專利名稱：三維似羽毛織構(gòu)底面型槽氣體端面密封結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)式流體機(jī)械的氣體端面機(jī)械密封結(jié)構(gòu)，特別涉及一種由具有
似羽毛織構(gòu)底面特征的泵汲槽和螺旋槽組成的三維型槽氣體端面密封結(jié)構(gòu)，適用于包括各 種類型壓縮機(jī)、反應(yīng)釜、泵等旋轉(zhuǎn)式流體機(jī)械的旋轉(zhuǎn)軸。
背景技術(shù)：
公知的流體動壓或靜壓或動靜壓結(jié)合型機(jī)械端面密封，還存在一些不足之處，例 如螺旋槽流體動壓型端面密封(見美國科技雜志Lubrication Engineering, 1990， 46 (9): pp607 ;美國專利USA Patent5702110、7144016和20020093141，世界專利W09506212以及 中國專利90101737. X、96108614. 9、98219179、01102213. 2、02132978. 8和02146449. 9)，
其端面結(jié)構(gòu)主要由兩部分組成，即沿周向均勻分布的數(shù)個螺旋槽和與槽根部緊密連接的密 封壩，同時端面上設(shè)有雙環(huán)帶、八字槽、人字槽、揪樹槽、或雙螺旋角三維螺旋槽，盡管這些 螺旋槽干式氣體端面密封具有較低的摩擦功耗，端面升舉能力也較強(qiáng)，特別是雙螺旋角螺 旋槽氣體端面密封，其氣膜剛度和可靠性相比于等深、等螺旋角的螺旋槽密封優(yōu)勢更明顯。 但是，總的來說，干式氣體端面密封技術(shù)目前仍然存在氣膜剛度不夠大，端面開啟特性優(yōu)勢 不明顯，泄漏量不可控，低速運(yùn)行性能較差，難以適應(yīng)操作條件急劇變化或高操作參數(shù)的情 況，因此存在抗干擾能力不強(qiáng)、易發(fā)生干磨以及在高參數(shù)條件下耐壓能力不強(qiáng)、泄漏量較大 且難以控制等不足，從而導(dǎo)致在一定的操作條件下，端面間氣體膜厚不足，或氣膜剛度不足 以抵抗外界干擾，導(dǎo)致密封裝置運(yùn)行不穩(wěn)定，泄漏量超標(biāo)或不達(dá)要求。

發(fā)明內(nèi)容為了克服干式氣體端面密封已有技術(shù)中端面氣膜開啟能力不能適應(yīng)更寬的操作 條件范圍、易發(fā)生干磨、動壓效果不夠強(qiáng)以及高參數(shù)條件下泄漏量較大、耐壓能力不強(qiáng)、穩(wěn) 定性較差的不足，本發(fā)明提供一種端面流體動壓效果好、啟動和停車性能好、抗咬合能力 強(qiáng)、泄漏量小、耐壓性能優(yōu)異、適用于高參數(shù)操作條件的三維似羽毛織構(gòu)底面型槽氣體端面 密封結(jié)構(gòu)。 本發(fā)明的技術(shù)方案是 —種三維似羽毛織構(gòu)底面型槽氣體端面密封結(jié)構(gòu)，包括機(jī)械端面密封的動環(huán)、靜 環(huán)和其它相關(guān)零件組成，所述動環(huán)的密封端面和靜環(huán)的密封端面相互貼合構(gòu)成圓環(huán)形密封 端面，所述圓環(huán)形密封端面的一側(cè)為高壓側(cè)即上游，所述圓環(huán)形密封端面的另一側(cè)為低壓 側(cè)即下游，動環(huán)的密封端面相對靜環(huán)的密封端面產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，所述動環(huán)和靜環(huán)的密封端面的 