圓弧槽式干氣密封摩擦副結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種圓弧槽式干氣密封摩擦副結構，其技術特征是：在動環(huán)或靜環(huán)的密封端面均布圓弧槽，圓弧槽長短邊外部均首尾相接無斷點，兩組相鄰圓弧槽的長邊、短邊與外圓的交點均首尾相接，使外圓全部作為圓弧槽進氣口，盡可能大的增加干氣密封進氣量；圓弧槽的數(shù)量隨軸徑增大而增加。其優(yōu)點是，圓弧槽長短邊外部均首尾相接無斷點，增加了干氣密封進氣量；長邊和短邊收為一點III，氣體被壓縮到一點，使氣體變得更致密，氣膜剛度更大，密封運行更平穩(wěn)可靠；壓縮后的氣體從點III流入壩，氣體瞬間膨脹，比傳統(tǒng)的氣體從圓弧短邊進入壩區(qū)帶走更多的熱量。
【專利說明】圓弧槽式干氣密封摩擦副結構
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種新型的非接觸機械密封摩擦副結構。特別是一種在摩擦副的動環(huán)或靜環(huán)密封端面上刻有新型圓弧槽的干氣密封摩擦副。
【背景技術】
[0002]作為非接觸式機械密封，干氣密封以其使用壽命長、無泄漏、節(jié)能環(huán)保、運行維護費用低等一系列優(yōu)勢成為目前最先進的高速透平壓縮機軸端密封型式，是設計院、主機廠和終端用戶首選的大機組軸端密封型式。干氣密封與普通機械密封的根本區(qū)別在于，干氣密封的一個密封環(huán)端面上加工有均勻分布的淺槽。運轉時氣體切入槽內，形成流體動壓效應，將密封面分開，實現(xiàn)非接觸密封。干氣密封為保持非接觸狀態(tài)，在設計中特別重要的一個數(shù)據(jù)是氣膜剛度，也就是浮力(即復原力)變化量和間隙變化量的比值，氣膜剛度越大，干氣密封抗干擾能力越強，密封運行越穩(wěn)定可靠，干氣密封的設計就是以獲得最大的氣膜剛度為目的而進行的。從理論上講氣膜剛度越大，間隙越不易發(fā)生變化，密封性能越穩(wěn)定。而干氣密封動壓槽形狀是影響氣膜剛度的關鍵因素。密封運轉時動靜環(huán)端面間由于氣膜粘性剪切產(chǎn)生熱量，設備軸徑越大產(chǎn)生的熱量越多，在實際工作中，過高的端面溫度和過大的溫度梯度會導致密封環(huán)變形、端面點接觸、泄漏量增加、端面氣膜不穩(wěn)定、端面最小膜厚減小、熱裂等問題，嚴重影響著密封的性能、運行安全和使用壽命，動壓槽形狀對熱量的散發(fā)也有較大影響。端面溝槽形狀技術已成為干氣密封的核心技術。目前國際上著名的密封生產(chǎn)廠家都有自己的專利形槽技術，而且端面形槽已成為各公司產(chǎn)品標志的重要特征。

【發(fā)明內容】

[0003]本實用新型的目的是針對上述技術中存在的不足，提供一種在動環(huán)或靜環(huán)表面刻有圓弧槽的新型干氣密封摩擦副，以加強設備運轉時端面氣膜的剛度，密封運行時的熱量散發(fā)更快。
[0004]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，包括動環(huán)、靜環(huán)。其特征是:在動環(huán)或靜環(huán)的密封端面均布圓弧槽，圓弧槽長短邊外部均首尾相接無斷點，兩組相鄰圓弧槽的長邊、短邊與外圓的交點均首尾相接，使外圓全部作為圓弧槽進氣口，盡可能大的增加干氣密封進氣量。圓弧槽的數(shù)量隨軸徑增大而增加。
[0005]本實用新型的有益效果:1、圓弧槽長短邊外部均首尾相接無斷點，增加了干氣密封進氣量；2、長邊3和短邊5收為一點III，氣體被壓縮到一點，使氣體變得更致密，氣膜剛度更大，密封運行更平穩(wěn)可靠；3、壓縮后的氣體從點III流入壩8，氣體瞬間膨脹，比傳統(tǒng)的氣體從圓弧短邊進入壩區(qū)帶走更多的熱量。
[0006]【專利附圖】

