CN205226382U - 对数螺旋环形槽干气密封环 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种对数螺旋环形槽干气密封环，包括环体，所述环体上设置有多个对数螺旋槽，每个所述对数螺旋槽的尾部均延伸设置有一段微型槽，多段所述微型槽均位于所述环体的同一环线上。本实用新型有效提高了密封端面的流体压力分布均匀性，在干气密封装置中能形成稳定的气模和动压效应，干气密封稳定性得到了明显的提高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种对数螺旋槽干气密封环，尤其涉及一种对数螺旋环形槽干气密封环，主要应用于石油化工压缩机、反应釜、泵及相似旋转设备上的干气密封。
背景技术
随着石油、石化行业的发展，现代工艺技术对转动设备的要求越来越高，希望转动设备能够长期稳定运行，同时由于现代工业生产对环保和可持续发展的日益重视，对密封的性能要求也越来越高，密封性能要求向着微泄漏、长寿命、高可靠性方向发展。干气密封作为一种新型密封技术，它属于非接触式机械密封，它与普通机械密封的不同是在密封端面上加工微米量级浅槽并以气体作为润滑剂，实现了端面的非接触。这种密封与普通机械密封或者油润滑动压型机械密封相比具有无与伦比的优越性：低功率消耗，无磨损运行，无油/气污染，不要求密封油系统和无pv值的限制，从而显著减少了系统运行和维护费用。
干气密封(气体润滑密封)的概念是20世纪60年代末在气体润滑轴承的基础上发展起来的新型非接触式密封装置。第一个干气密封的专利1968年在英国出现，1976年首次工业应用，1983年开始推广应用。最初的干气密封是开发作为透平压缩机、膨胀机的密封，这种新型的密封方式去除了压缩机密封中复杂笨重的油封系统，节约了运行成本，现在非接触气体润滑密封已经是工业透平压缩机的一种标准密封形式。这种密封的研制大体经过了5个阶段：1971年，完成压力变形控制；1975年，研究刚性密封环与柔性密封环组合关系；1976年，密封动力学与气膜刚度分析；1977年完成密封气膜热平衡研究；1979年，研究自动调节机构；1982年，柔性密封面概念建立；1985年，研究自动对中机构。20世纪90年代国外开始在中低速旋转机械如离心泵、搅拌釜中采用干气密封，国内最近十来年才开始大范围使用。
干气密封最核心的技术在于动压槽的有限元计算设计与加工，动压槽的形状和参数设计决定了密封端面能否开启，能否稳定运行的关键，现在应用最广泛的是对数螺旋槽和T型槽的密封环，但是这两种结构的动压效应仍然需要进一步的提高。
实用新型内容
本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种对数螺旋环形槽干气密封环。
本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：
一种对数螺旋环形槽干气密封环，包括环体，所述环体上设置有多个对数螺旋槽，每个所述对数螺旋槽的尾部均延伸设置有一段微型槽，多段所述微型槽均位于所述环体的同一环线上。
优选地，所述环体采用硬质材料制成。
优选地，所述环体为碳化硅或硬质合金中的一种。
优选地，所述微型槽的深度为5～10μm。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型有效提高了密封端面的压力分布均匀性，在干气密封装置中能形成稳定的气模，动压效应得到了明显的提高。
附图说明
图1是本实用新型所述对数螺旋环形槽干气密封环的结构示意图；
图中：1-对数螺旋槽、2-环体、3-微型环形槽。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
如图1所示，本实用新型包括环体2，环体2上设置有多个对数螺旋槽1，每个对数螺旋槽1的尾部均延伸设置有一段微型槽3，多段微型槽3均位于环体2的同一环线上。
在本实施例中，环体采用硬质材料制成，这里为碳化硅或硬质合金。微型槽3的深度为5～10μm。
我公司经过有限元软件分析和大量的实验证明，新型的对数螺旋环形槽结构能有效提高和保证端面有稳定的气模状态。在密封端面上，将密封面分为槽区和坝区两个部分，坝区起到密封的作用，限制气体向低压侧泄漏；螺旋槽区则产生非接触运转时所需要的动压开启力索需要气体，微型槽3区保证开启力稳定。
当动环高速旋转时，动环表面的动压槽将外侧处高压气体向下泵入密封端面，气体由外径向中心流动，而密封坝起着一个节流的作用，于是气体被压压力升高，在环形槽根处形成一个高压环形高压动压区。
密封端面的气膜压力形成开启力，在密封稳定运行时，该开启力与作用在补偿环背面的气体压力和弹簧力形成的闭合力平衡，从而达到密封的非接触无磨损运行。密封端面间形成的气膜厚度很薄，通常是微米级，该气膜具有一定的承载能力。
本实用新型具有以下优势：
1、对数螺旋槽1和微型槽3为一体设计和加工，有效防止的气体进入槽区产生不对称现象，经过有限元软件分析，本结构有效提高了密封端面的压力分布均匀性；
2、先进的流体结构设计，流体在密封端面对数螺旋槽1与扩展微型槽3的流动通道密封间隙内的湍流的阻力增加，槽的设计提供细长通道高稳定和强大的阻尼效应湍流，从而形成稳定气模。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (4)
1.一种对数螺旋环形槽干气密封环，包括环体，所述环体上设置有多个对数螺旋槽，其特征在于：每个所述对数螺旋槽的尾部均延伸设置有一段微型槽，多段所述微型槽均位于所述环体的同一环线上。
2.根据权利要求1所述的对数螺旋环形槽干气密封环，其特征在于：所述环体采用硬质材料制成。
3.根据权利要求2所述的对数螺旋环形槽干气密封环，其特征在于：所述环体为碳化硅或硬质合金中的一种。
4.根据权利要求1所述的对数螺旋环形槽干气密封环，其特征在于：所述微型槽的深度为5～10μm。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106812947A (zh) * | 2017-02-14 | 2017-06-09 | 四川日机密封件股份有限公司 | 组合式流体动压槽的非接触机械密封环 |
| CN111680425A (zh) * | 2020-06-11 | 2020-09-18 | 南京工程学院 | 一种分段式螺旋槽干气密封气膜压力计算方法 |
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| CN111680425B (zh) * | 2020-06-11 | 2024-02-02 | 南京工程学院 | 一种分段式螺旋槽干气密封气膜压力计算方法 |
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