[发明专利]一种新型高稳定错位椭圆密封结构

说明书

技术领域：本发明涉及一种应用于旋转机械中的密封结构，尤其 涉及一种新型高稳定错位椭圆密封结构。

背景技术：密封结构是航空发动机、汽轮机、压缩机等旋转机械 的关键部件，密封结构在抑制旋转机械流体泄露的同时还会产生气流 激振力，影响转子稳定性。随着旋转机械工作介质参数的不断提高， 由密封结构产生的气流力所引起的气流激振问题越来越突出。

密封动力学原理与动压滑动轴承作用原理相似。密封结构气膜间 隙具备了形成动压气膜的必要条件：①转子与静子之间形成楔形间 隙；②转子与静子之间充有粘性流体；③转子与静子之间有相对运 动，带动流体由间隙大端流向间隙小端。密封结构间隙气流力产生的 气流激振现象与滑动轴承间隙油膜力产生的油膜振荡现象有共同点： ①都是旋转机械微小间隙流体产生，均属于流体激振；②流体激振 原理相同，都是由切向流体激振力使得转子涡动，当涡动频率与转子 固有频率接近时，产生流体激振；③振动现象相同，都属于自激振 动，使得旋转机械产生低频振动。对滑动轴承而言，轴承形式对稳定 性的影响很大，圆柱滑动轴承的稳定性较差，为了提高稳定性，错位 椭圆轴承常应用于大型旋转机械。研究表明，与圆柱滑动轴承，错位 椭圆轴承提高了轴承的油膜刚度和稳定性，是工程设计中广泛应用的 增稳措施。

近年来，为提高密封的稳定性，减小气流激振力，人们在传统迷 宫密封的基础上，通过改变密封本身的结构提出了蜂窝、反旋流、阻 尼、袋式等新型密封型式，取得了一定的效果。但密封结构型式的不 断改进导致结构越来越复杂，容易产生由于摩擦引起的不稳定振动故 障。上述形式的密封结构虽然机理不完全相同，但本质上都属于圆形 密封结构，即密封沿周向结构均为圆形。对于圆形密封而言，气流在 偏心转子与定子之间的楔形间隙内所产生的气体轴承效应是导致密 封气流激振的重要因素。因此，气流激振问题不可能得到根本解决。

发明内容：针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种新型高 稳定错位椭圆密封结构。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种新型高稳定错 位椭圆密封结构，包括密封套和密封体，密封体固定在密封套上，密 封体上有周向的迷宫密封齿，密封齿分为上下两段等长圆弧结构，这 两段圆弧的包角小于180゜，其中上段圆弧的圆心为O₂，下段圆弧的 圆心为O₁，上下两段圆弧的半径均为R，上下两段圆弧的圆心距离密 封几何中心位置的垂直距离均为其中这两个圆弧的圆 心在不同一条垂线上，上下两段圆弧的圆心距离密封几何中心位置的 水平距离均为δ，0＜δ＜R-r，r为转子的半径，转子的圆心为O，转 子的转速为ω。

本发明借鉴错位式椭圆滑动轴承的思想，不改变传统圆形密封的 整体结构，将传统的圆形密封结构设计成为上下两段错位式的圆弧结 构，这里称之为错位椭圆密封结构，其主要优点如下：

1、结构简单，任何固定式密封如迷宫密封、蜂窝密封、刷式密 封等都可以据此改变为相应的错位椭圆迷宫密封、错位椭圆蜂窝密 封、错位椭圆刷式密封等；

2、与传统圆形密封相比，错位椭圆密封在工作中形成上下两个 气楔，形成两个动压气膜，增加了动压气膜的约束，增大了气楔的收 敛程度，提高了密封的气膜刚度，有助于提高稳定性，提高密封的抗 气流激振能力。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图。

图2是错位椭圆密封结构周向局部视图。

图3是错位椭圆密封结构轴向局部试图。

图中：1-密封齿上段圆弧；2-密封齿下段圆弧；3-气膜；4-转子； 5-密封套；6-T型槽；7-密封体；8-密封齿。

具体实施方式：