一种能有效改善转子动力特性的环形密封组件制造技术

本实用新型专利技术提供了一种能有效改善转子动力特性的环形密封组件，包括转子及套设在转子上的密封套，所述转子的外表面或者密封套的内表面上设置多排螺旋槽或者多排螺旋槽与多排圆周迷宫凹槽的组合，分别形成多排螺旋槽环形密封组件和螺旋槽迷宫环形密封组件，多排螺旋槽环形密封组件利用螺旋槽动压效应和泵送效应产生的均匀锯齿状高压，提高转子运行过程中偏心时的对中性能，并有效抑制偏心造成的转子圆锥型涡动；螺旋槽迷宫环形密封组件利用螺旋槽动压效应和泵送效应及圆周迷宫凹槽结构产生的节流作用，降低泄漏量，并增加流动阻力，提高流体膜阻尼，增强转子运转稳定性。

A ring seal assembly that can effectively improve rotor dynamic characteristics

The utility model provides an annular seal assembly which can effectively improve the dynamic characteristics of the rotor, including a rotor and a sealing sleeve set on the rotor. The outer surface of the rotor or the inner surface of the seal sleeve is composed of multiple rows of spiral grooves or multiple rows of spiral grooves and multiple row circumference labyrinth grooves, forming a multi row spiral groove respectively. Annular seal assembly and spiral groove labyrinth ring seal assembly, multi row spiral groove ring seal components make use of the uniform jagged high pressure produced by the dynamic pressure effect and pump effect of the spiral groove to improve the middle performance in the eccentricity during the operation of the rotor, and effectively restrain the conical vorticity of the rotor caused by the eccentricity; the spiral groove labyrinth ring density The sealing component can reduce the leakage, increase the flow resistance, improve the damping of the fluid film and enhance the stability of the rotor, using the throttle effect of the dynamic pressure effect of the spiral groove and the pump effect and the circular labyrinth groove structure.

