CN113217633A - 具有浮动密封坝的动静压混合式箔片端面气膜密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具有浮动密封坝的动静压混合式箔片端面气膜密封结构，环本体上端面的外侧向上凸起以形成圆环台面，环本体上端面的内侧相对环形台面形成环形低面。内侧鼓泡箔片上设置鼓泡凸起；内侧鼓泡箔片两端固定、首尾相接铺设在环形低面上，内侧鼓泡箔片在环形低面上具有多层。环状盖体插在内侧鼓泡箔片上方；环状盖体上表面设置均压槽；环状盖体的侧壁设置节流孔。圆环台面的内侧壁上设置密封槽沟，密封圈嵌入密封槽沟内。内侧鼓泡箔片和环状盖体共同形成形成密封坝。外侧箔片机构，外侧箔片机构设置在圆环台面上。本申请有效提升现有箔片端面气膜密封动态运行稳定性和开启性能。

Description

具有浮动密封坝的动静压混合式箔片端面气膜密封结构

技术领域

本发明涉及机械密封结构领域，具体涉及具有浮动密封坝的动静压混合式箔片端面气膜密封结构。

背景技术

目前旋转机械普遍向超高速工况和突变工况发展，常规的箔片端面气膜密封普遍配有刚性的密封坝结构，在工作过程中常因散热或抗扰动能力不足而导致密封坝端面碰磨或撞碎而失效。同时，常规的箔片端面气膜密封由于弹性端面结构往往会导致开启性能稍弱的结果。

发明内容

本发明的目的是提供具有浮动密封坝的动静压混合式箔片端面气膜密封结构，可以解决上述技术问题中的一个或是多个。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案如下：

具有浮动密封坝的动静压混合式箔片端面气膜密封结构，包括

环本体，所述环本体上端面的外侧向上凸起以形成圆环台面，所述环本体上端面的内侧相对环形台面形成环形低面。

内侧鼓泡箔片，所述内侧鼓泡箔片上设置鼓泡凸起；所述内侧鼓泡箔片两端固定、首尾相接铺设在环形低面上，所述内侧鼓泡箔片在所述环形低面上具有多层。

环状盖体，所述环状盖体插在所述内侧鼓泡箔片上方；所述环状盖体上表面设置均压槽；所述所述环状盖体的侧壁设置节流孔；所述节流孔连通所述环状盖体的外部和所述均压槽的内部。

所述圆环台面的内侧壁上设置密封槽沟，密封圈嵌入密封槽沟内。

所述内侧鼓泡箔片和所述环状盖体共同形成形成密封坝。

外侧箔片机构，所述外侧箔片机构设置在圆环台面上。

优选的：所述圆环台面内侧壁上设置第一防转槽；所述环状盖体内侧壁上与第一防转槽相对应设置第二防转槽。防转销的两端分别插入所述第一防转槽和所述第二防转槽使所述环状盖体与所述圆环台面相对静止。

优选的：所述均压槽为月牙型。

优选的：所述均压槽在所述环状盖体上等间距分布。

优选的：所述外侧箔片机构包括外侧鼓泡箔片和外侧平箔片；所述外侧鼓泡箔片上设置鼓泡凸起；所述的外侧平箔片和外侧鼓泡箔片都是一端固定、另一端自由。外侧鼓泡箔片铺设若干层，所述外侧平箔片在若干层外侧鼓泡箔片上层。

优选的：所述圆环台面的上端面上设置内缝隙，所述外侧平箔和外侧鼓泡箔片具有向下的延伸部，延伸部插入内缝隙。

优选的：所述外侧平箔片固定端的上表面低于密封坝上表面，所述外侧平箔片自由端的上表面高出密封坝上表面。

优选的：所述外侧平箔片的固定端上表面低于密封坝上表面1～9μm，所述外侧平箔片的自由端上表面高于密封坝1上表面的数值是0.1～5μm。

优选的：所述外侧平箔片的固定端上表面低于密封坝上表面3～7μm，所述外侧平箔片的自由端上表面高于密封坝上表面0.5～2μm。

优选的：本结构在稳定运转过程中，所述外侧箔片机构轴向压缩变形量大于或等于密封坝轴向位移量。

优选的：本结构在稳定运转过程中，所述外侧箔片结构沿轴向方向的压缩变形量为0.5～20μm；所述密封坝1结构沿轴向方向的位移量为0.5～10μm。

本发明的技术效果是：

本发明中

本申请的技术方案具有弹性密封坝结构、动态稳定性高、开启性能好、自适应能力强；有效提升现有箔片端面气膜密封动态运行稳定性和开启性能。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

在附图中：

图1为本发明结构的三维安装示意图。

图2为本发明结构的三维爆炸示意图。

图3为本发明装配体的俯视图。

图4为本发明图3中A-A的剖视图。

图5为本发明图4中的局部放大图。

图6为本发明结构的环体轴测图。

图7为本发明结构的环状盖体主视图。

图8为本发明结构的内侧侧箔片轴测图。

图9为本发明结构的外侧箔片轴测图。

图10为本发明结构的外侧箔片爆炸示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1-密封坝；2-外侧平箔片；3-外侧鼓泡箔片；4-环本体；5-鼓泡凸起；6-防转销；7-内侧鼓