至少一個上設(shè)有多個用于氣體端面密封的三維型槽，所述的三維型槽在密封端面上呈周期 性排布，沿環(huán)面中心對稱分布，所述三維型槽之間的非開槽區(qū)域構(gòu)成密封堰，其特征在于 所述三維型槽由具有似羽毛織構(gòu)特征底面的泵汲槽和螺旋槽組成，所述的泵汲槽是沿徑向 分布，所述泵汲槽位于密封端面的上游，所述泵汲槽的深度從上游至下游逐漸變淺；所述泵 汲槽與螺旋槽相連接，所述螺旋槽的迎風(fēng)側(cè)壁的螺旋線的螺旋角大于背風(fēng)側(cè)壁的螺旋線的
3螺旋角，所述螺旋槽的深度從上游至下游逐漸變淺；在所述螺旋槽的下游還設(shè)有一連續(xù)的 平面環(huán)帶密封壩。 進(jìn)一步，所述三維型槽的基礎(chǔ)底面的最小深度h。 0《h?！? i！ m ;所述似羽毛織構(gòu) 的數(shù)量n :0《n <①，所述似羽毛織構(gòu)的深度^ : 1. 5 ii m《^《30 ii m ;所述似羽毛織構(gòu)的 長軸和短軸的長度比Y :l.O- Y《18，所述長軸與來流方向平行，所述短軸與來流方向 垂直，且靠近來流方向的織構(gòu)Y值較小，1.0《Y《2.0，遠(yuǎn)離來流方向的織構(gòu)Y值較大， 2. 0 < Y《18 ;所述泵汲槽的深度h2 = 0 150 ii m ;所述螺旋槽與端面上游即高壓側(cè)的 最小徑向距離12 :12 = 0. 05W，所述螺旋槽與下游即低壓側(cè)的最大徑向距離13 :13 = 7W/9，W 為密封端面寬度，所述螺旋槽的深度h3 = 0 150 ii m。 進(jìn)一步，所述泵汲槽兩側(cè)的徑向長度有差異，長側(cè)壁長度是短側(cè)壁長度的1 4 倍。 進(jìn)一步，所述螺旋槽在相同半徑處的深度沿型槽開槽面的旋轉(zhuǎn)方向逐漸變深。 進(jìn)一步，所述螺旋槽是沿其與所述泵汲槽連接處對稱分布的雙向槽。 或者，所述螺旋槽是沿其與所述泵汲槽連接處單向分布的單向槽。 進(jìn)一步，所述螺旋槽的結(jié)構(gòu)尺寸是相同的，開槽平面環(huán)帶的徑向?qū)挾?4與密封壩
的徑向?qū)挾?5之比即槽長壩長比14/15的取值范圍為:14/15 = 0. 8 4. 5。 或者，所述螺旋槽的結(jié)構(gòu)尺寸是有差異的，所述長螺旋槽三維型槽與短螺旋槽三
維型槽沿端面圓周方向呈周期性間隔分布，所述短螺旋槽三維型槽的槽長壩長比14/15的
取值范圍為14/15 = 0. 8 1. 5，槽形較短、較寬，槽尾似羽毛織構(gòu)錯開排列；所述長螺旋槽
三維型槽的槽長壩長比14/15的取值范圍為14/15 = 1. 5 4. 5，槽形較窄長而扁平，槽尾
似羽毛織構(gòu)部分重疊排布。 本發(fā)明的特點(diǎn)是借鑒經(jīng)過上億年進(jìn)化且具有優(yōu)異氣體動力學(xué)性能的飛行鳥類翅 膀的羽毛特征，采用似羽毛織構(gòu)作為表面織構(gòu)來制作三維型槽氣體端面密封的槽底面。似 羽毛織構(gòu)可以在端面上直接加工形成三維型槽，也可以先在動環(huán)和靜環(huán)的至少一個環(huán)端面 上加工出具有一定深度的平底面或梯田式基礎(chǔ)底面，而后再在此基礎(chǔ)底面上加工制作。