CN2622494Y

CN2622494Y - 干气密封摩擦副

Info

Publication number: CN2622494Y
Application number: CN 03234764
Authority: CN
Inventors: 彭建
Original assignee: Individual
Current assignee: Chengdu Yitong Seal Co Ltd
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2003-06-06
Publication date: 2004-06-30
Anticipated expiration: 2013-06-06

Abstract

本实用新型提供了一种干气密封摩擦副。包括旋转环、静止环，旋转环端面或静止环端面上有多条动压槽，动压槽与动压槽间形成了密封坝，动压槽、密封坝与环内壁间有密封堰。采用本实用新型结构的密封运行平稳，使用寿命长。

Description

干气密封摩擦副

技术领域：

本实用新型与密封有关，特别与干气密封摩擦副有关。

背景技术：

机械密封是目前应用最为广泛，最为成熟悉的一种旋转密封形式。从1900年第一套机械密封开始应用到现在，已经整整100年。机械密封的作用机理是密封面在摩擦润滑中实现密封，密封面必然存在磨损和泄漏，从而影响了密封的使用寿命。就目前机械密封技术而言，密封的使用寿命在一年左右。随着科学技术的发展以及人们对环保意识的提高，机械密封的性能已经越来越不能适应现代工业生产的需要。

实用新型内容：

本实用新型的目的是为了克服以上不足，提供一种运行平稳使用寿命长。的干气密封摩副。

本实用新型的目的是这样来实现的：

本实用新型干气密封摩擦副包括旋转环、静止环、旋转环端面或静止环端面上有多条动压槽，动压槽与动压槽间形成了密封坝，动压槽、密封坝与环内壁间有密封堰。

上述的动压槽槽数n在4～60间，沿旋转环端面或静止环端面周向均匀分布，动压槽槽深h在0.003～0.02毫米间，密封面宽度b在5～35毫米间，b＝Ro-Ri，Ro、Ri分别为动压环或静压环端面外径或内径。

上述的动压槽形状为阿基米德螺旋线，采用阿基米德螺旋槽的干气密封端面产生的气膜反力最大，气膜刚度最好，密封综合性能最佳，本实用新型所说的阿基米德螺旋槽采用的是阿基米德螺线，其数学方程为：r＝Kθ(其中K＝a/2π，θ＝tgβ)；受阿基米德螺旋槽槽型形状影响，该槽型干气密封只能单向旋转即两个密封面相对旋转时，将气体往螺旋槽里带，最终将气体压缩产生气膜反力将两密封面分开。

上述的阿基米德螺旋动压槽的螺旋角α在5～50°间，动压槽宽θ₂与密封坝宽θ₁之比C1在0.5～3间，动压槽槽长Ro-Rg与密封堰长Rg-Ri之比C2在0.3～4间，Rg为环中心距动压槽根部间的距离。

上述的动压槽形状为对数螺旋线，采用对数螺旋槽的干气密封也具有较好的密封性能，受对数螺旋槽槽型形状影响，该槽型干气密封只能单向旋转，即两个密封面相对旋转时，将气体往螺旋槽里带，最终将气体压缩产生气膜反力将两密封面分开。

上述的对数螺旋动压槽的螺旋角α在10～30°之间，槽宽θ₂与密封坝宽θ₁之比C₁在0.5～3间，槽长Ro-Rg与密封堰长Rg-Ri之比C₂在0.3～4间。

上述的动压槽形状为士字槽。

上述的士字动压槽两侧翼外侧间夹角θ₅与密封坝区宽度夹角θ₁之比C₁在0.5～10间，士字动压槽槽长Ro-Rg与密封堰长Rg-Ri之比C₂在0.3～4间，士字动压槽内槽两侧翼外侧间夹角θ₅与动压槽侧翼内外侧夹角2θ₃之比C₃在1.1～2间。

