箔片表面開微孔織構(gòu)的箔片端面氣膜密封結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】箔片表面開微孔織構(gòu)的箔片端面氣膜密封結(jié)構(gòu)，包括氣膜密封的動(dòng)環(huán)和靜環(huán)；動(dòng)環(huán)或靜環(huán)中至少一個(gè)密封環(huán)的密封端面是帶表面織構(gòu)的箔片端面，帶箔片端面的密封環(huán)包括圓環(huán)狀的環(huán)本體、扇形橡膠墊、環(huán)形箔片，環(huán)本體外側(cè)微幅凹陷形成圓環(huán)形凹面，環(huán)本體內(nèi)側(cè)微幅凸起形成圓環(huán)臺(tái)階，圓環(huán)臺(tái)階的上表面形成密封壩，圓環(huán)形凹面上均勻開設(shè)若干個(gè)依照旋轉(zhuǎn)中心對(duì)稱分布的扇形槽，每個(gè)扇形槽中都放入一塊扇形橡膠墊，扇形橡膠墊上表面與圓環(huán)形凹面平齊；環(huán)形箔片上表面開微孔環(huán)帶，其下表面與圓環(huán)形凹面緊貼，環(huán)形箔片上表面與密封壩齊平；微孔環(huán)帶中沿環(huán)形箔片徑向方向均布多個(gè)微孔形成孔列，孔列與孔列之間形成密封堰，所述微孔列與扇形槽錯(cuò)位分布。
【專利說明】
箔片表面開微孔織構(gòu)的箔片端面氣膜密封結(jié)構(gòu)
(一)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械端面密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種箔片表面開微孔織構(gòu)的箔片端面氣膜密封結(jié)構(gòu)，特別適用于高壓高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸端密封裝置。
(二)
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)械密封以其低泄漏、低功耗、長(zhǎng)壽命等顯著的性能優(yōu)勢(shì)在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸端密封上獲得廣泛應(yīng)用，如壓縮機(jī)、栗、反應(yīng)釜及風(fēng)機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸端密封，隨著石化行業(yè)與航天航空的快速發(fā)展，要求機(jī)械密封能夠適應(yīng)高參數(shù)、變工況及惡劣的密封環(huán)境。微孔端面密封以其可有效適應(yīng)固體顆粒含量高的密封場(chǎng)合、具有更好的耐磨能力和運(yùn)行可靠性而得到廣泛應(yīng)用，目前國(guó)內(nèi)外相繼開發(fā)出多種不同形式的微孔端面密封，包括圓形微孔、方向性微孔、雙列傾斜方向性微孔、穗形排布微孔等多種微孔密封端面結(jié)構(gòu)，但由于微孔流體動(dòng)壓效應(yīng)差，形成的流體膜承載能力較差，且在高壓工況下的啟停階段，氣體不易進(jìn)入孔區(qū)，端面易發(fā)生干磨，特別在高速和變工況條件下，外界擾動(dòng)較大，普通微孔端面密封適應(yīng)能力較差，密封端面極易發(fā)生碰磨與偏磨，造成微孔織構(gòu)的破壞，嚴(yán)重降低微孔端面密封的性能優(yōu)勢(shì)。
(三)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，提供一種高壓高速下開啟容易、動(dòng)壓效應(yīng)強(qiáng)、氣膜剛度大、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性好、泄漏率低，可適應(yīng)含固體顆粒工況的箔片表面開微孔織構(gòu)的箔片端面氣膜密封結(jié)構(gòu)。