所 述泵汲槽底面和螺旋槽底面的似羽毛織構(gòu)的形狀是圓形、橢圓形、梯形、矩形、正方形、月牙 形、紡錘形、或菱形；所述泵汲槽形狀是紡錘形、橄欖球形、梯形、矩形、半圓形、橢圓形、或菱 形；所述螺旋槽的形狀可以是似鳥類翅膀形、月牙形、人字形、或鐵錨形，以適應(yīng)干式氣體端 面密封的雙向旋轉(zhuǎn)要求；也可以是鷹嘴形、恐龍形、雁型、或鐮刀形，以適應(yīng)干式氣體端面密 封的單向旋轉(zhuǎn)要求。 所述三維似羽毛織構(gòu)底面型槽氣體端面密封結(jié)構(gòu)中的部分三微型槽的幾何結(jié)構(gòu) 參數(shù)的優(yōu)選值為所述泵汲槽上游即高壓側(cè)的槽深優(yōu)選為h2 = 7. 5 lOOym，所述泵汲槽 下游即低壓側(cè)的槽深優(yōu)選為h2 = 0 20ym ;所述泵汲槽的徑向長度與密封端面寬度之比 1/W值的優(yōu)選范圍為1/W = 0. 05 0. 25 ;所述螺旋槽上游即高壓側(cè)的槽深優(yōu)選為h3 = 2. 5 80 ii m，所述螺旋槽下游即低壓側(cè)的槽深優(yōu)選為h3 = 0 10 ii m ;并且泵汲槽和螺旋 槽的上游槽深大于下游槽深。所述螺旋槽的迎風(fēng)側(cè)壁的螺旋線的螺旋角、大于背風(fēng)側(cè)壁 的螺旋線的螺旋角a 2且各自保持恒定值時有a ! = 8 22° ， a 2 = 6 18° 。 本發(fā)明的工作原理是(l)沿徑向流動截面積逐漸減小，且流道呈三維收斂斜面 的泵汲槽起到對流體的導(dǎo)流作用，槽底面上似羽毛織構(gòu)與三維流道協(xié)同作用，最大程度地提高了端面氣膜的靜壓效果，增強(qiáng)了泵汲效應(yīng)和端面潤滑效果，增大了開啟力，提高了流體 膜剛度，因此獲得的密封的抗干擾能力或穩(wěn)定性優(yōu)于已有的一般流體靜壓型和動壓型機(jī)械 密封，并且在低速運(yùn)行、啟動或停車、或工況劇烈波動期間可以保持一定厚度的氣膜，避免 摩擦副之間產(chǎn)生干磨。(2)螺旋槽與泵汲槽相連接，其槽深沿徑向從上游即高壓側(cè)到下游即 低壓側(cè)逐漸變淺，同時采用沿徑向或/和周向深度逐漸變淺的似羽毛織構(gòu)的底面，螺旋槽 的兩個側(cè)壁的螺旋線的螺旋角等值且保持不變或不等值且各自保持不變，因此構(gòu)成了一種 新型三維型槽。沿徑向逐漸變淺的槽深不僅進(jìn)一步提高了對密封流體的泵汲效應(yīng)，大大利 于流體進(jìn)入端面，而且仿羽毛狀織構(gòu)底面結(jié)構(gòu)的三維型槽與原來普通螺旋槽或一般三維螺 旋槽相比，對流體會產(chǎn)生更強(qiáng)的引流作用、更大的開啟力。因此，這種三維型槽結(jié)構(gòu)密封裝 置很好地結(jié)合了流體動壓密封和流體靜壓密封技術(shù)的重要優(yōu)點(diǎn)，不僅在低壓、低速條件下 具有更強(qiáng)的瞬態(tài)開啟特性，而且可實(shí)現(xiàn)一般螺旋槽流體動壓型密封和傳統(tǒng)流體靜壓型密封 所不具有的強(qiáng)收斂特性和強(qiáng)自平衡調(diào)節(jié)能力，從而具有更大的氣膜剛度和更高的可靠性， 避免了密封在啟動、停車和工況瞬態(tài)劇烈波動下可能產(chǎn)生的摩擦、磨損和高功耗。通過優(yōu)化 設(shè)計、合理布置、合理采用形貌和深度層次不同的似羽毛織構(gòu)和三維型槽的其它幾何結(jié)構(gòu)， 可以使密封能適應(yīng)于更高參數(shù)的操作工況。(3)端面上采用不同槽長壩長比14/15的三維型 槽間隔周期性分布，短螺旋槽三維型槽(14/15 = 0. 8 1. 