上述的动压槽形状为倒“T”字槽。

上述的倒T字动压槽两侧翼外侧间夹角θ₉与密封坝区宽θ₁₀之比C₁在0.5～10间，动压槽槽长Ro-Rg与密封堰长Rg-Ri之比C₂在0.3～4间，动压槽两侧翼外侧间夹角θ₉与动压槽侧翼内外侧间夹角2θ₇之比C₃在1.1～2间，动压槽内槽宽R₄-Rg与密封坝宽Ro-R₁之比C₄在0.5～4之间。

上述的动压槽的形状为“儿”字槽。

上述的“儿”字动压槽两侧翼外侧夹角θ₁₄与密封坝区宽θ₁₅之比C₁在0.5～10间，动压槽槽长Ro-Rg与密封堰长Rg-Ri之比C₂在0.3～4间，动压槽两侧翼外侧夹角θ₁₄与动压槽侧翼内外侧夹角2θ₁₁之比C₃在1.1～2间，动压槽内槽宽R₅-Rg与密封坝内堰宽Ro-R₅之比C₄在0.5～4之间。

“士”字槽、倒“T”字、“儿”字槽干气密封摩擦副能很好地解决干气密封双向旋转问题；同时密封具有较好的稳定性和可靠性。

参见图1、图2，当密封静止时，干气密封摩擦副中的旋转环、静止环两端面紧密贴合。干气密封旋转环旋转时，密封气体被吸入动压槽内，由外径朝向中心，径向分量朝着密封堰流动。由于密封堰的节流作用，进入密封面的气体被压缩，气体压力升高。在该压力作用下，密封面被推开，流动的气体在两个密封面间形成一层很薄的气膜，此气膜厚度一般在3微米左右。当气体静压力、弹簧力形成的闭合力与气膜反力相等时，该气膜厚度十分稳定。密封面间的气膜具有良好的气膜刚度，保证密封运转稳定可靠。干气密封的密封面间形成的气膜具有一定的气膜刚度，气膜刚度越大，干气密封抗干扰能力越强，密封运行越稳定可靠。

干气密封摩擦副是目前最为新型一种非接触式密封。该密封利用流体动力学原理，通过在密封端面上开设动压槽而实现密封端面的非接触运行。与传统的机械密封相比，本实用新型干气密封摩擦副具有很多优点：

1)、使用寿命长、运行稳定可靠；干气密封使用寿命为4～5年。

2)、功率消耗小，仅为接触式机械密封的5％左右；

3)、与其他非接触式密封相双，气体泄漏量小；

4)、可实现介质的零逸出，是一种环保型密封；

5)、辅助系统简单、可靠，使用中不需要维护；

附图说明：

图1为本实用新型结构示意图。

图2为动压槽位置图。

图3为阿基米德螺旋动压槽结构示意图。

图4为对数螺旋动压槽结构示意图。

图5为士字型动压槽结构示意图。

图6为倒T型动压槽结构示意图。

图7为“儿”字型动压槽结构示意图。

具体实施方式：

参见图1、图2，本实用新型干气密封摩擦副中有SiCVs碳石墨组对的旋转环1、静止环2。旋转环1与静止环2相对应旋转端面上沿周向均匀分布有多条动压槽3。动压槽与动压槽间形成了密封坝4。动压槽、密封坝与旋转环内壁间有密封堰5。旋转环、静止环如图1所示与弹簧座6、弹簧7、密封圈8、轴套9组成了干气密封。旋转环密封面经过研磨、抛光处理，并在其上面加工出有特殊作用的流体动压槽。当然，流体动压槽也可以开设在静止环端面上面。一般来说，高速旋转设备干气密封的动压槽加工在旋转环上，而低速旋转设备士气密封的动压槽加工在静止环上面。

