[发明专利]一种动态调节的气体密封系统及方法

权利要求书

1.一种动态调节的气体密封系统，至少包括静环(11)和动环(12)，其特征在于，

所述静环(11)以可移动的密封方式设置在由静环座(5)和弹簧座(8)拼合形成的限制静环(11)移动范围的动态腔内，

所述静环(11)通过至少一个弹簧(9)与弹簧座(8)连接以传递所述弹簧(9)加载的开启力，

所述静环(11)的第二端设置有与主轴(1)间隙配合的迷宫密封结构，从而泄漏气体通过迷宫密封结构在静环前后形成的压差对所述静环(11)产生闭合力，

所述静环(11)在由方向相反的所述开启力与所述闭合力形成的合力的作用下进行动态移动，使得所述静环(11)与所述动环(12)接触形成密封状态或者所述静环(11)回复原位。

2.根据权利要求1所述的动态调节的气体密封系统，其特征在于，所述静环(11)与所述动环(12)密封接触的端面设置有至少一个密封凸台(112)，

与所述静环座(5)密封接触的所述静环(11)的配合半径为Rb，与所述动环(12)密封接触的所述密封凸台(112)的端面外半径为Ro，内半径为Ri，

断面正压力Pc＝(K-λ)ΔP，K＝(Rb²-Ri²)/(Ro²-Ri²)，

其中，ΔP由迷宫密封的泄漏量决定的压差；λ为介质常数，K的取值范围为0.7～0.75，

K的取值范围能够在保证密封的情况下获得最小的端面正压力Pc，从而减小密封端面闭合后的摩擦力。

3.根据权利要求1或2所述的动态调节的气体密封系统，其特征在于，所述密封凸台(112)的径向宽度的范围为2～3.5mm，以降低所述静环(11)的端面摩擦力，径向宽度为Ro-Ri。

4.根据权利要求1～3任一项所述的动态调节的气体密封系统，其特征在于，所述静环(11)的第一端设置有能够与静环座(5)和/或弹簧座(8)抵接的抵接凸起(111)，

所述抵接凸起(111)通过至少一个弹簧(9)与所述弹簧座(8)连接，

所述抵接凸起(111)的第一侧阶梯高度与接触的静环座(5)的第二凸起的侧面高度相同，从而所述静环(11)与所述静环座(5)无压力抵接；

所述抵接凸起(111)的第二侧阶梯高度不小于弹簧座(8)的第二阶梯(82)的宽度与弹簧座(8)的第二端的槽壁厚度之和，

所述静环(11)的径向高度不小于弹簧座(8)第二端与主轴之间的距离，使得静环(11)的抵接凸起(111)在允许的空间移动不受弹簧座的影响，减少静环与弹簧座之间的摩擦力。

5.根据权利要求1～4任一项所述的动态调节的气体密封系统，其特征在于，所述弹簧座(8)的与静环座(5)接触的侧面设置有至少一个凹槽(83)，

所述凹槽(83)的底部深度呈阶梯式分布，所述凹槽(83)的槽底至少包括第一阶梯(81)和第二阶梯(82)，

所述凹槽(83)内槽底的第一阶梯(81)与静环座(5)的第二凸起的凸出深度以及凸起宽度相匹配，

在弹簧座(8)与静环座(5)相对拼接后，第二凸起的侧面与第二阶梯(82)的侧壁相持平并形成平整的腔壁。

6.根据权利要求1～5任一项所述的动态调节的气体密封系统，其特征在于，第一阶梯(81)的深度小于第二阶梯(82)的深度，

弹簧座(8)的第二端的槽壁的长度指等于第一阶梯(81)与第二阶梯(82)的深度差值，使得弹簧座(8)与静环座(5)通过拼接相互固定，避免弹簧座(5)移位。

7.根据权利要求1～6任一项所述的动态调节的气体密封系统，其特征在于，所述静环座(5)的第二端设置有与抵接凸起(111)相适配的所述至少一个第一凸起，

所述第一凸起与所述静环(11)的第一端面密封接触，并且所述第一凸起限制所述抵接凸起(111)在动态腔内动态移动范围；

在静环座(5)的第二端与主轴(1)接触时，第一凸起使得静环座(5)的第二端与主轴(1)之间形成了允许少量泄漏的气体通过的通道。