5)短而寬以適合端面迅速打開， 長螺旋槽三維型槽(14/15 = 1. 5 4. 5)窄長而扁平且頂端尖以適合高速旋轉(zhuǎn)需要，因此這 種仿不同飛行要求鳥類翅膀的組合結(jié)構(gòu)不僅可以滿足密封在低壓、低速條件下端面的迅速 開啟要求，而且可以滿足密封的高參數(shù)操作要求和強(qiáng)抗干擾能力要求，因此克服了目前已 有螺旋槽氣體端面密封功能單一、適合操作參數(shù)范圍較窄的不足。(4)似羽毛織構(gòu)的長、短 軸的長度之比設(shè)為Y :Y ^1，且來流方向與織構(gòu)的長軸平行，若改變織構(gòu)長軸與來流的夾 角，則可以實(shí)現(xiàn)槽內(nèi)氣體的部分回流或部分上游泵送，因此與已有的螺旋槽氣體端面密封 相比其泄漏量可以實(shí)現(xiàn)控制；此外，這種仿生結(jié)構(gòu)可以使新型氣體密封獲得盡可能大的泵 汲效應(yīng)和流體動壓效應(yīng)，提高了密封的開啟特性和液膜剛度。(5)三維型槽可以設(shè)計加工成 單向旋轉(zhuǎn)形式，此時的三維型槽形狀優(yōu)選鷹嘴形、恐龍頭形、雁形、或鐮刀形；也可以成雙向 旋轉(zhuǎn)形式，此時的三維型槽形狀優(yōu)選似鳥類翅膀形、月牙形、人字形、恐龍頭型、或鐵錨形。 本發(fā)明端面結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于至少一個密封端面，也可以同時應(yīng)用于動環(huán)和靜環(huán)兩 個密封端面；采用本發(fā)明的機(jī)械密封總體布局可以是單端面機(jī)械密封、雙端面機(jī)械密封或 兩級、三級及多級串聯(lián)機(jī)械密封，且當(dāng)采用兩套或兩套以上本發(fā)明密封時，每套密封的結(jié)構(gòu) 設(shè)計參數(shù)可以相同，也可以不同；采用本發(fā)明的機(jī)械密封裝置可以是散裝式機(jī)械密封，也可 以是集裝式機(jī)械密封。本發(fā)明可以采用金屬材料、陶瓷材料和其他非金屬材料來加工制作 動靜環(huán)。本發(fā)明可以應(yīng)用于平衡型機(jī)械密封，也可以應(yīng)用于非平衡型機(jī)械密封。當(dāng)一些設(shè) 備是軸靜止而腔室旋轉(zhuǎn)時，本發(fā)明同樣可以適用。 本發(fā)明所述的三維型槽氣體端面密封裝置的突出優(yōu)點(diǎn)和有益效果主要表現(xiàn)在 (1)沿徑向方向分布不同密度和不同深度層次似羽毛織構(gòu)的三維織構(gòu)底面，這種型式螺旋 槽不僅具有產(chǎn)生強(qiáng)流體動壓效應(yīng)的能力，同時還具有部分回流或上游泵送能力，同時由于 螺旋槽設(shè)置在端面中間，遠(yuǎn)離介質(zhì)側(cè)且有三維泵汲槽對磨料的破碎作用，因此在相同條件 下與一般型式螺旋槽、圓弧槽、直線槽、或T型槽氣體端面密封等流體動壓型密封相比，流 體膜的承壓能力更強(qiáng)，流體膜剛度更大，同時可實(shí)現(xiàn)理論上的零磨損率和零泄漏量。(2)同
