)軸密封【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種帶有螺旋槽的氣體端柱面組合式密封裝置，這種密封裝置可以用于各種形式的壓縮機(jī)、膨脹機(jī)、泵等高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)軸(即轉(zhuǎn)子軸頸)上。
【背景技術(shù)】
[0002]公知的高轉(zhuǎn)速流體機(jī)械多處密封位置工作條件特殊，接觸式密封難于適應(yīng)高滑速和高環(huán)溫工況，流體動(dòng)靜、壓結(jié)合型端面氣體密封裝置還存在一定的不足。例如因轉(zhuǎn)子系統(tǒng)工作狀態(tài)變化引起密封位置出現(xiàn)變形時(shí)適應(yīng)性不夠出現(xiàn)局部接觸，引起泄漏增大或接觸磨損，造成密封性能不穩(wěn)定；受各種機(jī)械不同密封位置結(jié)構(gòu)空間條件約束，非軸端位置采用端面密封裝置受到限制，難以安裝使用，適應(yīng)性不夠。
[0003]在密封副旋轉(zhuǎn)表面軸向位移跳動(dòng)較大的流體機(jī)械中，端面氣膜密封結(jié)構(gòu)的多種結(jié)構(gòu)改進(jìn)(包括端面密封副的可傾塊、瑞利階梯動(dòng)壓、螺旋槽動(dòng)壓、增加膜厚的靜壓、增加剛度的對(duì)置靜壓等)，都因轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)變形過大的緣故，或是接觸磨損、或是泄漏過大而存在不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服高速轉(zhuǎn)子系統(tǒng)工作過程中因系統(tǒng)工作狀態(tài)變化造成密封位置出現(xiàn)變形，從而引起密封環(huán)出現(xiàn)接觸磨損、系統(tǒng)工作穩(wěn)定性下降或泄漏過大的不足，同時(shí)適應(yīng)高速轉(zhuǎn)子沿線非軸端密封位置空間結(jié)構(gòu)要求，本發(fā)明提供一種帶有螺旋槽的氣體端柱面組合式密封裝置，通過柔性支承和動(dòng)壓氣膜在適應(yīng)密封位置工作過程中的變形的同時(shí)實(shí)現(xiàn)非接觸、小泄漏密封，同時(shí)通過端柱面結(jié)構(gòu)來適應(yīng)非軸端位置密封的安裝空間要求。
[0005]本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種帶有螺旋槽的氣體端柱面組合式密封裝置，其特征在于:該密封裝置包括有基座(I)、端柱面浮動(dòng)密封環(huán)(3)、柱面彈性支承環(huán)(4)和端面彈性支承件
[5]；
[0006]基座(I)的中心是中心通孔(106)，該中心通孔(106)用于轉(zhuǎn)子軸頸(2)的一端穿過?；?I)的內(nèi)部設(shè)有安裝腔(102)、下凸臺(tái)(103)、上凸臺(tái)(104);安裝腔(102)設(shè)置在底板(107)的內(nèi)板面上，底板(107)的外板面上設(shè)有螺紋孔(101)，該安裝腔(102)用于放置端面彈性支承件(5);下凸臺(tái)(103)和上凸臺(tái)(104)設(shè)置在基座(I)的內(nèi)壁上，下凸臺(tái)(103)與上凸臺(tái)(104)之間是內(nèi)腔(105)，該內(nèi)腔(105)用于放置柱面彈性支承環(huán)(4)。
[0007]端柱面浮動(dòng)密封環(huán)(3)的外環(huán)面(3A)為光滑圓面。
[0008]端柱面浮動(dòng)密封環(huán)(3 )的內(nèi)環(huán)面(3B )的上端均勻分布有柱面螺旋槽(3B2 )和柱面密封臺(tái)(3B3 )，每兩個(gè)柱面螺旋槽(3B2 )之間是柱面密封臺(tái)(3B3 );端柱面浮動(dòng)密封環(huán)(3 )的內(nèi)環(huán)面(3B)的下端是柱面密封壩(3B1)。
[0009]端柱面浮動(dòng)密封環(huán)(3)的下端為下端面(3D)。
[0010]端柱面浮動(dòng)密封環(huán)(3)的上端為上端面(3C)，在所述上端面(3C)上均勻分布有端面螺旋槽(3C2)和端面密封臺(tái)(3C3)，每兩個(gè)端面螺旋槽(3C2)之間是端面密封臺(tái)(3C3);上端面(3C)與內(nèi)環(huán)面(3B)上端的接合處為端面密封壩(3C1)。
[0011]內(nèi)環(huán)面(3B)上的柱面螺旋槽(3B2)和柱面密封臺(tái)(3B3)的設(shè)置個(gè)數(shù)是相同的。
[0012]上端面(3C)上的端面螺旋槽(3C2)和端面密封臺(tái)(3C3)的設(shè)置個(gè)數(shù)是相同的。
[0013]柱面彈性支承環(huán)(4)上設(shè)有外環(huán)面(401)和內(nèi)環(huán)面(402)。柱面彈性支承環(huán)(4)的外環(huán)面(401)與基座(I)的內(nèi)腔(105)接觸，柱面彈性支承環(huán)(4)的內(nèi)環(huán)面(402)與端柱面浮動(dòng)密封環(huán)(3)的外環(huán)面(3A)接觸。
