[发明专利]一种自止旋收敛型旋转密封结构

权利要求书

1.一种自止旋收敛型旋转密封结构，其特征在于，该旋转密封结构(4)包括由内至外依次设置在旋转部件(1)周向上的静子内环(2)和静子外环(3)；其中，

静子外环(3)的内表面(5)上加工有若干密封齿结构(8)；

静子外环(3)上的密封齿结构(8)与静子内环(2)的外表面(6)之间存在径向间隙(15)，且径向间隙(15)的宽度大于静子内环(2)与旋转部件(1)之间存在的密封间隙(16)的宽度；

静子外环(3)的内表面(5)与静子内环(2)的外表面(6)之间形成的环形腔室被密封齿结构(8)分割为若干高压止旋腔(7)；

高压止旋腔(7)与旋转密封结构(4)的高压端相连，每个高压止旋腔(7)内的压力通过密封齿结构(8)的个数、位置、形状和径向间隙(15)调节；

静子内环(2)安装在静子外环(3)上，静子内环(2)靠近旋转部件(1)的表面上开设有密封腔(13)，且密封腔(13)与旋转部件(1)组成工质的泄漏通道，工质从高压端流向低压端；

静子内环(2)靠近旋转部件(1)的表面上还开设有若干环形的低压止旋腔(9)，且低压止旋腔(9)布置在轴向相邻的两个密封腔(13)之间，低压止旋腔(9)内的压力小于对应的高压止旋腔(7)内的压力；

静子内环(2)上开设有连通高压止旋腔(7)和低压止旋腔(9)的止旋射流孔(10)；

高压止旋腔(7)、低压止旋腔(9)和止旋射流孔(10)构成了高速止旋射流通道，工质通过止旋射流孔(10)，从高压止旋腔(7)流入低压止旋腔(9)，形成高速射流。

2.根据权利要求1所述的一种自止旋收敛型旋转密封结构，其特征在于，止旋射流孔(10)沿静子内环(2)的周向等弧度布置，其数量为4的倍数，止旋射流孔(10)的中心线与半径方向存在射流角α，且有30°≤α≤60°，在低压止旋腔(9)内形成的高速射流具有与旋转部件(1)旋转方向相反的周向速度。

3.根据权利要求1所述的一种自止旋收敛型旋转密封结构，其特征在于，止旋射流孔(10)呈等截面圆柱型、收缩圆锥形或者缩放双曲型，其加工截面为圆、椭圆或者狭缝。

4.根据权利要求1所述的一种自止旋收敛型旋转密封结构，其特征在于，静子内环(2)上的密封腔(13)具有迷宫环形腔结构、袋型腔结构、圆孔腔结构或者六边形蜂窝腔结构。

5.根据权利要求4所述的一种自止旋收敛型旋转密封结构，其特征在于，迷宫环形腔结构的密封腔(13)采用沿流动方向逐渐减小的密封齿(11)的密封间隙(16)，以及密封腔(13)上游密封齿(11)的齿顶凹槽(12)，共同作用形成收敛型密封间隙，且密封间隙收敛角为0°≤β≤15°；

袋型腔结构的密封腔(13)的密封齿(11)与旋转部件(1)的外表面之间的密封间隙(16)沿流动方向恒定不变，采用在密封腔(13)上游密封齿(11)开设齿顶凹槽(12)的方法，形成收敛型密封间隙；

圆孔腔结构和六边形蜂窝腔结构的密封腔(13)均采用在密封腔(13)内表面切削具有收敛角β斜面的方法，使密封间隙(16)沿流动方向线性减小，形成收敛型密封间隙，且密封间隙收敛角0°≤β≤15°。

6.根据权利要求4所述的一种自止旋收敛型旋转密封结构，其特征在于，密封腔(13)的腔室深度(18)沿流动方向逐渐减小，形成收敛型密封腔，根据腔室深度(18)沿流动方向减小规律的不同，收敛型密封腔(13)分为直线收缩型、二次曲线收缩型和余弦曲线收缩型。

7.根据权利要求4所述的一种自止旋收敛型旋转密封结构，其特征在于，迷宫环形腔结构的密封腔(13)采用切削静子内环(2)内表面的加工方法，或者采用在静子内环(2)的内表面上镶嵌金属薄片的加工方法，形成密封齿(11)、密封腔(13)和低压止旋腔(9)；

袋型腔结构和圆孔腔结构的密封腔(13)采用切削静子内环(2)内表面的加工方法，获得环形的低压止旋腔(9)；

六边形蜂窝腔结构的密封腔(13)采用切削静子内环(2)内表面的加工方法，加工出环形低压止旋腔(9)和焊接面(19)，且焊接面(19)的半径沿流动方向逐渐减小，并采用将楔形蜂窝板(20)焊接在静子内环(2)上的焊接面(19)的方法获得密封腔(13)。