5樣設(shè)置了分布不同密度和不同深度層次的三維似羽毛織構(gòu)底面的泵汲槽，與一般徑向槽相 比不僅具有更強(qiáng)的下游泵汲能力，而且三維似羽毛織構(gòu)對微細(xì)顆粒具有破碎作用，同時泵 汲槽的設(shè)置還減小了端面啟動時的直接接觸面積，因此本發(fā)明密封在相同條件下具有更大 靜壓效果、更優(yōu)端面開啟特性和更強(qiáng)耐磨損能力，從而使密封具有優(yōu)異的低壓低速運(yùn)行性 能、啟停性能和耐磨損性能，可實(shí)現(xiàn)密封的快速開啟、停車和對變工況的自適應(yīng)能力；(3) 與一般型式的螺旋槽、圓弧槽、直線槽、或T型槽等單一槽長壩長比的流體動壓型氣體端面 密封相比，通過仿形高速翅、寬闊翅、橢圓翅和細(xì)長翅等不同翅形鳥類翅膀的幾何結(jié)構(gòu)，本 發(fā)明中設(shè)計的不同槽長壩長比的三維型槽，可實(shí)現(xiàn)氣體端面密封在不同操作條件下的穩(wěn)定 運(yùn)行，使本發(fā)明氣體端面密封可以適應(yīng)更寬的操作參數(shù)范圍，并且具有更強(qiáng)的升舉能力、更 高的耐壓能力和更可靠的工作性能。(4)在端面下游即低壓側(cè)設(shè)有一連續(xù)的平面環(huán)帶即密 封壩，它可起到停車密封和進(jìn)一步阻滯流體泄漏的作用。

圖1是本發(fā)明的一種實(shí)施案例的開槽端面平面示意圖； 圖2是圖1中三維型槽的平面示意圖； 圖3是沿著附圖2中1-1線所取泵汲槽似羽毛底截面三維織構(gòu)示意圖。 圖4是沿著附圖2中2-2線所取螺旋槽似羽毛底截面平面織構(gòu)示意圖。 圖5是本發(fā)明的常見單向旋轉(zhuǎn)三維型槽端面平面示意圖； 圖6是本發(fā)明的單向旋轉(zhuǎn)的長、短螺旋槽組合型三維型槽端面平面示意圖； 圖7是本發(fā)明的雙向旋轉(zhuǎn)三維型槽的開槽端面平面示意圖； 圖8是本發(fā)明的恐龍頭型幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)的描述示意圖。
具體實(shí)施方式實(shí)施例一 參照圖l-4，一種三維似羽毛織構(gòu)底面型槽氣體端面密封結(jié)構(gòu)，包括機(jī)械端面密封 的動環(huán)、靜環(huán)和其它相關(guān)零件組成，所述動環(huán)的密封端面和靜環(huán)的密封端面相互貼合構(gòu)成 圓環(huán)形密封端面，所述圓環(huán)形密封端面的一側(cè)為高壓側(cè)即上游，所述圓環(huán)形密封端面的另 一側(cè)為低壓側(cè)即下游，動環(huán)的密封端面相對靜環(huán)的密封端面產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，所述動環(huán)和靜環(huán)的 密封端面的至少一個上設(shè)有多個用于氣體端面密封的三維型槽3，所述的三維型槽在密封 端面上呈周期性排布，沿環(huán)面中心對稱分布，所述三維型槽之間的非開槽區(qū)域構(gòu)成密封堰 l，所述三維型槽由具有似羽毛織構(gòu)特征底面的泵汲槽32和螺旋槽31組成，所述的泵汲槽 32是沿徑向分布，所述泵汲槽32位于密封端面的上游，所述泵汲槽32的兩側(cè)壁的徑向長 度相等，所述泵汲槽32的深度從上游至下游逐漸變淺；所述泵汲槽32與螺旋槽31相連接， 所述螺旋槽31的迎風(fēng)側(cè)壁的螺旋線的螺旋角大于背風(fēng)側(cè)壁的螺旋線的螺旋角，所述螺旋 槽31的深度從上游至下游逐漸變淺；在所述螺旋槽31的下游還設(shè)有一連續(xù)的平面環(huán)帶密 封壩4。 所述三維型槽3的基礎(chǔ)底面的最小深度h。 0《h?！? i！ m ;所述似羽毛織構(gòu)的數(shù) 量n :0《n <①，所述似羽毛織構(gòu)的深度^ : 1. 5 ii m《^《30 ii m ;所述似羽毛織構(gòu)的長軸
