[发明专利]一种超声波蜂窝密封装置及方法

说明书

本发明公开了一种超声波蜂窝密封装置及方法，装置包括密封体和齿轮轴套；齿轮轴套套设在待密封转轴上，密封体非接触设置在齿轮轴套外侧；密封体包括密封环，密封环内侧设置有环槽，环槽内沿转轴向外方向依次设置基体环、匹配层、声电晶片带和背衬；基体环相对转轴一侧上间隔设有若干密封齿；相邻密封齿之间形成独立的密封区间，密封区间内设置有蜂窝带。本发明采用设置若干个密封齿使其能够达到阻流和扰流的双重效果，进而密封的效果更好；采用声电晶片带加强了超声波密封的效果；采用蜂窝带有效的发挥了蜂窝带的阻隔气流作用，提高了密封效果；本发明密封装置结构简单，装配方便，成本较低，提高机械运行效率。

技术领域

本发明属于密封技术领域，涉及一种超声波蜂窝密封装置及方法。

背景技术

动密封技术的研究在科学和技术领域都有十分重要的意义，随着工业的发展，工程机械的使用环境发生了深刻的变化，对密封装置的密封效果提出了更高的要求。传统的迷宫密封利用密封齿和转子间形成的节流空间使流体的动能耗散为热能达到密封效果，其结构简单，成本低廉，但是密封效果不甚理想。相较于迷宫密封，蜂窝迷宫具有漏气量小，转子稳定性高的优点，被广泛地应用在旋转机械的密封当中。虽然蜂窝密封在密封性能上有了很大的改进，但仍然存在着一定的密封间隙，而且有时由于密封间隙被破坏会导致泄露进一步增大。为了改善蜂窝密封的密封特性，技术人员将蜂窝与梳齿相结合，以增强气体动能在密封装置中的耗散，但由于构造的原因，部分蜂窝与转子间隙增大，密封效果反而下降。这就需要对现有的蜂窝密封装置作进一步的改进，以提高其封严特性。

发明内容

本发明的目的是提供一种超声波蜂窝密封装置及方法，以解决上述技术问题。本发明利用介质中有强声波传播时出现的声流现象，在蜂窝密封装置中生成涡旋，增强密封间隙和蜂窝芯格中的流体动能的耗散，对现有的蜂窝密封装置作出优化，使其密封效果进一步提升。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种超声波蜂窝密封装置，包括密封体和齿轮轴套；齿轮轴套套设在待密封转轴上，密封体非接触设置在齿轮轴套外侧；密封体包括密封环，密封环内侧设置有环槽，环槽内沿转轴向外方向依次设置基体环、匹配层、声电晶片带和背衬；基体环相对转轴一侧上间隔设有若干密封齿；相邻密封齿之间形成独立的密封区间，密封区间内设置有蜂窝带。

进一步的，还包括密封套；密封体安装在密封套上；密封套与密封体之间设置有弹簧片。

进一步的，蜂窝带包括若干个蜂窝芯格，蜂窝芯格为正六面体型；蜂窝芯格采用海斯特镍基高温合金材料制作，蜂窝芯格之间采用焊接连接；。

进一步的，蜂窝带采用真空钎焊与基体环结合，蜂窝芯格的边长为1.6mm，深度为3mm，壁厚为0.1mm。

进一步的，密封环的环槽一侧或两侧设置若干紧固件，紧固件用于将基体环紧固连接在密封环的环槽内。

进一步的，声电晶片带包含若干声电晶片，声电晶片沿转轴圆周方向连续排列；声电晶片为矩形PZT压电陶瓷片，声电晶片超声波频率范围为40kHz-200kHz，声电晶片的厚度为超声波在声电晶片内传播时的1/2波长，范围在30mm至2mm。

进一步的，背衬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％，厚度的范围在7mm至50mm。

进一步的，匹配层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％，匹配层的厚度为超声波在匹配层内传播时的1/4波长，范围在3mm至15mm。

进一步的，齿轮轴套外侧对应密封齿部位设有密封齿槽。

一种超声波蜂窝密封方法，包括：