[实用新型]圆弧槽式干气密封摩擦副结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种新型的非接触机械密封摩擦副结构。特别是一种在摩擦副的动环或静环密封端面上刻有新型圆弧槽的干气密封摩擦副。

背景技术

作为非接触式机械密封，干气密封以其使用寿命长、无泄漏、节能环保、运行维护费用低等一系列优势成为目前最先进的高速透平压缩机轴端密封型式，是设计院、主机厂和终端用户首选的大机组轴端密封型式。干气密封与普通机械密封的根本区别在于，干气密封的一个密封环端面上加工有均匀分布的浅槽。运转时气体切入槽内，形成流体动压效应，将密封面分开，实现非接触密封。干气密封为保持非接触状态,在设计中特别重要的一个数据是气膜刚度,也就是浮力(即复原力)变化量和间隙变化量的比值，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,干气密封的设计就是以获得最大的气膜刚度为目的而进行的。从理论上讲气膜刚度越大，间隙越不易发生变化,密封性能越稳定。而干气密封动压槽形状是影响气膜刚度的关键因素。密封运转时动静环端面间由于气膜粘性剪切产生热量，设备轴径越大产生的热量越多，在实际工作中，过高的端面温度和过大的温度梯度会导致密封环变形、端面点接触、泄漏量增加、端面气膜不稳定、端面最小膜厚减小、热裂等问题，严重影响着密封的性能、运行安全和使用寿命，动压槽形状对热量的散发也有较大影响。端面沟槽形状技术已成为干气密封的核心技术。目前国际上著名的密封生产厂家都有自己的专利形槽技术，而且端面形槽已成为各公司产品标志的重要特征。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述技术中存在的不足，提供一种在动环或静环表面刻有圆弧槽的新型干气密封摩擦副，以加强设备运转时端面气膜的刚度，密封运行时的热量散发更快。

本实用新型的目的是这样实现的，包括动环、静环。其特征是：在动环或静环的密封端面均布圆弧槽，圆弧槽长短边外部均首尾相接无断点，两组相邻圆弧槽的长边、短边与外圆的交点均首尾相接，使外圆全部作为圆弧槽进气口，尽可能大的增加干气密封进气量。圆弧槽的数量随轴径增大而增加。

本实用新型的有益效果：1、圆弧槽长短边外部均首尾相接无断点，增加了干气密封进气量；2、长边3和短边5收为一点III，气体被压缩到一点，使气体变得更致密，气膜刚度更大，密封运行更平稳可靠；3、压缩后的气体从点III流入坝8，气体瞬间膨胀，比传统的气体从圆弧短边进入坝区带走更多的热量。 

附图说明：

图1 是本实用新型结构示意图；

图2  是本实用新型圆弧槽槽型结构示意图

图3是本实用新型轴为逆时针旋转时圆弧槽旋向干气密封端面示意图

图4是本实用新型轴为顺时针旋转时圆弧槽旋向干气密封端面示意图

具体实施方式：

下面结合附图对本发明具体实施做进一步说明：

由图1-图3可知，在动环2或静环1的密封端面均布圆弧槽4，圆弧槽长短边外部均首尾相接无断点。圆弧槽4是长边3、短边5及外圆6所包围的区域，两组圆弧槽4之间区域为堰7，长边3与短边5以点III收口，所有点III组成槽根圆，槽根圆和石墨环内径9之间的部位为坝8。两组相邻圆弧槽的长边3、短边5与外圆6的交点I、II均首尾相接，使外圆6全部作为圆弧槽进气口，尽可能大的增加干气密封进气量。圆弧槽4的数量随轴径增大而增加。长边3与短边5均为半径等于R的圆弧，圆弧槽和堰的面积相等。长边3与短边5进气口夹角a等于360°除以圆弧槽个数。圆弧槽4的数量随轴径增大而增加。长边3包络角b=a×2+e，e为常数，该常数随轴径大小在10至20之间选取，保证圆弧槽和堰的面积相等。平衡系数K=0.5。设备运转后密封气体从外圆进入圆弧槽，外圆向中心流动，而密封坝则节制气体流向中心，气体随着圆弧槽截面形状的变化被压缩到点III，引起压力升高，迫使动、静密封环张开而形成气膜，由气膜产生的开启力与干气密封弹簧和介质形成的闭合力达到平衡时，密封系统形成非接触运转。因为气体被压缩到一点后进入坝8，被压缩气体的致密性比被压缩到一条圆弧边后进入坝8更好，增加了气膜刚度及干气密封运行的稳定性。压缩到点III的气体流入坝8时气体瞬间膨胀，从而带走更多的热量。圆弧槽的旋向随轴的旋向变化，保证气体由外圆6流向坝8。

由图3-图4可知，图3是轴为逆时针旋转时圆弧槽旋向示意图，图4是轴为顺时针旋转时圆弧槽旋向示意图。当轴旋转时圆弧槽旋向与轴的旋向相同，圆弧槽旋向与轴的旋向一致时，轴旋转时圆弧槽入口是迎对气流流向的方向，使气体进入圆弧槽内。