一种仿双L字型槽的干气密封结构

一种仿双l字型槽的干气密封结构
技术领域
1.本实用新型涉及流体动密封领域，具体涉及一种仿双l字型槽的干气密封结构。


背景技术：

2.在流体密封领域，各种机械装备朝着高转速和高压的方向发展，旋转机械的轴端密封问题越来越凸显其重要性。传统的迷宫密封、刷式密封等密封方式难以适用于高温、高压、高转速的场合。作为一种非接触式密封，干气密封有着泄漏量低、磨损小、寿命长等显著优势，成为旋转机械轴端密封的最佳选择。但是在实际运行过程中，对于单向槽型而言，由于特定的旋向和较少的槽根处，使得干气密封在机械设备启停阶段会存在动压开启效应不强、端面温度过高、泄漏量大、槽型复杂导致加工困难等缺点。同时，干气密封进行工作的时候，槽深、槽数、槽宽比和槽型对端面干气密封系统的转速、压强、气膜厚度会产生影响。因此，如何在不同工况下保证整个密封系统的稳定运行，拓宽非接触式干气密封的应用范围是一个需要解决的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种仿双l字型槽的干气密封结构，以解决现有技术中干气密封的气动性能不足、运行稳定性不佳等问题，实现提高密封气动性能、改善流动特性等目的。
4.本实用新型通过下述技术方案实现：
5.一种仿双l字型槽的干气密封结构，包括动环、静环，在动环密封端面上沿周向均匀开设若干自高压侧开口的动压槽，所述动压槽包括沿径向开设的主槽体，以及分别位于所述主槽体两侧的第一副槽体、第二副槽体；所述第一副槽体、第二副槽体均与主槽体等深且连通。
6.针对现有技术中干气密封的气动性能不足、运行稳定性不佳等问题，本实用新型提出一种仿双l字型槽的干气密封结构，其中动环、静环为干气密封的现有技术，动压槽在动环密封端面的高压侧开口，便于流体从高压侧进入。本技术中的动压槽包括主槽体、与主槽体相连通的第一副槽体和第二副槽体，其中主槽体沿动环密封端面的径向开设，第一副槽体、第二副槽体分别在主槽体的两侧，因此主槽体与第一副槽体形成一个l型结构，主槽体与第二副槽体又形成另一个l型结构，所以本技术的动压槽为一种仿双l字型槽。并且第一副槽体、第二副槽体均与主槽体等深，使得本技术中整个动压槽的槽深相等。本技术能够在动环密封端面上形成多个高压区，显著增强了动压效应，提升了开启力，而且有益于端面气膜密封的散热；分布在主槽体两侧的副槽体使得本技术能够满足双向旋转的需求，具有更大的适用范围；并且本技术槽型简单，相比于现有的多种双向干气密封结构中复杂或异形的槽型而言，在加工方面的显著优势。此外，本技术通过第一副槽体和第二副槽体，向两侧辐射状进行导流，有利于改善高速旋转的干气密封流动特性，降低流场扰流效应，提高运行的稳定性，在实际运行时可实现流体在槽区被持续性加压，提高密封的气动性能，减少了
因气膜开启力不充分而引起的密封环无法完全打开甚至密封环碰磨失效等问题。
7.进一步的，所述主槽体的内侧壁、第一副槽体的内侧壁和外侧壁、第二副槽体的内侧壁和外侧壁，均为与动环内侧壁和/或外侧壁同轴的圆弧面。
8.本方案中，以动环密封端面的外径方向为外、内径方向为内，限定了主槽体、第一副槽体、第二副槽体的相应侧壁均为圆弧面，即是沿不同半径圆周线裁剪而成的曲面；主槽体、第一副槽体、第二副槽体相应侧壁在动环密封端面上的投影即是一段段不等径的同心圆弧，此种设置能够保证本技术槽型的双向适应性，保证无论动环正向或反向转动，均能够稳定开启进行密封。
9.进一步的，所述第一副槽体的内侧壁与所述主槽体的内侧壁等径，有利于流体在主槽体的槽根处平滑的进入第一副槽体、稳定的实现持续性加压的效果。
10.进一步的，所述第一副槽体的外侧壁与所述第二副槽体的内侧壁等径。
11.进一步的，所述动压槽在动环密封端面上的最大张角为15
°
～30
°
。
12.进一步的，相邻两个动压槽在动环密封端面上的周向跨度为10
°
～20
°
。
13.进一步的，所述动压槽共n个，其中n取大于或等于4的偶数。
14.进一步的，在动环密封端面上，所述动压槽的内径侧与动环内壁之间为密封坝，所述密封坝上设置若干微织构。密封坝为本领域现有名词，本领域技术人员均应当理解。其中本技术在密封坝上设置若干微织构，微织构的存在增强了气流扰动，可以进一步增强动压效应。此外，微织构增强气体扰动，破坏了边界层，增强了换热，使得密封端面温度降低，还可以吸附密封工质的杂质，降低密封端面损坏的风险，有利于密封的安全运行。
15.进一步的，所述微织构呈球形、三角形、正方形或椭圆形中的任一种。
16.进一步的，所述微织构呈椭圆形，所述椭圆形的长轴或短轴过动环密封端面的圆心；所述椭圆形的长轴:短轴＝1～1.5；所述微织构的槽深，与所述椭圆形的两个焦点的距离比为1～2。
17.本技术中，动压槽的个数和尺寸可根据动环内外径的大小灵活调整，微织构的形式、排布方式、尺寸和数量等也可以根据具体工况需要进行灵活设置，因此适用于多种工况和结构，有利于大面积的推广拓展。