【附圖說明】:
[0007]圖1是本實用新型結構示意圖；
[0008]圖2是本實用新型圓弧槽槽型結構示意圖
[0009]圖3是本實用新型軸為逆時針旋轉時圓弧槽旋向干氣密封端面示意圖[0010]圖4是本實用新型軸為順時針旋轉時圓弧槽旋向干氣密封端面示意圖
[0011]【具體實施方式】:
[0012]下面結合附圖對本發(fā)明具體實施做進一步說明:
[0013]由圖1-圖3可知，在動環(huán)2或靜環(huán)I的密封端面均布圓弧槽4，圓弧槽長短邊外部均首尾相接無斷點。圓弧槽4是長邊3、短邊5及外圓6所包圍的區(qū)域，兩組圓弧槽4之間區(qū)域為堰7，長邊3與短邊5以點III收口，所有點III組成槽根圓，槽根圓和石墨環(huán)內徑9之間的部位為壩8。兩組相鄰圓弧槽的長邊3、短邊5與外圓6的交點1、11均首尾相接，使外圓6全部作為圓弧槽進氣口，盡可能大的增加干氣密封進氣量。圓弧槽4的數(shù)量隨軸徑增大而增加。長邊3與短邊5均為半徑等于R的圓弧，圓弧槽和堰的面積相等。長邊3與短邊5進氣口夾角a等于360°除以圓弧槽個數(shù)。圓弧槽4的數(shù)量隨軸徑增大而增加。長邊3包絡角b=aX2+e，e為常數(shù)，該常數(shù)隨軸徑大小在10至20之間選取，保證圓弧槽和堰的面積相等。平衡系數(shù)K=0.5。設備運轉后密封氣體從外圓進入圓弧槽，外圓向中心流動，而密封壩則節(jié)制氣體流向中心，氣體隨著圓弧槽截面形狀的變化被壓縮到點III，引起壓力升高，迫使動、靜密封環(huán)張開而形成氣膜，由氣膜產(chǎn)生的開啟力與干氣密封彈簧和介質形成的閉合力達到平衡時，密封系統(tǒng)形成非接觸運轉。因為氣體被壓縮到一點后進入壩8，被壓縮氣體的致密性比被壓縮到一條圓弧邊后進入壩8更好，增加了氣膜剛度及干氣密封運行的穩(wěn)定性。壓縮到點III的氣體流入壩8時氣體瞬間膨脹，從而帶走更多的熱量。圓弧槽的旋向隨軸的旋向變化，保證氣體由外圓6流向壩8。
[0014]由圖3-圖4可知，圖3是軸為逆時針旋轉時圓弧槽旋向示意圖，圖4是軸為順時針旋轉時圓弧槽旋向示意圖。當軸旋轉時圓弧槽旋向與軸的旋向相同，圓弧槽旋向與軸的旋向一致時，軸旋轉時圓弧槽入口是迎對氣流流向的方向，使氣體進入圓弧槽內。
【權利要求】
1.一種圓弧槽式干氣密封摩擦副結構，包括動環(huán)、靜環(huán)，其特征是:在動環(huán)或靜環(huán)的密封端面均布圓弧槽，圓弧槽長短邊外部均首尾相接無斷點，兩組相鄰圓弧槽的長邊、短邊與外圓的交點均首尾相接，使外圓全部作為圓弧槽進氣口，盡可能大的增加干氣密封進氣量；圓弧槽的數(shù)量隨軸徑增大而增加。
2.根據(jù)權利要求1所述的圓弧槽式干氣密封摩擦副結構，其特征是，長邊與短邊進氣口夾角a等于360°除以圓弧槽個數(shù)。
3.根據(jù)權利要求1所述的圓弧槽式干氣密封摩擦副結構，其特征是，長邊包絡角b=aX2+e，e為常數(shù)，該常數(shù)隨軸徑大小在10至20之間選取，保證圓弧槽和堰的面積相等，平衡系數(shù)K=0.5。
4.根據(jù)權利要求1所述的圓弧槽式干氣密封摩擦副結構，其特征是，軸旋轉時圓弧槽旋向與軸的旋向相同，圓弧槽旋向與軸的旋向一致時，軸旋轉時圓弧槽入口是迎對氣流流向的方向，使氣體進入圓弧槽內。
【文檔編號】F16J15/16GK203585330SQ201320765592
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權日:2013年11月29日
【發(fā)明者】崔正軍 申請人:崔正軍