泡箔片；8-“I”形槽；9-环状盖体；10-节流孔；11-均压槽；12-密封沟槽；13-密封圈；14-第一防转槽；15-第二防转槽。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的不当限定。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

具有浮动密封坝的动静压混合式箔片端面气膜密封结构，包括

环本体4，所述环本体4上端面的外侧向上凸起以形成圆环台面，所述环本体4上端面的内侧相对环形台面形成环形低面。

内侧鼓泡箔片7，所述内侧鼓泡箔片7上设置鼓泡凸起5；所述内侧鼓泡箔片7两端固定、首尾相接铺设在环形低面上，所述内侧鼓泡箔片7在所述环形低面上具有多层。

环状盖体9，所述环状盖体9插在所述内侧鼓泡箔片7上方；所述环状盖体9上表面设置均压槽11；在某些实施例中：所述均压槽11为月牙型。所述均压槽11在所述环状盖体9上等间距分布。

所述所述环状盖体9的侧壁设置节流孔10；所述节流孔10连通所述环状盖体9的外部和所述均压槽11的内部。

所述圆环台面的内侧壁上设置密封槽沟12，密封圈13嵌入密封槽沟12内。

所述内侧鼓泡箔片7和所述环状盖体9共同形成形成密封坝1。

外侧箔片机构，所述外侧箔片设置在圆环台面上。所述外侧箔片机构包括外侧鼓泡箔片3和外侧平箔片2；所述外侧鼓泡箔片3上设置鼓泡凸起5；所述的外侧平箔片2和外侧鼓泡箔片3都是一端固定、另一端自由；外侧鼓泡箔片3铺设若干层，所述外侧平箔片2在若干层外侧鼓泡箔片3上层。

本申请中，密封坝1由多层鼓泡箔片构成的弹性支承结构能产生多重适应性刚度，扩大了密封结构的刚度变化范围，改善了刚独特性；另外，面对外界干扰或者工况突变时，坝区的弹性支承结构能发生相应的形变使坝区表面发生相应的轴向位移，增加了抗冲击能力，从而减少密封环的磨损、撞碎；同时，密封坝1上开设有月牙型均压槽11以及节流孔10，能保证在静压作用下形成一定刚度的气膜，实现足够的开启力；

另外，外侧箔片机构采用了多层鼓泡箔片(外侧鼓泡箔片3)作为弹性支承，使之具有更佳的自适应能力，平箔片(外侧平箔片2)和鼓泡箔片(外侧鼓泡箔片3)会发生相应的形变来适应气膜压力从而达到相对平衡，提高密封过程的稳；能保证在静压作用下形成一定刚度的气膜，实现足够的开启力；

本申请的技术方案与传统的干气密封相比，带柔性坝的动静压混合箔片端面气膜密封具有更优越的稳定性、耐高温性、开启特性、控漏性与抗冲击能力，以及更长的使用寿命。

在某些实施例中：所述圆环台面内侧壁上设置第二防转槽15。所述环状盖体9内侧壁上与第二防转槽15相对应设置第一防转槽14。防转销6的两端分别插入所述第一防转槽14和所述第二防转槽15使所述环状盖体9与所述圆环台面相对静止。

在某些实施例中：所述圆环台面的上端面上设置内缝隙(“I”形槽8)，所述外侧平箔片2和外侧鼓泡箔片3具有向下的延伸部，延伸部插入内缝隙。

安装时，外侧平箔片2、外侧鼓泡箔片3和内侧鼓泡箔片7的固定端的延伸部，均从环本体4上端面开相对应的“I”形槽8插入，实现箔片的固定，这种安装方式可以方便更换发生磨损的箔片。

在某些实施例中：所述外侧平箔片2固定端的上表面低于密封坝1上表面，所述外侧平箔片2自由端的上表面高出密封坝1上表面。另外，外侧平箔片2固定端到自由端的圆周方向与气流的周向方向一致，外侧鼓泡箔片3的鼓泡凸起5高度沿固定端到自由端方向依次发生微米级的线性增高。

在某些实施例中：所述外侧平箔片2的固定端上表面低于密封坝1上表面1～9μm，所述外侧平箔片2的自由端上表面高于密封坝1上表面的数值是0.1～5μm。

在某些实施例中：所述外侧平箔片2的固定端上表面低于密封坝1上表面3～7μm，所述外侧平箔片2的自由端上表面高于密封坝1上表面0.5～2μm。

这样可以使每个外侧平箔片2与另一个环(密封坝1)的密封端面配合时形成预楔角，当密封未运转时，在闭合力(包括弹簧弹力和介质压力)作用下，鼓泡箔片(内侧鼓泡箔片7和外侧鼓泡箔片3)发生微量变形，使密封端面闭合，从而保证密封性能，当密封运转时，在动压效应的作用下使密封端面开启，形成气体动压膜，并通过箔片的自适应变形协调压力的分布，使干气密封的运转达到动态平衡。

