[发明专利]一种双向旋转的干气密封端面槽型

说明书

技术领域

本发明涉及一种旋转轴端面密封结构。特别是涉及一种用于石油、化工、冶金、航空等领域的双向旋转的干气密封端面槽型。

背景技术

干气密封是一种利用气体动压效应，在两个密封端面相对旋转条件下，由其中一个密封面上的密封槽将流体泵送到两个密封端面之间，形成气膜并产生一定的压力增加，即开启力，使两个密封端面在不接触条件下达到旋转与非旋转部件之间的密封。干气密封可以采用非运行介质的安全气体作为密封介质，具有运行性能稳定、可靠性高，泄漏量小，无环境污染等优点，特别适用于高温、高压、高速、有毒及强腐蚀性等苛刻环境，尤其被应用于石油、化工、冶金、航空等领域的旋转叶轮机械动力装置中。

干气密封分单向和双向两大类。单向旋转的干气密封，槽型一般为典型的非对称螺旋槽型，只满足旋转轴的单向旋转要求。双向干气密封主要功能是为适应双向旋转要求，目前的槽型有燕尾槽、八字形槽、双列双叶螺旋槽等槽型。从工程应用情况看，现有双向旋转密封槽加工和制造工艺难度较大，同时在高速旋转情况下其气动参数如泄漏量和开启力还有待进一步改善。如燕尾槽、八字形槽都具有一定的尖角，在动环高速旋转的状态下，其尖角非常容易被打碎，即影响密封效果，又造成更加严重的摩擦。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于由动环与静环构成的双向旋转的干气密封端面槽型。

本发明所采用的技术方案是：一种双向旋转的干气密封端面槽型，包括有动环端面，在动环端面上沿圆周方向均匀分布的设置有8～12个动压槽，每一个动压槽的形状为凹形结构，每一个动压槽的槽深为5-15μm。

所述的每一动压槽的凹进处都嵌入有与所述的环端面为一体的中间隔离块。

所述的动压槽是由：形成在动环外圆周上的入口弧线，对称的连接在所述入口弧线两端的左外侧弧边和右外侧弧边，分别对应的连接在左外侧弧边和右外侧弧边另一端且延长线与动环内圆周相垂直的左外侧直边和右外侧直边，分别对应连接在左外侧直边和右外侧直边另一端且与所述的动环外圆周以及动环内圆周相平行的左槽根和右槽根，以及由左槽根和右槽根另一端连接中间隔离块的周边所构成的凹形结构。

所述的左槽根和右槽根所形成圆弧的圆心与所述的动环外圆周和动环内圆周的圆心为同一圆心O，其中，对应所述的圆心O，所述的左槽根和右槽根的半径为Rg1，左外侧直边和右外侧直边的上顶点距圆心O的距离为Rg2，所述动环外圆周的半径为Ro，所述的动环内圆周的半径为Ri，并且，Ri<Rg1≤Rg2<Ro。

与环端面一体形成的中间隔离块的顶部弧线对应所述圆心O的半径为Rh，所述的中间隔离块的高度为h，所述高度h的取值范围为0≤h≤2(R0-Rg1)/3。

形成在动环外圆周上的入口弧线的两端的端点与圆心O连线所形成的夹角B1OB2的度数为β，中间隔离块顶部弧线的两端的端点与圆心O连线所形成的夹角F1OF2的度数为θ，所述的β和θ满足0°≤θ≤β≤12°，5°≤β≤12°。

所述的左外侧弧边和右外侧弧边是：做入口弧线的中点B3与动环外圆周的圆心O连线与动环内圆周相交于A点，以点A为圆心、以入口弧线的左端点B1与A点的连线B1A为半径做圆，所形成的两个圆弧即为左外侧弧边和右外侧弧边。

所述的Rg1的数值范围为Rg1/Ri≥1.05；Rg2的数值范围为Rg1≤Rg2≤0.5(Rg1+R0),当Rg1=Rg2时，C1点与D1点重合、C2点与D2点重合。

本发明的一种双向旋转的干气密封端面槽型，能够提高密封气动性能、简化槽型加工难度、提高密封糟型和实际需求的匹配性，满足现代工业对密封的更高要求。并且，本发明具有可双向旋转的特性，而且线型更流畅，避免了结构上的尖锐顶点，从而减少应力集中点；简化了槽型的加工难度；槽型可实现系列化，满足宽范围的开启力、泄漏量要求。还具有如下有益成果：

1）在正常气膜厚度即2-4μm运行条件下，本发明的槽型具有泄漏量小、开启力大特点。

2）本发明的槽型可以通过确定中间隔离块的大小控制泄漏量并适当调整开启力，具有灵活的适用范围。

3）本发明的槽型消除了目前动压槽型普遍存在的局部尖锐角问题，线型简洁流畅，简化了制造工艺。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的动压槽的结构示意图。

1：动环端面                         2：动压槽