[发明专利]一种超声波蜂窝密封装置及方法

权利要求书

1.一种超声波蜂窝密封装置，其特征在于，包括密封体(11)和齿轮轴套(2)；齿轮轴套(2)套设在待密封转轴(1)上，密封体非接触设置在齿轮轴套(2)外侧；密封体(11)包括密封环(5)，密封环(5)内侧设置有环槽，环槽内沿转轴(1)向外方向依次设置基体环(12)、匹配层(10)、声电晶片带(9)和背衬(8)；基体环(12)相对转轴(1)一侧上间隔设有若干密封齿(3)；相邻密封齿(3)之间形成独立的密封区间，密封区间内设置有蜂窝带(13)；

声电晶片带(9)包含若干声电晶片(91)，声电晶片(91)沿转轴(1)圆周方向连续排列；声电晶片(91)为矩形PZT压电陶瓷片，声电晶片(91)超声波频率范围为40kHz-200kHz，声电晶片(91)的厚度为超声波在声电晶片(91)内传播时的1/2波长，范围在30mm至2mm。

2.根据权利要求1所述的一种超声波蜂窝密封装置，其特征在于，还包括密封套(6)；密封体(11)安装在密封套(6)上；密封套(6)与密封体(11)之间设置有弹簧片(7)。

3.根据权利要求1所述的一种超声波蜂窝密封装置，其特征在于，蜂窝带(13)包括若干个蜂窝芯格(14)，蜂窝芯格(14)为正六面体型；蜂窝芯格(14)采用海斯特镍基高温合金材料制作，蜂窝芯格(14)之间采用焊接连接。

4.根据权利要求3所述的一种超声波蜂窝密封装置，其特征在于，蜂窝带(13)采用真空钎焊与基体环(12)结合，蜂窝芯格(14)的边长为1.6mm，深度为3mm，壁厚为0.1mm。

5.根据权利要求1所述的一种超声波蜂窝密封装置，其特征在于，密封环(5)的环槽一侧或两侧设置若干紧固件(4)，紧固件(4)用于将基体环(12)紧固连接在密封环(5)的环槽内。

6.根据权利要求1所述的一种超声波蜂窝密封装置，其特征在于，背衬(8)采用钨粉与环氧树脂充分混合后热压成型；钨粉末粒径3.5μm至5μm，体积分数10％至15％；背衬(8)的厚度范围为7mm至50mm。

7.根据权利要求1所述的一种超声波蜂窝密封装置，其特征在于，匹配层(10)采用单层填充氧化铝的低粘度环氧树脂制作；氧化铝粉末粒径1.0μm至2.5μm，体积分数5％至25％，匹配层(10)的厚度为超声波在匹配层(10)内传播时的1/4波长，范围在3mm至15mm。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种超声波蜂窝密封装置，其特征在于，齿轮轴套(2)外侧对应密封齿(3)部位设有密封齿槽。

9.一种超声波蜂窝密封方法，其特征在于，基于权利要求1至8中任一项所述的一种超声波蜂窝密封装置，包括：

声电晶片带(9)外侧产生的超声波经过背衬(8)的吸收与反射，使得大部分声能量经过匹配层(10)，匹配层(10)实现超声波阻抗的过渡，提高界面的透射系数，使声能向转轴(1)中心方向汇集；汇集后的超声波透射过基体环(12)并在齿轮轴套(2)上发生反射，最终将超声波声能量聚集于各密封区间的密封间隙和蜂窝带(13)中，流体流经各密封区间的密封间隙和蜂窝带(13)中形成涡旋，减小了流体的动能，而超声波的声流效应强化了这种流体经过密封齿(3)和蜂窝带(13)时的节流膨胀效果，使流体动能更进一步耗散为热能。