当发生外界扰动或工况突变时，所述的密封坝1内部的由多层鼓泡箔片(内侧鼓泡箔片7)支产生的支承结构产生多重适应性刚度，扩大了刚度的变化范围，改善了刚独特性。坝区坝的箔片承结构能发生相应形变增强抗冲击能力，从而有效地防止密封环的磨损和撞碎。

在某些实施例中：本结构在稳定运转过程中，所述环本体4在受到外界轴向方向的压力作用时，所述外侧箔片机构轴向压缩变形量大于或等于密封坝1轴向位移量。优选的形变量是所述外侧箔片结构沿轴向方向的压缩变形量为0.5～20μm；所述密封坝1结构沿轴向方向的位移量为0.5～10μm。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.具有浮动密封坝的动静压混合式箔片端面气膜密封结构，包括动环和静环，密封结构设置在动环或是静环上；其特征在于：包括

环本体(4)，所述环本体(4)上端面的外侧向上凸起以形成圆环台面，所述环本体(4)上端面的内侧相对环形台面形成环形低面；

内侧鼓泡箔片(7)，所述内侧鼓泡箔片(7)上设置鼓泡凸起(5)；所述内侧鼓泡箔片(7)两端固定、首尾相接铺设在环形低面上，所述内侧鼓泡箔片(7)在所述环形低面上具有多层；

环状盖体(9)，所述环状盖体(9)插在所述内侧鼓泡箔片(7)上方；所述环状盖体(9)上表面设置均压槽(11)；所述环状盖体(9)的侧壁设置节流孔(10)；所述节流孔(10)连通所述环状盖体(9)的外部和所述均压槽(11)的内部；

所述圆环台面的内侧壁上设置密封槽沟(12)，密封圈(13)嵌入密封槽沟(12)内；

所述内侧鼓泡箔片(7)和所述环状盖体(9)共同形成形成密封坝(1)；

外侧箔片机构，所述外侧箔片机构设置在圆环台面上。

2.根据权利要求1所述的具有浮动密封坝的动静压混合式箔片端面气膜密封结构，其特征在于：

所述圆环台面内侧壁上设置第一防转槽(14)；

所述环状盖体(9)内侧壁上与第一防转槽(14)相对应设置第二防转槽(15)；

防转销(6)的两端分别插入所述第一防转槽(14)和所述第二防转槽(15)使所述环状盖体(9)与所述圆环台面相对静止。

3.根据权利要求1所述的具有浮动密封坝的动静压混合式箔片端面气膜密封结构，其特征在于：所述均压槽(11)为月牙型。

4.根据权利要求1所述的具有浮动密封坝的动静压混合式箔片端面气膜密封结构，其特征在于：

所述外侧箔片机构包括外侧鼓泡箔片(3)和外侧平箔片(2)；所述外侧鼓泡箔片(3)上设置鼓泡凸起(5)；所述的外侧平箔片(2)和外侧鼓泡箔片(3)都是一端固定、另一端自由；外侧鼓泡箔片(3)铺设若干层，所述外侧平箔片(2)在若干层外侧鼓泡箔片(3)上层。

5.根据权利要求4所述的具有浮动密封坝的动静压混合式箔片端面气膜密封结构，其特征在于：所述圆环台面的上端面上设置内缝隙，所述外侧平箔片(2)和外侧鼓泡箔片(3)具有向下的延伸部，延伸部插入内缝隙。

6.根据权利要求5所述的具有浮动密封坝的动静压混合式箔片端面气膜密封结构，其特征在于：所述外侧平箔片(2)固定端的上表面低于密封坝(1)上表面，所述外侧平箔片(2)自由端的上表面高出密封坝(1)上表面。

7.根据权利要求6所述的具有动压浮动密封坝的箔片端面气膜密封结构，其特征在于：所述外侧平箔片(2)的固定端上表面低于密封坝(1)上表面1～9μm，所述外侧平箔片(2)的自由端上表面高于密封坝1上表面的数值是0.1～5μm。

8.根据权利要求7所述的具有浮动密封坝的动静压混合式箔片端面气膜密封结构，其特征在于：所述外侧平箔片(2)的固定端上表面低于密封坝(1)上表面3～7μm，所述外侧平箔片(2)的自由端上表面高于密封坝(1)上表面0.5～2μm。

9.根据权利要求1所述的具有浮动密封坝的动静压混合式箔片端面气膜密封结构，其特征在于：本结构在稳定运转过程中，所述外侧箔片机构轴向压缩变形量大于或等于密封坝(1)轴向位移量。

10.根据权利要求9所述的具有浮动密封坝的动静压混合式箔片端面气膜密封结构，其特征在于：本结构在稳定运转过程中，所述外侧箔片结构沿轴向方向的压缩变形量为0.5～20μm；所述密封坝1结构沿轴向方向的位移量为0.5～10μm。

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