[发明专利]一种能有效改善转子动力特性的环形密封组件

说明书

技术领域

本发明涉及环形密封，尤其涉及一种能有效改善转子动力特性的环形密封组件。

背景技术

随着工业技术的发展，对带有环形密封间隙的旋转流体机械的性能要求越来越高，在一些高压、高速、高温等工况下，特别是在航空航天、核电站、石油化工等领域，转子轴向尺寸和径向尺寸往往比较大，并要求转子实现高转速、低振动，因此良好的对中性能是转子稳定运转的关键条件。前人的研究也表明，环形密封间隙对转子运转稳定性和临界转速等动力特性具有十分重要的影响，尤其随着加工精度的不断提高，环形间隙尺寸的减小，其对转子动力特性的影响比重更大。

为了实现转子高转速、低振动，提高对中性能和稳定性，在工程方面，目前的方法主要是通过转子本身的动静试验来提高转子制造水平，以及不断提高安装精度，确保转子运行的可靠性；在研究方面，主要考虑运转过程中各种外部激振力以及自身不平衡激振力对转子动力特性的影响，其中外部激振力来源主要包括起支撑作用的支座轴承和各环形间隙的稳定性，运动流体不平衡作用力及加工、安装误差带来的不平衡等。

从间隙环形密封方面考虑对转子临界转速、对中性及运转稳定性的影响，对环形密封组件进行改造优化，目前尚缺乏广泛研究。目前，对环形密封组件的改造优化往往都是从泄漏量和磨损角度进行。为了实现高转速转子的低振动，提高转子运转稳定性，国内外公布了相关的专利。中国专利CN203783951U、CN201982359U分别公布了一种齿槽结构的环形密封组件和一种锥面迷宫密封环形密封组件，两者均能够增强密封效果，减小泄漏量，防止颗粒阻塞，同时也具有增加阻尼，增强转子稳定性的作用；中国专利CN205578041U、CN201496528U、CN102200140A、CN102953771A公布了不同结构的环形密封组件，其主要功能在于节流，减少泄漏，并增加阻尼，提高转子稳定性；欧洲专利EP3101293A1公布了一种带凹槽的密封轴承组件，其能达到减少泄漏，增加流体膜阻尼，提高转子稳定性的作用；欧洲专利EP2538030A1公布了一种环形迷宫密封组件，其作用在于节流，减少泄漏，并增加阻尼，提高转子稳定性。以上专利都只强调转子稳定性提高和泄漏量降低，而没有综合考虑临界转速、对中性的影响。

综上所述，环形间隙光滑密封存在泄漏量大、对中性及稳定性较差，临界转速较低等问题，而现有的迷宫密封不能很好的解决转子临界转速和对中性问题；单排的螺旋槽造型非接触环形密封不能很好的解决低转速下泄漏量大，转子圆锥涡动及运行稳定性问题。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种能有效改善转子动力特性的环形密封组件，能有效改善环形密封间隙流体膜动力学特性，降低泄漏量，提高转子临界转速，增强转子对中性能和稳定性，避免转子圆锥型涡动。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种能有效改善转子动力特性的环形密封组件，包括转子及套设在转子上的密封套，所述转子的外表面或者密封套的内表面上设有多排螺旋槽，多个螺旋槽沿转子或密封套的圆周等间距排列形成一排螺旋槽，相邻两排螺旋槽之间错位或者顺序排列形成多排螺旋槽，所述转子和密封套形成多排螺旋槽环形密封组件。

优选地，所述转子的外表面同时设有多排螺旋槽和多排圆周迷宫凹槽，或者密封套内表面上同时设有多排螺旋槽和多排圆周迷宫凹槽，多个圆周迷宫凹槽沿圆周等间距排列形成一排圆周迷宫凹槽，相邻两排圆周迷宫凹槽之间平行排列形成多排圆周迷宫凹槽，所述转子或者密封套的进出口段各设有多排螺旋槽，所述转子或者密封套的中间段上设有一排或多排圆周凹槽，所述转子和密封套形成螺旋槽迷宫环形密封组件。

优选地，所述转子的外表面同时设有多排螺旋槽和多排圆周迷宫凹槽，或者密封套内表面上同时设有多排螺旋槽和多排圆周迷宫凹槽，多个圆周凹槽沿圆周等间距排列形成一排圆周凹槽，相邻两排圆周凹槽之间平行排列形成多排圆周凹槽，在密封套的进出口段各设有多排圆周凹槽，密封套的中间段上设有一排或多排螺旋槽。

优选地，所述多排螺旋槽的排数与螺旋槽的槽长有关，螺旋槽的槽长越短，多排螺旋槽的排数越多。

优选地，所述圆周迷宫凹槽的截面槽型为矩形或梯形。

优选地，所述圆周凹槽的槽宽比γ₁＝0.05～0.1，槽数n＝3～7，槽深比h₂＝0.2～1。