和短軸的長度比Y :1.Q《Y《18，所述長軸與來流方向平行，所述短軸與來流方向垂直，
6且靠近來流方向的織構(gòu)y值較小，1.0《y《2.0，遠(yuǎn)離來流方向的織構(gòu)y值較大，2.0 < Y《18 ;所述泵汲槽32的深度h2 = 0 150 ii m ;所述螺旋槽31與端面上游即高壓側(cè)
的最小徑向距離12 :12 = 0. 05W，所述螺旋槽31與下游即低壓側(cè)的最大徑向距離13 :13 =
7W/9，所述螺旋槽31的深度h3 = 0 150 ii m。 所述螺旋槽31在相同半徑處的深度沿型槽開槽面的旋轉(zhuǎn)方向逐漸變深。 所述螺旋槽31是沿其與所述泵汲槽32連接處單向分布的單向槽。 所述螺旋槽31的結(jié)構(gòu)尺寸是相同的，開槽平面環(huán)帶的徑向?qū)挾?4與密封壩4的
徑向?qū)挾?5之比即槽長壩長比14/15的取值范圍為14/15 = 0. 8 4. 5。所述開槽平面環(huán)
帶的徑向?qū)挾?4 :14 = R。-Rp密封壩的徑向?qū)挾?5:15 = R廠Ri，其中R。為密封端面外半徑，
Ri為密封端面內(nèi)半徑，&為徑向最長型槽的槽底半徑，則當(dāng)給定14/15值時，便可確定&大
小，見圖6。 本實(shí)施例中的三維型槽3是雁形三維型槽，所述螺旋槽31的尾槽2形狀是雁形結(jié) 構(gòu)，適用于單向旋轉(zhuǎn)型機(jī)械密封裝置。其中所述泵汲槽32底面和螺旋槽31底面的似羽毛 織構(gòu)的形狀可以是圓形、橢圓形、梯形、矩形、正方形、月牙形、紡錘形、或菱形；所述泵汲槽 32形狀可以是紡錘形、橄欖球形、梯形、矩形、半圓形、橢圓形、或菱形；所述螺旋槽31的形 狀還可以是鷹嘴形、恐龍形、或鐮刀形，見圖5。 針對不同的旋轉(zhuǎn)流體機(jī)械輸送介質(zhì)、流體機(jī)械的操作條件和密封輔助系統(tǒng)操作參 數(shù)，通過優(yōu)化設(shè)計三維型槽的槽數(shù)、織構(gòu)的數(shù)量n、織構(gòu)的深度為hp織構(gòu)的長寬比為Y ，泵 汲槽和螺旋槽的基礎(chǔ)底面深度h。，泵汲槽的徑向長度與密封端面寬度之比為1/W、泵汲槽 的最小深度h2，螺旋槽的螺旋角、螺旋槽的最小深度h3等參數(shù)，可以滿足不同場合下對密封 性能的使用要求。 所述三維似羽毛織構(gòu)底面型槽氣體端面密封結(jié)構(gòu)中的部分三微型槽的幾何結(jié)構(gòu) 參數(shù)的優(yōu)選值為所述泵汲槽上游即高壓側(cè)的槽深優(yōu)選為h2 = 7. 5 lOOym，所述泵汲槽 下游即低壓側(cè)的槽深優(yōu)選為h2 = 0 20ym ;所述泵汲槽的徑向長度與密封端面寬度之比 1/W值的優(yōu)選范圍為1/W = 0. 05 0. 25 ;所述螺旋槽上游即高壓側(cè)的槽深優(yōu)選為h3 = 2. 5 80 ii m，所述螺旋槽下游即低壓側(cè)的槽深優(yōu)選為h3 = 0 10 ii m ;并且泵汲槽和螺旋 槽的上游槽深大于下游槽深。 實(shí)施例二 參照圖6，本實(shí)施例與實(shí)施例一的不同之處在于所述螺旋槽31和所述泵汲槽32的 結(jié)構(gòu)尺寸是有差異的，所述長螺旋槽三維型槽與短螺旋槽三維型槽沿端面圓周方向呈周期 性間隔分布，所述短螺旋槽三維型槽的槽長壩長比14/15的取值范圍為14/15 = 0. 