18.本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
19.1、本实用新型一种仿双l字型槽的干气密封结构，在动环密封端面上形成多个高压区，显著增强了动压效应，提升了开启力，而且有益于端面气膜密封的散热。
20.2、本实用新型一种仿双l字型槽的干气密封结构，能够满足双向旋转的需求，具有更大的适用范围。
21.3、本实用新型一种仿双l字型槽的干气密封结构，通过第一副槽体和第二副槽体向两侧辐射状进行导流，有利于改善高速旋转的干气密封流动特性，降低流场扰流效应，提高运行的稳定性，在实际运行时可实现流体在槽区被持续性加压，提高密封的气动性能，减少了因气膜开启力不充分而引起的密封环无法完全打开甚至密封环碰磨失效等问题。
22.4、本实用新型一种仿双l字型槽的干气密封结构，通过在密封坝上设置微织构，增强了气体扰动，破坏了边界层，增强了换热，使得密封端面温度降低，还可以吸附密封工质的杂质，降低密封端面损坏的风险，有利于密封的安全运行。
附图说明
23.此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
24.图1为本实用新型具体实施例的结构示意图；
25.图2为本实用新型具体实施例中动环的结构示意图；
26.图3为本实用新型具体实施例中动环的主视图；
27.图4为过图3中a-a方向线的剖视图；
28.图5为本实用新型具体实施例中的局部示意图。
29.附图中标记及对应的零部件名称：
30.1-动环，2-静环，3-主槽体，4-第一副槽体，5-第二副槽体，6-密封坝，7-微织构。
具体实施方式
31.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
32.实施例1：
33.如图1至图5所示的一种仿双l字型槽的干气密封结构，包括动环1、静环2，在动环1密封端面上沿周向均匀分布若干自高压侧开口的动压槽，所述动压槽包括沿径向开设的主槽体3，以及分别位于所述主槽体3两侧的第一副槽体4、第二副槽体5；所述第一副槽体4、第二副槽体5均与主槽体3等深且连通。
34.本实施例中动环1、静环2的外径侧为高压进气侧，内径侧为低压出气侧。
35.本实施例中所述主槽体3的内侧壁、第一副槽体4的内侧壁和外侧壁、第二副槽体5的内侧壁和外侧壁，均为与动环1内侧壁和/或外侧壁同轴的圆弧面。
36.如图5所示，所述第一副槽体4的内侧壁与所述主槽体3的内侧壁等径；所述第一副槽体4的外侧壁与所述第二副槽体5的内侧壁等径。其中图5中的虚线用于示意周向方向。
37.本实施例中主槽体3的轴线过动环密封端面的圆心。
38.本实施例采用了类似仿双l字型的动压槽，在一定程度上优化了现有双向旋转干气密封槽型结构普遍存在的局部尖角问题，使得线形更加流畅、简洁，简化了制造工艺。
39.本实施例有利于改善高速旋转的干气密封流动特性，降低流场扰流效应，提高运行的稳定性。仿双l型槽在实际运行时可实现流体在槽区被持续性加压，提高密封的气动性能，避免了因气膜开启力不充分而引起的密封环无法完全打开甚至密封环碰磨失效的问题。综上，本实施例实现了干气密封的单/双向旋转需求，同时提高了密封气动性能、改善了流动特性、降低了端面磨损，有利于延长密封装置的使用寿命。
40.在更为优选的实施方式中，所述动压槽在动环1密封端面上的最大张角为15
°
～30
°
，即图3中α为15
°
～30
°
。
41.在更为优选的实施方式中，相邻两个动压槽在动环1密封端面上的周向跨度为10
°
～20
°
，即图3中β为10
°
～20
°
。
42.在更为优选的实施方式中，动环密封端面上环形均布4～14个动压槽。
43.实施例2：
44.一种仿双l字型槽的干气密封结构，在实施例1的基础上，在动环1密封端面上，所述动压槽的内径侧与动环1内壁之间为密封坝6，所述密封坝6上设置若干微织构7。所述微织构7呈椭圆形，所述椭圆形的长轴或短轴过动环1密封端面的圆心。
45.本实施例中的微织构为等深的微孔，在密封坝上沿圆周阵列分布，微织构能够增强气体扰动，破坏边界层，增强换热，使得密封端面温度降低。此外，微织构的存在还可以吸附密封工质的杂质，降低密封端面损坏的风险，有利于密封的安全运行。
46.在更为优选的实施方式中，所述椭圆形的长轴:短轴＝1～1.5。
47.在更为优选的实施方式中，所述微织构7的槽深，与所述椭圆形的两个焦点的距离比为1～2。
48.当然，除了本实施例中所采用的椭圆形之外，在其余实施方式中，微织构7还可采用球形、三角形、正方形或泪滴形等本领域技术人员能够进行替换的任意形状。
49.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，在本文中使用的术语“连接”在不进行特别说明的情况下，可以是直接相连，也可以是经由其他部件间接相连。
50.以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。