[发明专利]一种摆线轴向迷宫密封齿结构

摘要

本发明属于机械密封技术领域，特别涉及一种用于往复迷宫压缩机的活塞与气缸、活塞杆与缸体轴向迷宫密封齿结构，用于往复式迷宫压缩机的活塞与气缸、活塞杆与缸体的迷宫密封；迷宫密封的齿形采用摆线齿形；活塞上采用的迷宫密封齿齿高、齿宽及间距宽度是气缸上迷宫密封齿齿高、齿宽及间距宽度的2～4倍；所述摆线齿形参数通过嵌入到CAD应用软件中的绘制二维摆线CAD曲线软件包模块、基于有限体积法FLUENT应用软件模拟计算优化获得。本发明制造成本低廉，成品率高，与传统的、同尺寸参数的三角形齿、梯形齿和圆形齿迷宫密封结构比较，摆线齿形的迷宫密封结构密封效果好、在密封区域耗散所密封介质能量的能力提高33％～58％。

主权项

1.一种摆线轴向迷宫密封齿结构，用于往复式迷宫压缩机的活塞与气缸、活塞杆与缸体的迷宫密封，其特征在于：所述迷宫密封的齿形采用摆线齿形；所述活塞上采用的迷宫密封齿齿高、齿宽及间距宽度是气缸上迷宫密封齿齿高、齿宽及间距宽度的2～4倍；所述摆线齿形参数通过嵌入到CAD应用软件中的绘制二维摆线CAD曲线软件包模块、基于有限体积法FLUENT应用软件模拟计算优化获得；采用GAMBIT软件建立迷宫通道的二维非结构化网格模型，利用FLUENT应用软件模拟迷宫密封的内部流动及应用有限体积法对不同摆线齿高、开口尺寸及活塞与气缸缸体齿形间隙δ参数进行分析计算，得到优化的摆线轴向迷宫密封齿结构；确定迷宫密封摆线齿形参数的软件包模块、应用FLUENT软件模拟计算及有限体积法推导出用于往复运动密封的三角形齿二维数学解析式(1)、(2)以及延伸推导出的摆线齿二维数学解析式(3)、(4)；据此得到优化的摆线轴向迷宫密封齿结构，具体数学解析式如下：(1)三角形齿数学解析式：其中：活塞参数：Xi、Yi为三角形齿形二维直线方程自变量和函数；k1为三角形齿形角的变量；m1为三角形齿形齿高变量；p1为齿高m1条件下三角形齿形的间隙宽度变量；i为(0、1、2……)；气缸参数：xj、yj为三角形齿形二维直线方程自变量和函数；k为三角形齿形角的变量；m为三角形齿形齿高变量；p为齿高m条件下三角形齿形的间隙宽度变量；δ为活塞与气缸缸体齿形间隙；j为(0、1、2……)；(2)摆线齿数学解析式：其中：活塞参数：X、Y为活塞齿形二维摆线方程的两个坐标变量；A为动圆半径；θ为动圆转角；气缸参数：x、y为缸体上二维摆线方程的两个坐标变量；a为动圆半径；θ为动圆转角；δ为活塞与气缸缸体齿形间隙。