隙式环形气压腔3、右缝隙式环形气压腔14，由于设计时左缝隙式环形气压腔3、右缝隙式环形气压腔14的缝隙开口方向指向唇形密封圈，同时左、右缝隙式环形气压腔两端径向间隙的大小存在差别，靠近唇形密封圈的一边间隙较大，从而使得绝大部分高压气体流向唇形密封圈的一边，提高了密封效果。高压气在唇形密封圈与转子表面间形成一道动态气体密封墙，可以防止旋转后唇形密封圈与转子表面接触发生摩擦磨损。动态气体密封墙在转子转动后可以起到动密封的作用，阻止润滑液及其蒸汽进入电机定子与电机转子之间的空隙以及沿着转子轴向流出轴承。高压气经过唇形密封圈进入设置在支撑轴承两端的左环形回油槽5、右环形回油槽11，将从轴承间隙流出的润滑液迅速从出水孔吹出到支撑轴承的壳体外面。
[0023]转子10启动前先通入高压润滑液，使转子10在支撑轴承8中浮起来，以脱离与支撑轴承8的接触，高压润滑液经由支撑轴承8中的进水孔7中进入轴承间隙9，在轴承间隙9中沿着转子轴向流入左环形回油槽5和右环形回油槽11。由于转子10未转动，因此此时左唇形密封圈4和右唇形密封圈12可以紧密贴在转子10上，起到静密封的效果，阻止了从轴承间隙9流出的润滑液沿轴向流出轴承以及流入定子与转子之间的空隙。左气体密封盖1和支撑轴承8构成左缝隙式环形气压腔3，右气体密封盖16和支撑轴承8构成右缝隙式环形气压腔14。高压气经由支撑轴承8上的左进气孔2和右进气孔13，通入左缝隙式环形气压腔3和右缝隙式环形气压腔14，由于设计时环形缝隙的出口方向指向唇形密封圈，同时左缝隙式环形气压腔3和右缝隙式环形气压腔14两端径向间隙的大小存在差别，靠近唇形密封圈的一边间隙较大，使得大部分高压气流向唇形密封圈的一边，将唇形密封圈吹离转子10的表面以防止旋转后产生摩擦磨损，同时高压气在唇形密封圈的周围形成一道动态气体密封墙以达到动密封的效果。高压气经过唇形密封圈进入设置在支撑轴承8两端的左环形回油槽5和右环形回油槽11，将从轴承间隙9流出的润滑液迅速从左出水孔6和右出水孔15吹出支撑轴承8的壳体外面。
[0024]如图2所示，图(a)唇形密封圈的自由状态为轴承内没有安装转子时，唇形密封圈的自然形状；图(b)唇形密封圈的安装轴后的状态为轴承内安装转子后，唇形密封圈贴在转子上，起到静密封作用时候的形状；图(c)唇形密封圈的工作状态为轴承内的转子转动后，唇形密封圈被高压气吹起后发挥动密封作用时候的形状。
[0025]如图3所示，高压气从左、右缝隙式环形气压腔的缝隙出口吹向转子的环面，形成压力均布的气体密封墙。
[0026]具体密封方法步骤如下:
[0027](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，密封圈的唇尖指向轴承方向以阻止从轴承间隙流出的润滑液沿着转子轴向流出轴承以及流入定子和转子之间的空隙，从而起到静密封的作用。
[0028](2)在转子转速开始升高阶段，使高压气经由支撑滑动轴承上的进气通道流入左、右缝隙式环形气压腔，在左、右缝隙式环形气压腔内分别设计有一狭窄的环形缝隙，缝隙的出口方向指向唇形密封圈，同时左、右缝隙式环形气压腔两侧径向间隙的大小存在差别，靠近唇形密封圈的一侧间隙较大，从而使得绝大部分高压气体流向唇形密封圈的一边。
[0029](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，唇尖与转子表面脱离接触避免了高速转动时的磨损，大部分润滑液因离心作用被甩到左、右环形回油槽内流出，在剩下的润滑液中部分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气体墙的动密封作用所限制，从而阻止了润滑液沿着转子轴向流出轴承以及流入定子与转子之间的空隙。
[0030]本发明提出了一种用于旋转机械转子的静动复合密封结构和方法，具有结构简单、使用成本低、密封性能好、应用范围广、使用寿命长等特点，特别适用于高转速、高精度以及起停次数频繁的轴承转子系统中。
【主权项】
1.一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(1)、右气体密封盖(16)、左缝隙式环形气压腔(3)、右缝隙式环形气压腔(14)、左进气孔(2)、右进气孔(13)、支撑轴承(8)、左唇形密封圈(4)和右唇形密封圈(12);支撑轴承(8)位于转子的外，从支撑轴承(8)的左侧往中间依次为左气体密封盖(1)、左进气孔(2)、左唇形密封圈(4)，左进气孔(2)与左缝隙式环形气压腔(3)相连，从支撑轴承(8)的右侧往中间依次为右气体密封盖(16)、右进气孔(13)、右唇形密封圈(12)，右进气孔(13)与右缝隙式环形气压腔(14)相连。2.根据权利要求1所述的一种用于旋转机械转子的静动复合密封结构，其特征在于所述的左唇形密封圈(4)、右唇形密封圈(12)的唇尖指向支撑轴承(8)的中心方向。3.一种由权利要求1所述的密封结构实现的静动复合密封方法，其特征在于步骤如下: 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； 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； 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。
【专利摘要】本发明涉及一种用于旋转机械转子的静动复合密封结构及方法，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，通过唇尖贴在转子上的唇形密封圈的静密封作用来阻止润滑液的泄漏。随着转子转速升高，打开外部高压气源的进气通道并慢慢提高气压，使唇形密封圈的唇尖脱离转子表面并在转子表面形成一道环形气体墙，大部分润滑液因离心作用被甩到左、右环形回油槽内流出，小部分沿转子轴向流动的润滑液则通过浮起的唇尖的密封以及气体墙的动密封来限制其流动。这样就保证了转子在启停和转动的全速度范围内都有良好的密封。
【IPC分类】F16J15/40, F16J15/16
【公开号】CN105370887
【申请号】CN201510740223
【发明人】王琳, 张瑜
【申请人】西北工业大学
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年11月4日