[0014]端面彈性支承件(5)為彈簧結(jié)構(gòu)。端面彈性支承件(5)設(shè)置的個(gè)數(shù)與基座(I)的內(nèi)底部上均勻設(shè)置的安裝腔(102)的個(gè)數(shù)相同。
[0015]本發(fā)明帶有螺旋槽的氣體端柱面組合式密封裝置的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0016]①以圓周布局的柱面彈性支承環(huán)與端柱面浮動(dòng)密封環(huán)的配合，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明設(shè)計(jì)的氣體柱面密封裝置在工作狀態(tài)下的變形適應(yīng)能力，進(jìn)而避免或減小了接觸磨損。
[0017]②以圓周布局的端面彈性支承件與端柱面浮動(dòng)密封環(huán)的配合，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明設(shè)計(jì)的氣體端面密封裝置在工作狀態(tài)下的變形適應(yīng)能力，進(jìn)而避免或減小了接觸磨損。
[0018]③端柱面浮動(dòng)密封環(huán)與轉(zhuǎn)子軸頸在工作狀態(tài)下的偏心，能夠因其動(dòng)壓效果產(chǎn)生壓力氣膜，實(shí)現(xiàn)微間隙非接觸。
[0019]④端柱面浮動(dòng)密封環(huán)的內(nèi)壁設(shè)計(jì)成光滑密封壩和螺旋槽結(jié)合分布的形式，密封壩段能夠有效阻隔泄漏，螺旋槽段能夠增大動(dòng)壓效果，從而減少泄漏量、增大柱面開啟力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明具有螺旋槽的氣體端柱面組合式密封裝置的外部結(jié)構(gòu)圖。
[0021]圖1A是圖1中的A-A剖面圖。
[0022]圖1B是本發(fā)明具有螺旋槽的氣體端柱面組合式密封裝置的仰視角度的外部結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖1C是本發(fā)明具有螺旋槽的氣體端柱面組合式密封裝置的分解圖。
[0024]圖1D是本發(fā)明具有螺旋槽的氣體端柱面組合式密封裝置的偏心示意圖。
[0025]圖1E是本發(fā)明具有螺旋槽的氣體端柱面組合式密封裝置的另一種偏心示意圖。
[0026]圖2是本發(fā)明基座的結(jié)構(gòu)圖。
[0027]圖2A是本發(fā)明基座的正視圖。
[0028]圖3是本發(fā)明端柱面浮動(dòng)密封環(huán)的結(jié)構(gòu)圖。
[0029]圖3A是本發(fā)明端柱面浮動(dòng)密封環(huán)的另一視角結(jié)構(gòu)圖。
[0030]圖3B是本發(fā)明端柱面浮動(dòng)密封環(huán)的右側(cè)視角圖。
[0031]圖3C是本發(fā)明端柱面浮動(dòng)密封環(huán)的右側(cè)視角的三維建模圖。
[0032]圖3D是本發(fā)明端柱面浮動(dòng)密封環(huán)的俯視圖。
[0033]圖3E是本發(fā)明端柱面浮動(dòng)密封環(huán)的俯視局部放大圖。
[0034]圖3F是本發(fā)明端柱面浮動(dòng)密封環(huán)的左視圖。
[0035]圖3G是圖3F的剖視圖。
[0036]圖3H是圖3F的剖視的三維建模圖。
[0037]圖4是本發(fā)明端面彈性支承件的結(jié)構(gòu)圖。[0038]圖5是工作狀態(tài)下本發(fā)明具有螺旋槽的氣體端柱面組合式密封裝置的壓力分布圖。
[0039]
【權(quán)利要求】
1.一種帶有螺旋槽的氣體端柱面組合式密封裝置，其特征在于:該密封裝置包括有基座(1)、端柱面浮動(dòng)密封環(huán)(3)、柱面彈性支承環(huán)(4)和端面彈性支承件(5)； 基座(1)的中心是中心通孔(106)，該中心通孔(106)用于轉(zhuǎn)子軸頸(2)的一端穿過。基座(1)的內(nèi)部設(shè)有安裝腔(102)、下凸臺(tái)(103)、上凸臺(tái)(104);安裝腔(102)設(shè)置在底板(107)的內(nèi)板面上，底板(107)的外板面上設(shè)有螺紋孔(101)，該安裝腔(102)用于放置端面彈性支承件(5);下凸臺(tái)(103)和上凸臺(tái)(104)設(shè)置在基座(1)的內(nèi)壁上，下凸臺(tái)(103)與上凸臺(tái)(104)之間是內(nèi)腔(105)，該內(nèi)腔(105)用于放置柱面彈性支承環(huán)(4)。 端柱面浮動(dòng)密封環(huán)(3)的外環(huán)面(3A)為光滑圓面。 