旋转环或静止环上的动压槽可采用图3所示的阿基米德螺旋动压槽。其槽型几何参数如下：

1)、阿基米德螺旋角α：α在5-50°范围内；

2)、阿基米德螺旋槽深度h：螺旋槽深度在0.003-0.02mm范围内；

3)、阿基米德螺旋槽宽、坝宽比C₁∶(C₁＝θ2/θ)在0.5-3范围内；

4)、阿基米德螺旋槽槽长、堰长比C₂∶(C₂＝(Ro-Rg)/(Rg-Ri)在0.3-4范围内；

5)、阿基米德螺旋槽槽数n∶n在4-60范围内，沿周向均匀分布；

6)、密封面宽度b∶(b＝Ro-Ri)在5-35mm范围内。

旋转环或静止环上的动压槽可采用如图4所示的对数螺旋动压槽。基槽型几何尺寸如下：

1)、对数螺旋角α∶α在10-30°范围内；

2)、对数螺旋槽深度h：螺旋槽深度在0.003-0.02mm范围内；

3)、对数螺旋槽宽、坝宽比C₁∶(C₁＝θ₂/θ₁)在0.5-3范围内；

4)、对数螺旋槽槽长、堰长比C₂∶(C₂＝(Ro-Rg)/(Rg-Ri)在0.3-4范围内；

5)、对数螺旋槽槽数n∶n在4-60范围内，沿周向均匀分布；

6)、密封面宽度b∶(b＝Ro-Ri)在5-35mm范围内。

旋转环或静止环上的动压槽也可采用如图5所示的“士”字动压槽。其槽型几何尺寸如下：

1)、士字槽槽深h∶h在0.003-0.02mm范围内；

2)、士字槽两侧翼外侧间夹角θ₅与密封坝区宽度夹角θ₆之比C₁∶(C₁＝θ₅/θ₆)在0.5-10范围内；

3)、士字槽槽长、堰长比C₂∶(C₂＝(Ro-Rg)/(Rg-Ri)在0.3-4范围内；

4)、士字槽两侧翼外侧间夹角θ5与侧翼内外侧夹角θ₃之比C₃∶(C₃＝θ₅/(2θ₃)在1.1-2范围内；

5)、士字槽内槽宽、内堰宽比C₄∶(C₄＝(R1-Rg)/(R2-R1)在0.5-10范围内；

6)、士字槽槽数n∶n在4-60范围内，沿周向均匀分布；

7)、密封面宽度b∶(b＝Ro-Ri)在5-35mm范围内。

旋转环或静止环上的动压槽也可采用如图6所示的倒“T”字型动压槽。其槽型几何尺寸如下：

1)、倒“T”字槽深h∶h在0.003-0.02mm范围内；

2)、倒“T”字动压槽两侧翼内侧间夹角θ₉与坝区宽度之比C₁∶(C₁＝θ₉/θ₁₀)在0.5-10范围内；

3)、倒“T”字槽长、堰长比C₂∶(C₂＝(Ro-Rg)/(Rg-Ri)在0.3-4范围内；

4)、倒“T”字动压槽两侧翼内侧间夹角θ₉与侧翼内外侧间夹角θ₇之比C₃∶(C₃＝θ₉/(2θ₇)在1.1-2范围内；

5)、倒“T”字内槽宽、内堰宽比C₄∶(C₄＝(R1-Rg)/(R2-R1)在0.5-4范围内；

6)、倒“T”字槽数n∶n在4-60范围内，沿周向均匀分布；

7)、密封面宽度b∶(b＝Ro-Ri)在5-35mm范围内。

旋转环或静止环上的动压槽也可采用如图7所示的“儿”字型动压槽，其几何参数如下：

“儿”字槽干气密封几何参数如下(见图8)：

1)、“儿”字槽深h∶h在0.003-0.02mm范围内；

2)、“儿”字槽两侧翼外侧夹角θ₁₄与内坝区宽之比C₁∶(C₁＝θ₁₄/θ₁₃)在0.5-10范围内；

3)、“儿”字槽长、堰长比C₂∶(C₂＝(Ro-Rg)/(Rg-Ri)在0.3-4范围内；

4)、“儿”字槽两侧翼外侧夹角θ₁₄与侧翼内外侧夹角θ₁₁之比C₃∶(C₃＝θ₁₄/(2θ₁₁)在1.1-2范围内；

