[实用新型]端面干气密封结构

说明书

本实用新型公开了端面干气密封结构，包括动环和静环，在动环与静环之间的两个密封端面中至少一个密封端面为设有多个仿蜻蜓翼翅型槽的开槽密封端面，开槽密封端面的外径侧中相邻仿蜻蜓翼翅型槽之间未开槽区域形成密封堰，开槽密封端面内径侧的未开槽环形区域形成密封坝；仿蜻蜓翼翅型槽包括：主脉沟槽及若干条支脉沟槽，主脉沟槽位于仿蜻蜓翼翅型槽的迎风侧且由外径侧向内径侧延伸，支脉沟槽与主脉沟槽成角度相连通且沿径向顺序间隔排列，主脉沟槽及支脉沟槽的根部均交汇于同一条型线沟槽，在主脉沟槽、支脉沟槽、型线沟槽、开槽密封端面外径端构成的区域内设有网格沟槽。本实用新型具有端面开启力大、抗振及抗磨损的优点。

技术领域

本实用新型涉及旋转型非接触式干气密封设备技术领域，具体涉及一种适用于各种压缩机、泵和釜用搅拌器等旋转机械转轴轴端密封的仿蜻蜓翼翅的型槽端面干气密封结构。

背景技术

目前非接触式干气密封以其低磨损、高可靠等优点在石油、石化、化工、冶金等领域应用的越来越广，非接触式干气密封与接触式机械密封在结构上并无太大区别，也有动环、静环、弹簧等组成；不同之处在于其动环端面开有气体动压槽，动环的开槽密封端面分为两个功能区，即外区和内区，外区域由动压槽和密封堰组成，内区域又称为密封坝，是指动环的平面部分。在运转时，动环随转子一起转动，气体被引入动压槽，引入沟槽内的气体在被压缩的同时遇到密封堰的阻拦，压力进一步升高，这一压力克服静环后面的弹簧弹力和作用在静环上的流体压力，把静环推开，使动静环之间的接触面分开而形成一层稳定的动压气膜，此气膜对动静环的端面提供充分的润滑和冷却，这个气膜使密封端面间保持一定的密封间隙，气体介质通过密封间隙时靠节流和阻塞的作用而被减压，从而实现对气体介质的密封。

密封生产企业的典型代表是John Crane、Flowserve和Burgmann等国际三大公司以及中密控股、成都一通等国内干气密封骨干企业，其产品最大区别在于端面型槽。长期以来，国内外大量科研人员对非接触式干气密封端面的各类型槽开展系列研究，并发明了各种型槽（如美国专利：US9239061、US8061984、US7144016、US9080612B2和US 9151390B2等，以及中国专利：CN201320637751.5、CN201210076971.5、CN201210057985.2、CN201420010332.3、CN201510580854.6等），浙江工业大学彭旭东等人基于仿生工程学发明了多件仿生型槽干气密封（CN201811286179.6、CN201710760403.X、CN201710748374.5、CN201710559577.X等）。但是，随着流程工业用透平机械向高参数工况的发展，除泄漏率的要求外，特别要求干气密封的抗干扰特性和抗振动特性强，而上述国内专利公开的不同型槽端面非接触式干气密封的抗干扰性能和承载能力不强，抗振动性能较弱，气膜承载能力不强或端面开启力不够理想，易造成端面气膜破裂、端面产生磨损较大等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能提供大的端面开启力、具有强的抗振动能力和高稳定性、并且散热能力强和抗磨损的端面干气密封结构。

为实现上述目有，本实用新型采用了如下技术方案：端面干气密封结构，包括干气密封用的动环和静环，其特征在于：在动环与静环之间相对的两个密封端面中的至少一个密封端面为开槽密封端面，在开槽密封端面的外径侧沿周向设置有多个仿蜻蜓翼翅型槽，所述开槽密封端面的外径侧中相邻仿蜻蜓翼翅型槽之间未开槽区域形成密封堰，所述开槽密封端面内径侧的未开槽环形区域形成密封坝；所述仿蜻蜓翼翅型槽包括：主脉沟槽、以及若干条支脉沟槽，所述主脉沟槽位于仿蜻蜓翼翅型槽的迎风侧、并且由开槽密封端面的外径侧向内径侧延伸，所述支脉沟槽与主脉沟槽成角度相连通，各条支脉沟槽沿径向顺序间隔排列，所述主脉沟槽的根部以及所有支脉沟槽的根部均交汇于同一条型线沟槽，在主脉沟槽、支脉沟槽、型线沟槽、开槽密封端面的外径端共同构成的区域内设置有网格沟槽，网格沟槽同时连通主脉沟槽及支脉沟槽。

进一步地，前述的端面干气密封结构，其中：仿蜻蜓翼翅型槽的型线沟槽形状为对数螺旋线或阿基米德螺旋线或圆弧线或抛物线或直线。