一种非接触高速旋转密封结构的制作方法

本实用新型涉及非接触密封领域，具体涉及一种非接触高速旋转密封结构。

背景技术：

随着技术的进步，发动机、燃气轮机、电机、泵等机械设备的转速越来越高,随着转速的升高,这些旋转机械中的密封难度越来越大,原有的密封方式难以满足技术发展的需求。

目前通常采用接触式密封和非接触式密封方式进行密封，其中接触式密封会由于摩擦的急剧增加而迅速失效,可靠性较差，而且为满足高速旋转摩擦的要求，对加工精度的要求较高,大大增加了制造成本。另外，接触式密封还存在能量消耗大、对设备运转状态敏感、对使用环境要求严格等缺点。传统的非接触密封虽然适合高速密封，但是密封性能差，泄漏量较大，为减少泄漏量，通常加长密封长度，增加密封面积，这样大大增加了体积，对于安装及结构设计带来较大的困难。

有鉴于上述现有技术存在的问题，本实用新型结合相关领域多年的设计及使用经验，辅以过强的专业知识，设计制造了一种非接触高速旋转密封结构，来克服上述缺陷。

技术实现要素：

对于现有技术中所存在的问题，本实用新型提供的一种非接触高速旋转密封结构，可以提高非接触密封的密封效果。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：一种非接触高速旋转密封结构，包括转子密封组件和定子密封组件，所述转子密封组件和定子密封组件之间间隙形成截面为至少包括一个s型结构的密封通道，所述密封通道末端设有小于密封介质毛细长度的密封间隙，所述密封通道内转子密封组件的内外环面均设有螺纹。

优选的，所述定子密封组件包括密封座和密封套，所述密封座设置在待密封腔室壁上，所述密封套设置在所述密封座上；

所述密封套在渗漏侧沿轴向至少设有一个周向环形静叶片，所述转子密封组件与周向环形静叶片及密封套内侧构成部分密封通道。

优选的，所述转子密封组件包括转子和密封环，所述密封环的内外环面均设有螺纹，所述密封环与转子同步转动，所述密封环设置在所述周向环形静叶片两侧，所述密封环与所述周向环形静叶片及密封套内侧构成s型密封通道。

优选的，所述密封环包括密封内环和密封外环；

所述密封内环设置在转子与最接近转子的一个周向环形静叶片之间；

所述密封外环在渗漏侧反方向沿轴向至少设有一个周向环形动叶片，所述周向环形动叶片与所述周向环形静叶片对应啮合形成密封通道的一部分。

优选的，所述密封外环包括多个密封外环单元，每个所述密封外环单元在渗漏侧反方向沿轴向均设有一个不同直径的周向环形动叶片，每个所述周向环形动叶片分别与所述周向环形静叶片对应啮合形成密封通道的一部分。

优选的，所述转子密封组件还包括固定环，所述转子上设有轴肩，所述密封环设置在所述固定环和轴肩之间通过所述固定环定位。

优选的，所述密封座在渗漏侧沿径向设有密封凸座，所述密封凸座接近所述转子中心线，所述密封通道末端设置在所述固定环与所述密封凸座之间。

优选的，所述密封座与所述密封环之间设为密封腔，所述s型密封通道、密封腔和密封间隙构成所述密封通道。

优选的，所述密封环与转子之间设有第一密封圈，所述密封座与待密封腔室壁之间设有第二密封圈。

优选的，所述密封通道连通有引气通道，所述引气通道贯穿待密封腔室壁、密封座和密封套后与s型密封通道连通。

优选的，所述密封座内设有两组背靠背设置的密封环和密封套，两组所述密封环和密封套形成对称的s型密封通道，且两组所述s型密封通道首尾相连。

优选的，所述密封座内嵌在所述待密封腔室内壁上，或，所述密封座设置在所述待密封腔室出口侧壁上。

优选的，所述密封内环与所述转子设为一体结构。

该实用新型的有益之处在于：

(1)本实用新型螺纹的旋向根据旋转轴的转向确定，保证转子旋转时，螺纹能将密封介质向设备内部推送，从而达到密封效果，整个结构将螺旋密封和迷宫密封有效结合，提高了密封效果。