8 1. 5， 槽形較短、較寬，槽尾似羽毛織構(gòu)錯開排列；所述長螺旋槽三維型槽的槽長壩長比14/15的 取值范圍為14/15 = 1. 5 4. 5，槽形較窄長而扁平，槽尾似羽毛織構(gòu)部分重疊排布；所述 泵汲槽兩側(cè)的徑向長度有差異，長側(cè)壁的長度是短側(cè)壁長度的1 4倍。其余結(jié)構(gòu)和實(shí)施 方式與實(shí)施例一相同。 實(shí)施例三 參照圖7、圖8，本實(shí)施例與實(shí)施例一的不同之處是所述螺旋槽31是沿其與所述泵 汲槽32連接處對稱分布的雙向槽。所述螺旋槽31形狀可以是似鳥類翅膀形、月牙形、人字 形、或鐵錨形，以滿足雙向旋轉(zhuǎn)要求。其余結(jié)構(gòu)和實(shí)施方式與實(shí)施例一相同。[0039] 本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍的不應(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)范圍也及于本領(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。
權(quán)利要求一種三維似羽毛織構(gòu)底面型槽氣體端面密封結(jié)構(gòu)，包括機(jī)械端面密封的動環(huán)、靜環(huán)和其它相關(guān)零件組成，所述動環(huán)的密封端面和靜環(huán)的密封端面相互貼合構(gòu)成圓環(huán)形密封端面，所述圓環(huán)形密封端面的一側(cè)為高壓側(cè)即上游，所述圓環(huán)形密封端面的另一側(cè)為低壓側(cè)即下游，動環(huán)的密封端面相對靜環(huán)的密封端面產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，所述動環(huán)和靜環(huán)的密封端面的至少一個上設(shè)有多個用于氣體端面密封的三維型槽，所述的三維型槽在密封端面上呈周期性排布，沿環(huán)面中心對稱分布，所述三維型槽之間的非開槽區(qū)域構(gòu)成密封堰，其特征在于所述三維型槽由具有似羽毛織構(gòu)特征底面的泵汲槽和螺旋槽組成，所述的泵汲槽是沿徑向分布，所述泵汲槽位于密封端面的上游，所述泵汲槽的深度從上游至下游逐漸變淺；所述泵汲槽與螺旋槽相連接，所述螺旋槽的迎風(fēng)側(cè)壁的螺旋線的螺旋角大于背風(fēng)側(cè)壁的螺旋線的螺旋角，所述螺旋槽的深度從上游至下游逐漸變淺；在所述螺旋槽的下游還設(shè)有一連續(xù)的平面環(huán)帶密封壩。
2. 如權(quán)利要求1所述的三維似羽毛織構(gòu)底面型槽氣體端面密封結(jié)構(gòu)，其特征在于所 述三維型槽的基礎(chǔ)底面的最小深度h。 0《h。《5 ii m ;所述似羽毛織構(gòu)的數(shù)量n :0《n <①，所述似羽毛織構(gòu)的深度^ : 1. 5 ii m《^《30 ii m ;所述似羽毛織構(gòu)的長軸和短軸的長度比Y :l.O- Y《18，所述長軸與來流方向平行，所述短軸與來流方向垂直，且靠近來流 方向的織構(gòu)Y值較小，1. 0《Y《2. O，遠(yuǎn)離來流方向的織構(gòu)Y值較大，2. 0 < Y《18 ; 所述泵汲槽的深度h2 = 0 150 i！ m ;所述螺旋槽與端面上游即高壓側(cè)的最小徑向距離12 : 12 = 0. 05W，所述螺旋槽與下游即低壓側(cè)的最大徑向距離13 :13 = 7W/9，W為密封端面寬度， 所述螺旋槽的深度h3 = 0 150 ii m。
