[发明专利]一种带有螺旋槽的气体端柱面组合式密封装置

说明书

技术领域

本发明属于旋转轴密封技术领域，特别涉及一种带有螺旋槽的气体端柱面组合式密封装置，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螺旋槽的气体端柱面组合式密封装置，通过柔性支承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，同时通过端柱面结构来适应非轴端位置密封的安装空间要求。

本发明设计了一种带有螺旋槽的气体端柱面组合式密封装置，其特征在于：该密封装置包括有基座（1）、端柱面浮动密封环（3）、柱面弹性支承环（4）和端面弹性支承件（5）；

基座（1）的中心是中心通孔（106），该中心通孔（106）用于转子轴颈（2）的一端穿过。基座（1）的内部设有安装腔（102）、下凸台（103）、上凸台（104）；安装腔（102）设置在底板（107）的内板面上，底板（107）的外板面上设有螺纹孔（101），该安装腔（102）用于放置端面弹性支承件（5）；下凸台（103）和上凸台（104）设置在基座（1）的内壁上，下凸台（103）与上凸台（104）之间是内腔（105），该内腔（105）用于放置柱面弹性支承环（4）。

端柱面浮动密封环（3）的外环面（3A）为光滑圆面。

端柱面浮动密封环（3）的内环面（3B）的上端均匀分布有柱面螺旋槽（3B2）和柱面密封台（3B3），每两个柱面螺旋槽（3B2）之间是柱面密封台（3B3）；端柱面浮动密封环（3）的内环面（3B）的下端是柱面密封坝（3B1）。

端柱面浮动密封环（3）的下端为下端面（3D）。

端柱面浮动密封环（3）的上端为上端面（3C），在所述上端面（3C）上均匀分布有端面螺旋槽（3C2）和端面密封台（3C3），每两个端面螺旋槽（3C2）之间是端面密封台（3C3）；上端面（3C）与内环面（3B）上端的接合处为端面密封坝（3C1）。

内环面（3B）上的柱面螺旋槽（3B2）和柱面密封台（3B3）的设置个数是相同的。

上端面（3C）上的端面螺旋槽（3C2）和端面密封台（3C3）的设置个数是相同的。

柱面弹性支承环（4）上设有外环面（401）和内环面（402）。柱面弹性支承环（4）的外环面（401）与基座（1）的内腔（105）接触，柱面弹性支承环（4）的内环面（402）与端柱面浮动密封环（3）的外环面（3A）接触。

端面弹性支承件（5）为弹簧结构。端面弹性支承件（5）设置的个数与基座（1）的内底部上均匀设置的安装腔（102）的个数相同。

本发明带有螺旋槽的气体端柱面组合式密封装置的优点在于：

①以圆周布局的柱面弹性支承环与端柱面浮动密封环的配合，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以圆周布局的端面弹性支承件与端柱面浮动密封环的配合，实现了本发明设计的气体端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。

③端柱面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。

④端柱面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。

附图说明

图1是本发明具有螺旋槽的气体端柱面组合式密封装置的外部结构图。

图1A是图1中的A-A剖面图。