(2)本实用新型结构简单，安装拆卸方便；非接触密封、功耗低、无发热、无磨损、寿命长、可靠性高；适用转速高、适用线速度是目前市场密封件的5倍以上。

(3)本实用新型密封通道末端通过设置小于密封介质毛细长度的密封间隙，保证了转子停转后，利用密封介质表面张力来避免密封介质从密封通道的泄露。

(4)本实用新型密封介质的压力过高时，可以通过引气通道来增加密封通道处的压力，用以辅助密封，达到更好的密封效果。

(5)本实用新型s型密封通道的结构可以设置多个，从而提高迷宫密封的效果。

附图说明

图1为一种非接触高速旋转密封结构实施例一的结构示意图；

图2为一种非接触高速旋转密封结构实施例二的结构示意图；

图3为一种非接触高速旋转密封结构实施例三的结构示意图；

图4为一种非接触高速旋转密封结构实施例四的结构示意图；

图5为一种非接触高速旋转密封结构密封座设置在待密封腔室出口侧壁的结构示意图；

图6为一种非接触高速旋转密封结构转子与密封内环一体的结构示意图。

图中：1-转子密封组件、2-定子密封组件、3-密封通道、4-待密封腔室、10-转子、11-固定环、12-密封外环、13-密封内环、14-第一密封圈、21-密封座、22-密封套、23-第二密封圈、24-引气通道、31-s型密封通道、32-密封腔、33-密封间隙、120-周向环形动叶片、220-周向环形静叶片。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

实施例一

作为本实用新型一典型实施例，如图1所示，一种非接触高速旋转密封结构，包括转子密封组件1和定子密封组件2，转子密封组件1和定子密封组件2之间间隙形成截面为至少包括一个s型结构的密封通道3，s型结构的密封通道3设为s型密封通道31，该s型密封通道31类似于迷宫密封，根据密封介质的压力可以合理设置s型密封通道31的数量和位置，有助于提高迷宫密封的效果，本实用新型密封通道3末端设有小于密封介质毛细长度的密封间隙33，防止转子停转后密封介质从密封通道3内渗漏，其具体原理是利用密封介质表面张力来避免密封介质从密封通道3的泄露。

为避免转子10在高速转动时，密封介质从密封通道3内渗漏出来，本实用新型密封通道3内转子密封组件1的内外环面均设有螺纹，上述螺旋密封能够利用螺纹将密封介质向设备内部推送，具体的螺纹的旋向要根据转子10的转向确定。例如，当从设备外侧观察转子10为逆时针旋转时，外环面的螺纹选用左旋、内环面螺纹选用右旋，这样达到将待密封腔室4内密封介质推送到设备内部的作用，从而达到密封效果，而转子10顺时针旋转时则相反设置即可，而具体到螺纹的齿形以及头数等参数可根据具体使用工况确定。

具体的，定子密封组件2包括密封座21和密封套22，密封套22设置在密封座21中，密封座21设置在待密封腔室4壁上，具体根据待密封腔室4的空间以及结构，密封座21可以内嵌在待密封腔室4内壁上，或，如图5所示，密封座21设置在待密封腔室4出口侧壁上；

本实用新型密封套22内侧在渗漏侧沿轴向设有一个周向环形静叶片220，转子密封组件1与周向环形静叶片220及密封套22内侧构成密封通道3。

转子密封组件1具体包括转子10、密封内环13和密封外环12，密封内环13的外环面设有螺纹，密封外环12的内外环面均设有螺纹，密封内环13设置在转子10与最接近转子10的一个周向环形静叶片220之间，优先将密封内环13套设在转子10上，但需要保证密封内环13与转子10同步转动，当然也可以将密封内环13与转子10设为一体式结构，具体如图6所示。

密封外环12在渗漏侧反方向沿轴向设有一个周向环形动叶片120，周向环形动叶片120与周向环形静叶片220对应啮合形成密封通道3的一部分，上述结构中的啮合实际是指周向环形动叶片120设置在周向环形静叶片220与密封套22内侧之间，本实用新型利用密封外环12和密封内环13与周向环形静叶片220及密封套22内侧构成s型密封通道31，从而实现了迷宫密封，保证了密封效果。

实施例二

如图2所示，本实用新型密封外环12在渗漏侧反方向沿轴向设有多个周向环形动叶片120，相应的密封套22内侧在渗漏侧沿轴向设有多个周向环形静叶片220，多个周向环形动叶片120与多个周向环形静叶片220对应啮合形成密封通道3的一部分，上述结构的啮合实际是指多个周向环形动叶片120与多个周向环形静叶片220交错布置，并且最外围的周向环形动叶片120要设置在周向环形静叶片220与密封套22内侧之间，本实用新型利用密封外环12和密封内环13与周向环形静叶片220及密封套22内侧构成包含多个s型密封通道31的结构，通过上述多道s型密封通道31，降低介质的流速和压力，从而进一步提高迷宫密封效果。

本实用新型的密封外环12还可以设为由多个密封外环单元构成的结构，具体的，每个密封外环单元在渗漏侧反方向沿轴向均设有一个不同直径的周向环形动叶片120，每个周向环形动叶片120分别与周向环形静叶片220对应啮合形成密封通道3的一部分。