端柱面浮動(dòng)密封環(huán)(3 )的內(nèi)環(huán)面(3B)的上端均勻分布有柱面螺旋槽(3B2 )和柱面密封臺(tái)(3B3 )，每兩個(gè)柱面螺旋槽(3B2 )之間是柱面密封臺(tái)(3B3 );端柱面浮動(dòng)密封環(huán)(3 )的內(nèi)環(huán)面(3B)的下端是柱面密封壩(3B1)。 端柱面浮動(dòng)密封環(huán)(3)的下端為下端面(3D)。 端柱面浮動(dòng)密封環(huán)(3)的上端為上端面(3C)，在所述上端面(3C)上均勻分布有端面螺旋槽(3C2)和端面密封臺(tái)(3C3)，每兩個(gè)端面螺旋槽(3C2)之間是端面密封臺(tái)(3C3);上端面(3C)與內(nèi)環(huán)面(3B )上端的接合處為端面密封壩(3C1)。 內(nèi)環(huán)面(3B)上的柱面螺旋槽(3B2)和柱面密封臺(tái)(3B3)的設(shè)置個(gè)數(shù)是相同的。 上端面(3C)上的端面螺旋槽(3C2 )和端面密封臺(tái)(3C3 )的設(shè)置個(gè)數(shù)是相同的。 柱面彈性支承環(huán)(4)上設(shè)有外環(huán)面(401)和內(nèi)環(huán)面(402)。柱面彈性支承環(huán)(4)的外環(huán)面(401)與基座(1)的內(nèi)腔(105)接觸，柱面`彈性支承環(huán)(4)的內(nèi)環(huán)面(402)與端柱面浮動(dòng)密封環(huán)(3)的外環(huán)面(3A)接觸。 端面彈性支承件(5)為彈簧結(jié)構(gòu)。端面彈性支承件(5)設(shè)置的個(gè)數(shù)與基座(1)的內(nèi)底部上均勻設(shè)置的安裝腔(102)的個(gè)數(shù)相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有螺旋槽的氣體端柱面組合式密封裝置，其特征在于:內(nèi)環(huán)面(3B)上的柱面螺旋槽(3B2)設(shè)置的個(gè)數(shù)可以為12、16、20或者24個(gè)數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有螺旋槽的氣體端柱面組合式密封裝置，其特征在于:上端面(3C)上的端面螺旋槽(3C2)設(shè)置的個(gè)數(shù)可以為12、16、20或者24個(gè)數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有螺旋槽的氣體端柱面組合式密封裝置，其特征在于:柱面螺旋槽(3B2)與端面螺旋槽(3C2)的設(shè)置個(gè)數(shù)是相同的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有螺旋槽的氣體端柱面組合式密封裝置，其特征在于:柱面密封臺(tái)(3B3)與端面密封臺(tái)(3C3)的設(shè)置個(gè)數(shù)是相同的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有螺旋槽的氣體端柱面組合式密封裝置，其特征在于:柱面螺旋槽(3B2)與端面螺旋槽(3C2)的設(shè)置個(gè)數(shù)是不同的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有螺旋槽的氣體端柱面組合式密封裝置，其特征在于:柱面密封臺(tái)(3B3)與端面密封臺(tái)(3C3)的設(shè)置個(gè)數(shù)是不同的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有螺旋槽的氣體端柱面組合式密封裝置，其特征在于:柱面螺旋槽(3B2)與端面螺旋槽(3C2)的設(shè)置個(gè)數(shù)與柱面密封臺(tái)(3B3)與端面密封臺(tái)(3C3)的設(shè)置個(gè)數(shù)是相同的，或者是不同的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有螺旋槽的氣體端柱面組合式密封裝置，其特征在于:基座(1)為金屬材料一體加工成型的具有內(nèi)腔的圓環(huán)結(jié)構(gòu)。柱面彈性支承環(huán)(4 )為橡膠材料、氟橡膠、丁睛橡膠。端柱面浮動(dòng)密封環(huán)(3)為碳石墨材料一體加工成型的圓環(huán)結(jié)構(gòu)。端面彈性支承件(5 )的加工材料為鎳鉻鐵合金。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有螺旋槽的氣體端柱面組合式密封裝置，其特征在于:端柱面浮動(dòng)密封環(huán)(3)工作狀態(tài)偏心于轉(zhuǎn)子軸心，偏心率范圍為0.1~0.9，偏心率2L
【文檔編號(hào)】F16J15/16GK103629360SQ201310642641
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】馬綱, 孫曉軍, 羅先海 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)