一种用于旋转机械转子的静动复合密封结构及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于密封领域，具体涉及一种用于旋转机械转子的静动复合密封结构及方法。
【背景技术】
[0002]密封一般分为静密封和动密封两种类型，而每种密封类型又有多种密封方法。在转子的两静止面之间常采用静密封，如0型圈密封等，这种密封形式安全可靠、简单经济，对结构要求不高。但是对于运动表面的密封，尤其是高速条件下，静密封就很容易磨损，寿命大大降低，不能满足使用要求。动密封包括迷宫密封、离心密封、螺旋密封、磁力密封、气压密封等方式，每种密封方法的使用场合均不相同。迷宫密封、气压密封和离心密封是比较常见的密封方式，其中迷宫密封是在转子周围设置若干个依次排列的环形密封齿，齿与齿之间形成一系列截流间隙与膨胀空腔，被密封介质在通过曲折迷宫的间隙时产生节流效应而达到阻漏的目的，这种密封方式广泛应用于各种旋转机械中，密封表面间可以允许较高的转速；气压密封是在密封的一端通入一定的气体，使密封的两端保持一定的压力差，这样水或水蒸汽等被密封流体就很难进入另一端，从而达到密封的效果；离心密封则是依靠转子的高速转动将流体甩出去进而实现密封的一种方式。
[0003]但当供油或供水压力较高时，迷宫密封和离心密封不能完全阻止润滑液体沿转子轴向的泄漏，而且迷宫密封的轴向尺寸比较大，不利于转子在高速时保持较好的动态特性；如果使用气压密封，就需要使用能提供较高气压的离心机等作为气体压力源，同时对制造和安装的精度也有较高的要求，这无疑增加了高速旋转机械的使用成本，而且气压密封对于高压液体泄漏的密封效果也不理想。由于以上几种密封方式均不能在高速高压高精度的复杂工况下取得较好的密封效果，这就需要设计更可靠的方法来解决高速转子在启停和高速转动的全速度范围内的密封问题。
[0004]液体滑动轴承被广泛用作高速转子的支撑轴承，而高供油或供水压力是提高轴承转子系统稳定性的重要保证。对支撑转子的液体滑动轴承进行有效密封，是提高供油或供水压力的前提。当转子转速较高时，接触式密封由于摩擦磨损比较大的原因，使用会被限制。单纯的气动密封也不能满足轴承转子系统趋于高载荷、高转速和高精密的要求，且使用经济性也不好。
【发明内容】
[0005]要解决的技术问题
[0006]为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种用于旋转机械转子的静动复合密封结构及方法。
[0007]技术方案
[0008]—种用于旋转机械转子的静动复合密封结构，其特征在于包括左气体密封盖、右气体密封盖、左缝隙式环形气压腔、右缝隙式环形气压腔、左进气孔、右进气孔、支撑轴承、左唇形密封圈和右唇形密封圈；支撑轴承位于转子的外，从支撑轴承的左侧往中间依次为左气体密封盖、左进气孔、左唇形密封圈，左进气孔与左缝隙式环形气压腔相连，从支撑轴承的右侧往中间依次为右气体密封盖、右进气孔、右唇形密封圈，右进气孔与右缝隙式环形气压腔相连。
[0009]所述的左唇形密封圈、右唇形密封圈的唇尖指向支撑轴承的中心方向。
[0010]一种用于旋转机械转子的静动复合密封方法，其特征在于步骤如下:
[0011]步骤1:在给滑动轴承加高压润滑液使转子浮起的阶段以及在转子低速转动阶段，唇形密封圈紧贴在转子上，从而起到静密封的作用；
[0012]步骤2:在转子转速开始升高阶段，高压气分别由进气孔流入缝隙式环形气压腔，通过环形缝隙流向唇形密封圈；
[0013]步骤3:在转子高速转动阶段，高压气将密封圈唇尖吹离转子表面，在唇形密封圈与转子之间的空隙形成的一道环形动态气体墙，轴向泄漏的润滑液依然被唇尖密封，越过唇尖密封的部分润滑液则被环形动态气体墙的动密封作用所限制。
[0014]有益效果
[0015]本发明提出的一种用于旋转机械转子的静动复合密封结构及方法，具有的有益效果:
[0016]在转子启停和低速转动阶段，以滑动轴承两侧唇形密封圈的静密封作用来限制润滑液沿着转子轴向朝轴承两侧的流动，有利于进一步提高供液压力；在转子升速阶段，进气压力慢慢升高，密封圈唇尖逐渐脱离转子表面，避免了磨损；在转子高速转动阶段，部分润滑液被唇形密封圈密封，从唇形密封圈与转子表面之间空隙泄露出的润滑液则被环形气体墙的动密封作用来限制。这种静密封和动密封结合的方式使转子在起停和高速转动的全速度范围内都能有效阻止润滑液进入转子内部空间以及沿着转子轴向流出轴承，避免了定子和电机转子发生短路或腐蚀，提高了转子的使用寿命和安全性。从左、右缝隙式环形气压腔进入左、右环形回油槽的气体压力远小于完全使用气压密封时达到相同密封效果的压力，而且高压气还加快了从轴承间隙流出的润滑液的流出速度，可以使润滑液迅速带走更多的热量，从而降低转子和轴承的温升；左、右缝隙式环形气压腔可以对转子的整个环面进行均匀吹气，而且在支撑轴承两侧同时进行吹气，保证了轴承两侧密封压力相同，阻止润滑液沿转子轴向朝着轴承两侧的流动，提高了密封效果。
【附图说明】
[0017]图1为一种用于旋转机械转子的静动复合密封方法的结构示意图
[0018]图2为唇形密封圈在不同工作状态下的形状示意图:(a)唇形密封圈自由状态；(b)唇形密封圈安装轴上状态；(c)唇形密封圈工作状态
[0019]图3为缝隙式环形气压腔均匀进气示意图
[0020]1-左气体密封盖，2-左进气孔，3-左缝隙式环形气压腔，4-左唇形密封圈，5.左环形回油槽，6.左出水孔，7-进水孔，8-支撑轴承，9-轴承间隙，10-转子，11-右环形回油槽，12-右唇形密封圈，13-右进气孔，14-右缝隙式环形气压腔，15-右出水孔，16-右气体密封盖，17-均布高气压。
【具体实施方式】
[0021]现结合实施例、附图对本发明作进一步描述:
[0022]如图1所示，滑动轴承两端设置有左环形回油槽5、右环形回油槽11，在左环形回油槽5、右环形回油槽11的外侧各设置一左唇形密封圈4、右唇形密封圈12，在左唇形密封圈4、右唇形密封圈12的外侧设有左缝隙式环形气压腔3、右缝隙式环形气压腔14，左缝隙式环形气压腔3、右缝隙式环形气压腔14通过进气道与外部高压气源相连。在转子启动前，左唇形密封圈4、右唇形密封圈12紧贴在转子上，阻止从轴承间隙流出的润滑液流出轴承以及流入定子与转子之间的空隙，从而起到了静密封的作用；随后将高压气经由支撑轴承上的进气孔通入左缝