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0005]—種箔片表面開微孔織構(gòu)的箔片端面氣膜密封結(jié)構(gòu)，包括氣膜密封的動(dòng)環(huán)和靜環(huán);所述動(dòng)環(huán)或靜環(huán)中至少一個(gè)密封環(huán)的密封端面是帶表面織構(gòu)的箔片端面，所述帶箔片端面的密封環(huán)包括圓環(huán)狀的環(huán)本體、扇形橡膠墊、環(huán)形箔片，環(huán)本體外側(cè)微幅凹陷形成圓環(huán)形凹面，環(huán)本體內(nèi)側(cè)微幅凸起形成圓環(huán)臺(tái)階，所述圓環(huán)臺(tái)階的上表面形成密封壩，所述圓環(huán)形凹面上均勻開設(shè)若干個(gè)依照旋轉(zhuǎn)中心對(duì)稱分布的扇形槽，每個(gè)扇形槽中都放入一塊扇形橡膠墊，所述扇形橡膠墊上表面與圓環(huán)形凹面平齊;所述環(huán)形箔片上表面開微孔環(huán)帶，其下表面與圓環(huán)形凹面緊貼，并通過螺釘連接與環(huán)本體固定，環(huán)形箔片上表面與密封壩齊平;所述微孔環(huán)帶中沿環(huán)形箔片徑向方向均布多個(gè)微孔形成微孔列，微孔列與微孔列之間有密封堰，所述微孔列與扇形槽錯(cuò)位分布。所述橡膠塊也可以是鋁、銅等強(qiáng)度較低材料制成。
[0006]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0007]本發(fā)明提供的箔片表面開微孔織構(gòu)的箔片端面氣膜密封結(jié)構(gòu)，在環(huán)本體圓環(huán)形凹面均勻開有若干個(gè)依照旋轉(zhuǎn)中心對(duì)稱分布的扇形槽并在其中放入扇形橡膠塊，從而使環(huán)本體圓環(huán)形凹面上錯(cuò)位分布有兩種不同彈性模量的材料，在扇形槽區(qū)域彈性模量較小，在非扇形槽區(qū)彈性模量較大；當(dāng)帶微孔的箔片通過螺釘與環(huán)本體裝配后，箔片上的微米尺度孔列與環(huán)本體的扇形槽區(qū)錯(cuò)位分布，微孔列所在的箔片區(qū)域被環(huán)本體自身材料支撐，密封堰所在的箔片區(qū)域部分被橡膠墊直接支撐。在高壓工況下，靠靜壓作用即可使箔片密封堰被橡膠墊直接支撐的區(qū)域發(fā)生較大彈性變形從而將高壓氣體引入，增大密封端面的靜壓開啟力，從而提高了密封的開啟性能。當(dāng)密封正常運(yùn)行時(shí)，一方面，密封堰被橡膠墊直接支撐的區(qū)域通過變形使密封氣體更容易進(jìn)入封閉的微孔區(qū)，并給微孔的背風(fēng)側(cè)補(bǔ)充足夠的氣體，避免產(chǎn)生負(fù)壓效應(yīng)的同時(shí)還增強(qiáng)了微孔的動(dòng)壓效應(yīng);另一方面，由于氣體的匯聚擠壓作用，微孔的迎風(fēng)側(cè)相比背風(fēng)側(cè)壓力高，因此使得密封堰被橡膠墊直接支撐的區(qū)域中迎風(fēng)側(cè)的變形將大于背風(fēng)側(cè)的變形，從而形成動(dòng)力楔，有效提高了微孔背風(fēng)側(cè)的膜壓，增大了氣膜剛度，提高了運(yùn)行穩(wěn)定性。此外，在變工況條件下，箔片上微孔列之間的密封堰被橡膠墊直接支撐的區(qū)域?qū)⒏兄旱淖兓鞒鱿噙m應(yīng)的變形協(xié)調(diào)，變形又會(huì)進(jìn)一步影響膜壓，最終使密封運(yùn)行達(dá)到一個(gè)最穩(wěn)定的動(dòng)平衡狀態(tài)。與傳統(tǒng)的微孔端面密封相比，帶微孔織構(gòu)的箔片端面密封具有高壓工況端面易開啟，高速及變工況下運(yùn)行更穩(wěn)定的特點(diǎn)。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:在高壓高速下開啟容易、動(dòng)壓效應(yīng)強(qiáng)、氣膜剛度大、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性好、泄漏率低，可適應(yīng)含固體顆粒工況。
(四)
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)爆炸示意圖。
[0010]圖2為本發(fā)明的裝配體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖3為本發(fā)明的中環(huán)本體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖4為本發(fā)明中箔片端面微孔織構(gòu)排布方式示意圖。
[0013]圖5為本發(fā)明的橡膠塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]其中:1-環(huán)本體;2-扇形槽;3-密封壩;4-扇形橡膠墊;5-環(huán)形箔片;6_微孔列;7_密封堰;8-螺釘;61-微孔單列;62-微孔多列。
(五)