5)、“儿”字内槽宽、内堰宽比C₄∶(C₄＝(R1-Rg)/(R0-R1)在0.5-4范围内；

6)、“儿”字槽数n∶n在4-60范围内，沿周向均匀分布；

7)、密封面宽度b∶(b＝Ro-Ri)在5-35mm范围内。

上述五种干气密封摩擦副，可广泛应用于各类高速离心压缩机、膨胀机、风机、离心泵、反应釜等旋转设备的轴封上面。其中单向旋转的阿基米德螺旋槽、对数螺旋槽干密封产生动压效应最好，密封综合性能最佳，抗干扰能力最强，适合于各类单向旋转设备：“士”字槽、倒“T”字槽、“儿”字槽干气密封产生的动压效应略差些，对设备的运转精度更求更高些，但该类干气密封能满足设备双向旋转的要求。

Claims

1、干气密封摩擦副，其特征在于包括旋转环、静止环，旋转环端面或静止环端面上有多条动压槽，动压槽与动压槽间形成了密封坝，动压槽、密封坝与环内壁间有密封堰。

2、如权利要求1所述的干气密封摩擦副，其特征在于动压槽槽数n在4～60间，沿旋转环端面或静止环端面周向均匀分布，动压槽槽深h在0.003～0.02毫米间，密封面宽度b在5～35毫米间，b＝Ro-Ri，Ro、Ri分别为动压环或静压环端面外径或内径。

3、如权利要求1或2所述的干气密封摩擦副，其特征在于动压槽形状为阿基米德螺旋线。

4、如权利要求3所述的干气密封摩擦副，其特征在于阿基米德螺旋动压槽的螺旋角α在5～50°间，动压槽宽θ₂与密封坝宽θ₁之比C1在0.5～3间，动压槽槽长Ro-Rg与密封堰长Rg-Ri之比C2在0.3～4间，Rg为环中心距动压槽根部间的距离。

5、如权利要求1或2所述的干气密封摩擦副，其特征在于动压槽形状为对数螺旋线。

6、如权利要求5所述的干气密封摩擦副，其特征在于对数螺旋动压槽的螺旋角α在10～30°之间，槽宽θ₂与密封坝区宽θ₁之比C₁在0.5～3间，槽长Ro-Rg与密封堰长Rg-Ri之比C₂在0.3～4间。

7、如权利要求1或2所述的干气密封摩擦副，其特征在于动压槽形状为士字槽。

8、如权利要求7所述的干气密封摩擦副，其特征在于士字动压槽两侧翼外侧间夹角θ₅与密封坝区宽度夹角θ₆之比C₁在0.5～10间，士字动压槽槽长Ro-Rg与密封堰长Rg-Ri之比C₂在0.3～4间，士字动压槽内槽两侧翼外侧间夹角θ₅与动压槽侧翼内外侧夹角2θ₃之比C₃在1.1～2间。

9、如权利要求1或2所述的干气密封摩擦副，其特征在于动压槽形状为倒“T”字槽。

10、如权利要求9所述的干气密封摩擦副，其特征在于倒T字动压槽两侧翼外侧间夹角θ₉与密封坝区宽θ₁₀之比C₁在0.5～10间，动压槽槽长Ro-Rg与密封堰长Rg-Ri之比C₂在0.3～4间，动压槽两侧翼外侧间夹角θ₉与动压槽侧翼内外侧间夹角2θ₇之比C₃在1.1～2间，动压槽内槽宽R₄-Rg与密封坝宽Ro-R₁之比C₄在0.5～4之间。

11、如权利要求1或2所述的干气密封摩擦副，其特征在于动压槽的形状为“儿”字槽。

12、如权利要求11所述的干气密封摩擦副，其特征在于“儿”字动压槽两侧翼外侧夹角θ₁₄与密封坝区宽θ₁₅之比C₁在0.5～10间，动压槽槽长Ro-Rg与密封堰长Rg-Ri之比C₂在0.3～4间，动压槽两侧翼外侧夹角θ₁₄与动压槽侧翼内外侧夹角2θ₁₁之比C₃在1.1～2间，动压槽内槽宽R₅-Rg与密封坝内堰宽Ro-R₅之比C₄在0.5～4之间。