[发明专利]一种鼓泡型箔片柔性支承的柱面气膜密封

说明书

本发明涉及一种鼓泡型箔片柔性支承的柱面气膜密封，属于旋转轴流体密封技术领域。本发明包括前端盖、柔性支撑环、定位销、后端盖、浮环、弹簧、旋转环、主轴；旋转环同轴安装在主轴上，前端盖安装在外部机匣上，后端盖安装在外部机匣上，弹簧一端连接安装在后端盖上，浮环偏心安装在旋转环外部，浮环一端通过定位销定位安装在前端盖上，浮环另一端连接安装在弹簧另一端上，柔性支撑环与浮环同轴安装在浮环外部。本发明能提升气膜刚度，可以改善柱面气膜密封性能；增加的双层柔性支撑环，在应对较大径向位移的密封环境中，能避免密封副的碰摩，防止密封失效；具有的双层柔性支撑环的鼓泡排列形式均为直列式，可实现主轴在正反转时达到同样的支撑效果。

技术领域

本发明涉及一种鼓泡型箔片柔性支承的柱面气膜密封，属于旋转轴流体密封技术领域。

背景技术

柱面气膜密封是一种新型的、微米级气膜薄膜润滑的非接触式流体密封形式，具有的低泄漏、适宜高滑速等特点。相较于端面气膜密封，柱面气膜密封的优势在于具有较强的柔性浮动性，允许更大的径向位移。但是目前，由于其气膜薄膜一般只有几微米，这就导致即使在气膜刚度很大的情况下，如若转轴出现几毫米的径向摆动，仍旧会导致密封副之间的接触摩擦。所以，采用合理的柱面气膜密封的柔性支承结构对其进行隔离保护，以避免密封轴与浮环密封表面不会摩擦接触而失效，是完善其优势性的重要步骤。

发明内容

发明的目的是提供一种鼓泡型箔片柔性支承的柱面气膜密封，以改善柱面气膜密封的密封性能，减少密封过程中的泄漏量，同时能够应对密封过程中更大的径向位移问题。

本发明按以下技术方案实现：一种鼓泡型箔片柔性支承的柱面气膜密封，包括前端盖1、柔性支撑环2、定位销3、后端盖4、浮环5、弹簧6、旋转环7、主轴8；旋转环7同轴安装在主轴8上，前端盖1安装在外部机匣上，后端盖4安装在外部机匣上，弹簧6一端连接安装在后端盖4上，浮环5偏心安装在旋转环7外部，浮环5与主轴8的偏心率为0.3~0.5，浮环5一端通过定位销3定位安装在前端盖1上，浮环5另一端连接安装在弹簧6另一端上，柔性支撑环2与浮环5同轴安装在浮环5外部。

所述柔性支撑环2为双层结构，两层柔性支撑环2内均设有鼓泡9，内层柔性支撑环2的鼓泡9与外层柔性支撑环2的鼓泡9沿周向错位交叉排布。

所述柔性支撑环2厚度为0.05~0.10mm，柔性支撑环2的鼓泡9半径为0.8~1.2mm，凸起高度为0.25~0.30mm。

所述旋转环7外侧周向开设有凹槽10，凹槽10个数为10~16个。

一种鼓泡型箔片柔性支承的柱面气膜密封的工作原理为：主轴8与旋转环7采用过盈配合，使主轴8与旋转环7同步运动，且浮环5和主轴8在安装时具有一定的偏心；前端盖1左端为低压侧，后端盖4右端为高压侧，气体从高压侧进入旋转环7与浮环5的密封间隙，当主轴8在以给定的转速下开始转动时，气体因粘性摩擦通过轴从大口（偏心安装时旋转环7与浮环5间隙较大一端）带向小口（偏心安装时旋转环7与浮环5间隙较小一端），在小口端产生“憋油”升压现象，同时生成一层厚度为几微米的气体薄膜，而旋转环7所开设的凹槽10则会增大这一动压效应；当浮环5所受的流体动压力大于自身重力和摩擦力之和，这时就会推动浮环5向几何中心运动，偏心距变小，浮环5所受的流体动压力减小，流体动压力小于重力和摩擦力之和时，浮环5又会向相反方向运动，如此往复，流体动压力、重力、摩擦力达到动态平衡，实现流体密封；这一过程中，双层柔性支撑环2对柱面气膜进行了支撑隔离保护，它既能保证浮环5在一定可控范围内进行浮动同时又可避免密封副因为摩擦接触而使密封失效，能显著改善柱面气膜的密封性能。

本发明具有以下有益效果：

1、能提升气膜刚度，可以改善柱面气膜密封性能；

2、增加的双层柔性支撑环，在应对较大径向位移的密封环境中，能避免密封副的碰摩，防止密封失效；

3、具有的双层柔性支撑环的鼓泡排列形式均为直列式，可实现主轴在正反转时达到同样的支撑效果；