3. 如權(quán)利要求2所述的三維似羽毛織構(gòu)底面型槽氣體端面密封結(jié)構(gòu)，其特征在于所 述泵汲槽兩側(cè)的徑向長度有差異，長側(cè)壁長度是短側(cè)壁長度的1 4倍。
4. 如權(quán)利要求2所述的三維似羽毛織構(gòu)底面型槽氣體端面密封結(jié)構(gòu)，其特征在于所 述螺旋槽在相同半徑處的深度沿型槽開槽面的旋轉(zhuǎn)方向逐漸變深。
5. 如權(quán)利要求4所述的三維似羽毛織構(gòu)底面型槽氣體端面密封結(jié)構(gòu)，其特征在于所述螺旋槽是沿其與所述泵汲槽連接處對稱分布的雙向槽。
6. 如權(quán)利要求4所述的三維似羽毛織構(gòu)底面型槽氣體端面密封結(jié)構(gòu)，其特征在于所述螺旋槽是沿其與所述泵汲槽連接處單向分布的單向槽。
7. 如權(quán)利要求5或6所述的三維似羽毛織構(gòu)底面型槽氣體端面密封結(jié)構(gòu)，其特征在于所述螺旋槽的結(jié)構(gòu)尺寸是相同的，開槽平面環(huán)帶的徑向?qū)挾?4與密封壩的徑向?qū)挾?5之比即槽長壩長比14/15的取值范圍為:14/15 = 0. 8 4. 5。
8. 如權(quán)利要求5或6所述的三維似羽毛織構(gòu)底面型槽氣體端面密封結(jié)構(gòu)，其特征在于所述螺旋槽的結(jié)構(gòu)尺寸是有差異的，所述長螺旋槽三維型槽與短螺旋槽三維型槽沿端面圓周方向呈周期性間隔分布，所述短螺旋槽三維型槽的槽長壩長比14/15的取值范圍為14/15 =0. 8 1. 5，槽形較短、較寬，槽尾似羽毛織構(gòu)錯開排列；所述長螺旋槽三維型槽的槽長壩長比14/15的取值范圍為14/15 = 1. 5 4. 5，槽形較窄長而扁平，槽尾似羽毛織構(gòu)部分重疊排布。
專利摘要一種三維似羽毛織構(gòu)底面型槽氣體端面密封結(jié)構(gòu)，包括機(jī)械端面密封的動環(huán)、靜環(huán)，所述動環(huán)和靜環(huán)中至少有一個密封端面上設(shè)有多個三維型槽，所述三維型槽之間的非開槽區(qū)域是密封堰，所述三維型槽由具有似羽毛織構(gòu)特征底面的泵汲槽和螺旋槽組成，所述泵汲槽是沿徑向分布，所述泵汲槽位于密封端面的上游，所述泵汲槽的深度從上游至下游逐漸變淺；所述泵汲槽與螺旋槽相連接，所述螺旋槽迎風(fēng)側(cè)壁螺旋線的螺旋角大于背風(fēng)側(cè)壁螺旋線的螺旋角，所述螺旋槽的深度從上游至下游逐漸變淺；在所述螺旋槽的下游還設(shè)有一連續(xù)的平面環(huán)帶密封壩。本實(shí)用新型的有益效果端面流體靜壓和動壓效應(yīng)強(qiáng)、低速啟動性能好、耐壓性能優(yōu)異、抗咬合能力強(qiáng)、泄漏量小、耐磨損。
文檔編號F16J15/16GK201521636SQ20092019186
公開日2010年7月7日 申請日期2009年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月20日
發(fā)明者彭旭東, 李紀(jì)云, 白少先, 盛頌恩 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)