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0016]參照?qǐng)D1至圖5所示，本發(fā)明箔片表面開微孔織構(gòu)的箔片端面氣膜密封結(jié)構(gòu)，包括氣膜密封的動(dòng)環(huán)和靜環(huán);所述動(dòng)環(huán)或靜環(huán)中至少一個(gè)密封環(huán)的密封端面是帶表面織構(gòu)的箔片端面，所述帶箔片端面的密封環(huán)包括圓環(huán)狀的環(huán)本體1、扇形橡膠墊4、環(huán)形箔片5，環(huán)本體I外側(cè)微幅凹陷形成圓環(huán)形凹面，環(huán)本體內(nèi)側(cè)微幅凸起形成圓環(huán)臺(tái)階，所述圓環(huán)臺(tái)階的上表面形成密封壩3，所述圓環(huán)形凹面上均勻開有若干個(gè)依照旋轉(zhuǎn)中心對(duì)稱分布的扇形槽2，每個(gè)扇形槽2中都放入一塊扇形橡膠墊4，所述扇形橡膠墊4上表面與圓環(huán)形凹面平齊。由于環(huán)本體I采用高強(qiáng)度硬質(zhì)材料，彈性模量較大，而橡膠墊4為軟質(zhì)材料，彈性模量較小，因此整個(gè)圓環(huán)形凹面上的彈性模量大小呈現(xiàn)周期性變分布，所述帶箔片端面的密封環(huán)在高壓作用下沿其密封箔片端面圓周方向易產(chǎn)生周期性變形，進(jìn)而獲得高的流體動(dòng)壓效應(yīng)。
[0017]所述環(huán)形箔片5上表面開微孔環(huán)帶，所述環(huán)形箔片5下表面與圓環(huán)形凹面緊貼，所述環(huán)形箔片通過螺釘8連接與環(huán)本體I固定，所述環(huán)形箔片5上表面與密封壩7齊平。
[0018]所述微孔環(huán)帶中的微孔沿環(huán)形箔片徑向成一字形排列，形成微孔列6，微孔列與微孔列之間為密封堰7，所述微孔列6與扇形槽2錯(cuò)位分布，這樣可保證微孔列6所在的箔片區(qū)域被環(huán)本體I自身材料支撐，可提供足夠的支撐剛度，從而保證密封運(yùn)轉(zhuǎn)后微孔區(qū)產(chǎn)生動(dòng)壓效應(yīng)不被削弱;密封堰7所在的箔片區(qū)域部分被橡膠墊直接支撐，被橡膠墊直接支撐的區(qū)域易受壓力變化而產(chǎn)生變形，該變形不僅有助于提高微孔端面密封的開啟特性和動(dòng)壓效應(yīng)，同時(shí)還有助于提高氣膜剛度并穩(wěn)定膜壓變化。
[0019]所述微孔環(huán)帶中微孔可單列依照旋轉(zhuǎn)中心對(duì)稱分布，如圖4中的微孔單列61，也可多列并排依照旋轉(zhuǎn)中心對(duì)稱分布，如圖4中的微孔多列62。
[0020]本說明書實(shí)施例所述內(nèi)容僅僅是對(duì)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也包括本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種箔片表面開微孔織構(gòu)的箔片端面氣膜密封結(jié)構(gòu)，包括氣膜密封的動(dòng)環(huán)和靜環(huán)；其特征在于:所述動(dòng)環(huán)或靜環(huán)中至少一個(gè)密封環(huán)的密封端面是帶表面織構(gòu)的箔片端面，所述帶箔片端面的密封環(huán)包括圓環(huán)狀的環(huán)本體、扇形橡膠墊、環(huán)形箔片，環(huán)本體外側(cè)微幅凹陷形成圓環(huán)形凹面，環(huán)本體內(nèi)側(cè)微幅凸起形成圓環(huán)臺(tái)階，所述圓環(huán)臺(tái)階的上表面形成密封壩，所述圓環(huán)形凹面上均勻開設(shè)若干個(gè)依照旋轉(zhuǎn)中心對(duì)稱分布的扇形槽，每個(gè)扇形槽中都放入一塊扇形橡膠墊，所述扇形橡膠墊上表面與圓環(huán)形凹面平齊;所述環(huán)形箔片上表面開微孔環(huán)帶，其下表面與圓環(huán)形凹面緊貼，并通過螺釘連接與環(huán)本體固定，環(huán)形箔片上表面與密封壩齊平;所述微孔環(huán)帶中沿環(huán)形箔片徑向方向均布多個(gè)微孔形成微孔列，微孔列之間有密封堰，所述微孔列與扇形槽錯(cuò)位分布。
【文檔編號(hào)】F16J15/34GK106015578SQ201610552505
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月13日
【發(fā)明人】彭旭東, 陳源, 江錦波, 孟祥鎧
【申請(qǐng)人】浙江工業(yè)大學(xué)