[实用新型]仿鸟翼型多通道槽端面密封结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种仿鸟翼型多通道槽端面密封结构，属于旋转轴的非接触式干式气体密封装置，适用于各种压缩机、泵及釜等旋转设备转轴用轴端密封装置。 

背景技术

旋转式流体机械设备的转轴一般采用普通机械密封或非接触式端面密封，为避免“液封液”或“液封气”带来的功耗高、设备投资大、润滑与冷却系统复杂、泄漏大等问题，提高机械密封的开启特性、稳定性、密封性并节能降耗，进入20世纪70年代末，密封技术开始以“气封液”或“气封气”的干式气体密封部分替代上述普通接触式或非接触式液体润滑机械密封，并取得了显著成效，其中以John Crane（www.johncrane.com）、Flowserve（www.flowserve.com）和Bergmann（www.eagleburgmann.com）为代表的世界著名密封企业相继开发出了螺旋槽、带内环槽的螺旋槽和V型槽等单向旋转干式气体密封以及枞树型槽、T型槽和U型槽等双向旋转干式气体密封，以及中国专利96108614.9（双环带螺旋槽端面密封），98103575.2（可双向旋转的双列双叶螺旋槽端面密封），200910153312.5（双列倾斜式方向性微孔端面无泄漏机械密封结构），01102213.2（可双向旋转的螺旋槽端面密封装置），02146449.9（双螺旋角三维螺旋槽端面密封装置），201310059819.0（可双向旋转的燕尾槽端面机械密封结构）等都是干式气体端面密封的成功案例。上述干式气体端面密封一般都存在启动或停车性能较差，泄漏率较大或抗外界扰动能力不理想的不足，难以满足低速、频繁启动等特殊运行要求。 

发明内容

为了克服干已有技术中气密封存在的上述不足，本实用新型基于仿生学原理和气体动力学理论，借鉴低速飞行高负荷鸟类在飞行状态下翼翅小翼羽结构的特殊作用，提供了一种在低速低压或低速高压工况下端面静压效应强、气膜刚度大且泄漏率低的仿鸟翼型多通道槽端面密封结构。相比于上述干式气体端面密封，本实用新型综合了已有干式气体端面密封的优点， 

本实用新型技术方案： 

一种仿鸟翼型多通道槽端面密封结构，包括两个机械密封环，即动环和静 环，其特征在于：所述动环或静环至少一个密封环的端面上设有多个沿圆周均匀分布的仿鸟翼型多通槽，所述仿鸟翼型多通槽位于介质高压侧，即上游；所述仿鸟翼型多通槽包括两个以上引流槽2和一个或多个圆弧槽3，所述圆弧槽3位于引流槽2的下游侧且与每个引流槽2相联接，所述引流槽2与密封环外径相连通，所述两个以上的引流槽2沿周向分布，所述各个引流槽2之间以不开槽的密封堰1隔离，所述端面上周向未开槽区域形成的环带是密封坝4，所述密封坝4位于端面低压侧，即下游。 

进一步，所述引流槽的侧壁型线为螺旋线或圆弧线或直线。 

进一步，所述引流槽2的深度h₁=3～30μm，所述圆弧槽3的深度h₂=2～20μm；所述仿鸟翼型多通槽个数N的取值范围为：4≤N≤30，优选值范围为：6≤N≤20。 

进一步，所述引流槽2在端面外圆处的周向弧长之和w₁=r_o(θ₂+θ₁)与相同半径处仿鸟翼型多通槽周向弧长w=r_oθ之比的取值优选范围为：w₁/w=0.2-0.8，所述圆弧槽3在径向方向上的开槽宽度l₁=r_b-r_g与仿鸟翼型多通道槽的径向开槽总宽度l=r_o-r_g之比的取值优选范围为：l₁/l=0.1～0.5。 

进一步，所述引流槽为双列连通螺旋槽，所述上游螺旋槽与下游螺旋槽的螺旋角方向相反，所述下游螺旋槽与圆弧槽相联接。 

进一步，所述引流槽的个数N_y=3，所述三个引流槽沿周向分布，所述圆弧槽的个数N_h=2，所述圆弧槽沿径向分布；中间引流槽与背风侧引流槽通过上游圆弧槽贯通，所述中间引流槽与下游圆弧槽不连通。 

进一步，所述引流槽的个数N_y=3，所述三个引流槽沿周向分布，所述圆弧槽的个数N_h=2，所述圆弧槽沿径向分布；所述中间引流槽与迎风侧引流槽通过上游圆弧槽贯通，所述中间引流槽与下游圆弧槽不连通。