[发明专利]一种带有悬臂支承及螺旋槽的气体柱面密封装置

说明书

技术领域

本发明属于旋转轴密封技术领域，特别涉及一种带有悬臂支承结构的螺旋槽气体柱面密封装置，这种密封装置可以用于各种形式的压缩机、膨胀机、泵等高速旋转机械的旋转轴（即转子轴颈）上。

背景技术

公知的高转速流体机械多处密封位置工作条件特殊，接触式密封难于适应高滑速和高环温工况，流体动静、压结合型端面气体密封装置还存在一定的不足。例如因转子系统工作状态变化引起密封位置出现变形时适应性不够出现局部接触，引起泄漏增大或接触磨损，造成密封性能不稳定；受各种机械不同密封位置结构空间条件约束，非轴端位置采用端面密封装置受到限制，难以安装使用，适应性不够。

在密封副旋转表面轴向位移跳动较大的流体机械中，端面气膜密封结构的多种结构改进（包括端面密封副的可倾块、瑞利阶梯动压、螺旋槽动压、增加膜厚的静压、增加刚度的对置静压等），都因转子系统的机动变形过大的缘故，或是接触磨损、或是泄漏过大而存在不足。

发明内容

为了克服高速转子系统工作过程中因系统工作状态变化造成密封位置出现变形，从而引起密封环出现接触磨损、系统工作稳定性下降或泄漏过大的不足，同时适应高速转子沿线非轴端密封位置空间结构要求，本发明提供一种带有悬臂支承及螺旋槽的柱面气膜密封装置，通过支承的柔性和动压气膜在适应密封位置工作过程中的变形的同时实现非接触、小泄漏密封，同时通过柱面结构来适应非轴端位置密封的安装空间要求。

本发明的一种带有悬臂支承及螺旋槽的气体柱面密封装置，该装置包括有密封保持架（1）、转子轴颈（2）、浮动密封环（3）、悬臂支撑板（4）；其中，转子轴颈（2）为现有高速旋转机械中的旋转轴；

密封保持架（1）的外环面（104）为光滑圆面；密封保持架（1）的内环面（105）上均匀分布有内斜槽（101）、内凹槽（102）和内凸台（103），每两个内凹槽之间是内凸台；所述内斜槽（101）设置在内凹槽（102）与内凸台（103）之间的接合处；所述内斜槽（101）内安装有悬臂支撑板（4）的倾斜板面端（401）；

浮动密封环（3）的外环面（301）为光滑圆面；浮动密封环（3）的内环面（302）的一端上均匀分布有内螺旋槽（303）和内密封台（305），每两个内螺旋槽之间是内密封台；浮动密封环（3）的内环面（302）的另一端上是密封坝（304）；

悬臂支撑板（4）的一端为倾斜板端（401）、悬臂支撑板（4）的另一端为直角板端（402）；倾斜板端（401）与直角板端（402）之间是共形板面（403）。

本发明带有悬臂支承及螺旋槽的气体柱面密封装置的优点在于：

①以圆周布局的悬臂支撑板与浮动密封环的配合，实现了本发明设计的气体柱面密封装置在工作状态下的变形适应能力，进而避免或减小了接触磨损。

②浮动密封环与转子轴颈在工作状态下的偏心，能够因其动压效果产生压力气膜，实现微间隙非接触。

③浮动密封环的内壁设计成光滑密封坝和螺旋槽结合分布的形式，密封坝段能够有效阻隔泄漏，螺旋槽段能够增大动压效果，从而减少泄漏量、增大柱面开启力。

④利用密封保持架上的内斜槽设计方便了悬臂支撑板的安装，以及悬臂支撑板与浮动密封环的共形。

附图说明

图1是本发明非接触式柱面气膜密封结构件的外部结构图。

图1A是本发明非接触式柱面气膜密封结构件的另一视角结构图。

图1B是本发明非接触式柱面气膜密封结构件的正视图。

图1C是本发明非接触式柱面气膜密封结构件的一种偏心示意图。

图1D是本发明非接触式柱面气膜密封结构件的另一种偏心示意图。

图2是本发明密封保持架的结构图。

图2A是本发明密封保持架的正视图。

图3是本发明浮动密封环的结构图。

图3A是本发明浮动密封环的另一视角结构图。

图3B是本发明浮动密封环的正视图。

图3C是本发明浮动密封环的剖视图。

图4是本发明浮动密封环的结构图。

图5是工作状态下本发明非接触式柱面气膜密封结构件的密封气膜的压力分布图。