[实用新型]一种适用于宽温域的高阻尼干气密封结构

说明书

本实用新型公开了一种适用于宽温域的高阻尼干气密封结构，包括动环、静环，所述动环、静环中至少一个的密封端面为高阻尼密封端面，所述高阻尼密封端面包括环本体、依次设置在环本体端面上的金属网垫、平箔片，所述平箔片表面具有动压槽，所述金属网垫与平箔片接触。本实用新型的目的在于提供一种适用于宽温域的高阻尼干气密封结构，以解决现有技术中干气密封结构在高速旋转时运行稳定性差、密封系统阻尼不足、快速启停能力弱等问题，实现宽温域下非接触、小泄漏的气膜密封设计目的。

技术领域

本实用新型涉及干气密封领域，具体涉及一种适用于宽温域的高阻尼干气密封结构。

背景技术

当传统的箔片干气密封结构应用于界面高速滑移和高环温的服役工况时，由于密封介质为粘性较小的气体，使得密封系统存在阻尼不足、运行稳定性差、快速启停能力弱等问题，尤其是在轴向位移异常跳动或工况条件突变的情况下，箔片结构受力变形后无法及时回弹，极易造成负压流场紊乱和密封环局部接触，甚至导致密封系统失稳、失效，影响整机使用性能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于宽温域的高阻尼干气密封结构，以解决现有技术中干气密封结构在高速旋转时运行稳定性差、密封系统阻尼不足、快速启停能力弱等问题，实现宽温域下非接触、小泄漏的气膜密封设计目的。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种适用于宽温域的高阻尼干气密封结构，包括动环、静环，所述动环、静环中至少一个的密封端面为高阻尼密封端面，所述高阻尼密封端面包括环本体、依次设置在环本体端面上的金属网垫、平箔片，所述平箔片表面具有动压槽，所述金属网垫与平箔片接触。

为了充分发挥干气密封技术在不断恶化的运行环境下对泄漏通道的有效封堵作用，需设计一种系统阻尼性良好、承载能力更佳，且对运行环境反应迅速的新型弹性支撑干气密封结构。基于此，本实用新型提出一种适用于宽温域的高阻尼干气密封结构。对于箔片干气密封结构而言，动环、静环任意一个为波箔片和平箔片组合作为弹性支撑的端面，且动环、静环各自均具有密封端面。本申请将动环、静环中的至少一个的密封端面设置为高阻尼干气密封端面。本申请中的高阻尼密封端面，即是在动环和/或静环的环本体端面上依次设置金属网垫、平箔片，并在平箔片表面设置动压槽。其中平箔片可以为整体式，也可以为分离式，在此不做限定。本申请需保证金属网垫与平箔片相互接触，以实现载荷传递，同时限制金属网垫在轴向方向的移动。本申请具体工作原理如下：

一、由平箔片和金属网垫共同构成具有高阻尼的支承表面。当高压介质气体由密封环外径流动至密封环内径低压处时，由于介质压差以及气体粘性的共同作用，在整周的密封端面内，变形程度从外径至内径递减，形成径向锲形效应，摩擦副间形成具有较强刚度的润滑气膜，从而达到非接触密封效果。

二、在干气密封系统开启阶段，密封副处于接触状态，润滑气膜温度为介质温度，弹性端面受到气膜热力载荷的作用，发生较大变形，该阶段的端面变形增强了气膜开启力，保证了摩擦副的快速分离。在干气密封系统停车阶段，转速逐渐降低，润滑气膜温度随之降低，金属网垫发生较大变形，锲形效应增强，气膜开启力增大，摩擦副间隙增大，避免了快速停车时密封环的碰撞。采用该结构时，可通过调节密封腔温度实现主动控制或提前设置平衡温度实现被动控制，实现了本申请适用于宽温域的效果。

优选的，金属网垫的材质为记忆合金材料。使用记忆合金材料具有如下优点：当密封副处于脱开状态并运行一段时间后，润滑气膜温度会随着流体搅拌和粘性剪切的热作用而上升，当温度达到金属网垫的平衡温度时，金属网垫恢复原始形状，摩擦副间隙减小，重新提供较大的刚度，此时不仅保证了一定程度的端面变形，也控制了泄漏量。