实施例三

如图3所示，本实用新型密封座21内设有两组背靠背设置的密封环和密封套22，密封环和密封套22形成对称的截面为s型密封通道31的结构，且两组s型密封通道31首尾相连。

两个密封套22沿轴向分别设有一个周向环形静叶片220，且两个密封套22的周向环形静叶片220相对设置，两组密封环与两周向环形静叶片220及密封套22内侧构成部分密封通道3。

密封环包括密封内环13和密封外环12，两密封内环13的外环面设有螺纹，两密封外环12的内外环面均设有螺纹，密封内环13设置在转子10与最接近转子10的一个周向环形静叶片220之间，优先将密封内环13套设在转子10上，但需要保证密封内环13与转子10同步转动，当然也可以将密封内环13与转子10设为一体式结构。

密封外环12设置在两密封套22之间，且密封外环12沿轴向设有一个周向环形动叶片120，两周向环形动叶片120背对设置，且两周向环形动叶片120与两周向环形静叶片220对应啮合形成密封通道3的一部分，每一侧的啮合实际是指周向环形动叶片120设置在周向环形静叶片220与密封套22内侧之间，本实用新型利用两组对称设置的密封外环12和密封内环13与周向环形静叶片220及密封套22内侧构成对称s型密封通道31，进一步提高了迷宫密封效果。

实施例四

如图4所示，本实用新型密封座21内设有两组背靠背设置的密封环和密封套22，密封环和密封套22形成对称的截面为多个s型密封通道31的结构，且两组具有多个s型密封通道31首尾相连。

两个密封套22沿轴向分别设有多个周向环形静叶片220，且两个密封套22的多个周向环形静叶片220相对设置，两组密封环与多个周向环形静叶片220及密封套22内侧构成部分密封通道3。

密封环包括密封内环13和密封外环12，两密封内环13的外环面设有螺纹，两密封外环12的内外环面均设有螺纹，密封内环13设置在转子10与最接近转子10的一个周向环形静叶片220之间，优先将密封内环13套设在转子10上，但需要保证密封内环13与转子10同步转动，当然也可以将密封内环13与转子10设为一体式结构。

密封外环12设置在两密封套22之间，且密封外环12沿轴向设有多个周向环形动叶片120，两密封外环的多个周向环形动叶片120背对设置，且每一侧的多个周向环形动叶片120与多个周向环形静叶片220对应啮合形成密封通道3的一部分，上述结构的啮合实际是指多个周向环形动叶片120与多个周向环形静叶片220交错布置，并且最外围的周向环形动叶片120要设置在周向环形静叶片220与密封套22内侧之间，本实用新型利用两组对称设置的密封外环12和密封内环13与周向环形静叶片220及密封套22内侧构成对称的且具备更多s型密封通道31的结构，进一步提高了迷宫密封效果。

本实用新型的密封外环12还可以设为由多个密封外环单元构成的结构，具体的，每个密封外环单元在轴向同侧均设有一个不同直径的周向环形动叶片120，每个周向环形动叶片120分别与一个周向环形静叶片220对应啮合形成密封通道3的一部分。

本实用新型转子密封组件1还包括固定环11，转子10上设有轴肩，密封环设置在固定环11和轴肩之间通过固定环11定位。

密封座21在渗漏侧沿径向设有密封凸座，密封凸座接近转子10中心线，上述结构使得密封座21与密封环之间形成密封腔32，且尽可能的增大了密封腔32的容积，密封通道3末端设置在固定环11与密封凸座之间，由于密封通道3末端设有小于密封介质毛细长度的密封间隙33，再结合密封腔32内会存有一定的密封介质，因此可以通过密封介质表面张力来避免密封介质从密封通道3的泄露。整个密封通道3便由设有螺纹的s型密封通道31、密封腔32和密封间隙33构成，设有螺纹的s型密封通道31保证了转子10转动时通过螺旋密封和迷宫密封保证密封效果，而密封腔32和密封间隙33则保证了转子10在静态时的密封效果。

为进一步提高密封效果，避免密封介质从密封环与转子10之间，以及密封座21与待密封腔室4壁之间泄露，本实用新型密封环与转子10之间设有第一密封圈14，密封座21与待密封腔室4壁之间设有第二密封圈23。

本实用新型密封通道3还连通有引气通道24，引气通道24贯穿待密封腔室4壁、密封座21和密封套22后与s型密封通道31连通。

应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本实用新型而非意欲限制本实用新型的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本实用新型的技术内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型做各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。