【技术实现步骤摘要】
一种能有效改善转子动力特性的环形密封组件
本技术涉及环形密封，尤其涉及一种能有效改善转子动力特性的环形密封组件。
技术介绍
随着工业技术的发展，对带有环形密封间隙的旋转流体机械的性能要求越来越高，在一些高压、高速、高温等工况下，特别是在航空航天、核电站、石油化工等领域，转子轴向尺寸和径向尺寸往往比较大，并要求转子实现高转速、低振动，因此良好的对中性能是转子稳定运转的关键条件。前人的研究也表明，环形密封间隙对转子运转稳定性和临界转速等动力特性具有十分重要的影响，尤其随着加工精度的不断提高，环形间隙尺寸的减小，其对转子动力特性的影响比重更大。为了实现转子高转速、低振动，提高对中性能和稳定性，在工程方面，目前的方法主要是通过转子本身的动静试验来提高转子制造水平，以及不断提高安装精度，确保转子运行的可靠性；在研究方面，主要考虑运转过程中各种外部激振力以及自身不平衡激振力对转子动力特性的影响，其中外部激振力来源主要包括起支撑作用的支座轴承和各环形间隙的稳定性，运动流体不平衡作用力及加工、安装误差带来的不平衡等。从间隙环形密封方面考虑对转子临界转速、对中性及运转稳定性的影响，对环形密封组件进行改造优化，目前尚缺乏广泛研究。目前，对环形密封组件的改造优化往往都是从泄漏量和磨损角度进行。为了实现高转速转子的低振动，提高转子运转稳定性，国内外公布了相关的专利。中国专利CN203783951U、CN201982359U分别公布了一种齿槽结构的环形密封组件和一种锥面迷宫密封环形密封组件，两者均能够增强密封效果，减小泄漏量，防止颗粒阻塞，同时也具有增加阻尼，增强转子稳定性的作用；中国专利CN205578041U、CN201496528U、CN102200140A、CN102953771A公布了不同结构的环形密封组件，其主要功能在于节流，减少泄漏，并增加阻尼，提高转子稳定性；欧洲专利EP3101293A1公布了一种带凹槽的密封轴承组件，其能达到减少泄漏，增加流体膜阻尼，提高转子稳定性的作用；欧洲专利EP2538030A1公布了一种环形迷宫密封组件，其作用在于节流，减少泄漏，并增加阻尼，提高转子稳定性。以上专利都只强调转子稳定性提高和泄漏量降低，而没有综合考虑临界转速、对中性的影响。综上所述，环形间隙光滑密封存在泄漏量大、对中性及稳定性较差，临界转速较低等问题，而现有的迷宫密封不能很好的解决转子临界转速和对中性问题；单排的螺旋槽造型非接触环形密封不能很好的解决低转速下泄漏量大，转子圆锥涡动及运行稳定性问题。
技术实现思路
针对现有技术中存在不足，本技术提供了一种能有效改善转子动力特性的环形密封组件，能有效改善环形密封间隙流体膜动力学特性，降低泄漏量，提高转子临界转速，增强转子对中性能和稳定性，避免转子圆锥型涡动。本技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。一种能有效改善转子动力特性的环形密封组件，包括转子及套设在转子上的密封套，所述转子的外表面或者密封套的内表面上设有多排螺旋槽，多个螺旋槽沿转子或密封套的圆周等间距排列形成一排螺旋槽，相邻两排螺旋槽之间错位或者顺序排列形成多排螺旋槽，所述转子和密封套形成多排螺旋槽环形密封组件。优选地，所述转子的外表面同时设有多排螺旋槽和多排圆周迷宫凹槽，或者密封套内表面上同时设有多排螺旋槽和多排圆周迷宫凹槽，多个圆周迷宫凹槽沿圆周等间距排列形成一排圆周迷宫凹槽，相邻两排圆周迷宫凹槽之间平行排列形成多排圆周迷宫凹槽，所述转子或者密封套的进出口段各设有多排螺旋槽，所述转子或者密封套的中间段上设有一排或多排圆周凹槽，所述转子和密封套形成螺旋槽迷宫环形密封组件。优选地，所述转子的外表面同时设有多排螺旋槽和多排圆周迷宫凹槽，或者密封套内表面上同时设有多排螺旋槽和多排圆周迷宫凹槽，多个圆周凹槽沿圆周等间距排列形成一排圆周凹槽，相邻两排圆周凹槽之间平行排列形成多排圆周凹槽，在密封套的进出口段各设有多排圆周凹槽，密封套的中间段上设有一排或多排螺旋槽。优选地，所述多排螺旋槽的排数与螺旋槽的槽长有关，螺旋槽的槽长越短，多排螺旋槽的排数越多。优选地，所述圆周迷宫凹槽的截面槽型为矩形或梯形。优选地，所述圆周凹槽的槽宽比γ1＝0.05～0.1，槽数n＝3～7，槽深比h2＝0.2～1。优选地，其特征在于，所述螺旋槽的槽宽堰宽比γ1＝0.3～0.8，槽长比β1＝0.2～0.4，槽数Ng＝6～20取偶数，槽深比h1＝0.2～1。本技术的有益效果：1)本技术通过在环形间隙光滑密封的基础上，在转子外圆曲面或密封套内圆曲面上开设多排螺旋槽，利用螺旋槽动压效应和泵送效应产生的均匀锯齿状高压，提高转子运行过程中偏心时的对中性能，并有效抑制偏心造成的转子圆锥型涡动；同时增加流体膜刚度，提高转子临界转速；2)本技术在环形间隙迷宫密封的基础上开设一排或多排螺旋槽，利用螺旋槽动压效应和泵送效应及圆周迷宫凹槽结构产生的节流作用，降低泄漏量；并增加流动阻力，提高流体膜阻尼，增强转子运转稳定性。附图说明图1为本技术所述多排螺旋槽环形密封组件的示意图。图2为本技术所述多排螺旋槽环形密封中密封套上螺旋槽之间顺序排列的示意图。图3为本技术所述多排螺旋槽环形密封中密封套上螺旋槽之间错位排列的示意图。图4为本技术所述螺旋槽迷宫环形密封中密封套的进出口段各设有多排螺旋槽的示意图。图5为图4中的密封套展开示意图。图6为本技术所述螺旋槽迷宫环形密封中密封套的中间段上设有多排螺旋槽的示意图。图7为图6中的密封套展开示意图。图中：1-螺旋槽；2-圆周迷宫凹槽；3-转子；4-密封套。具体实施方式下面结合附图以及具体实施例对本技术作进一步的说明，但本技术的保护范围并不限于此。本技术所述的能有效改善转子动力特性的环形密封组件为多排螺旋槽环形密封组件及螺旋槽迷宫环形密封组件，是在环形间隙光滑密封或环形间隙迷宫密封的基础上，在转子外圆曲面或密封套内圆曲面上开设多排螺旋槽，为方便说明，以在密封套内圆曲表面造型为例。如图1所示，本技术所述的多排螺旋槽环形密封组件，密封套4的内表面上设有多排螺旋槽1多个螺旋槽1沿密封套4的圆周等间距排列形成一排螺旋槽1，如图2或图3所示，相邻两排螺旋槽1之间或者错位排列或者顺序排列形成多排螺旋槽1。多排螺旋槽1的排数与螺旋槽1的槽长有关，螺旋槽1的槽长越短，多排螺旋槽1组合的排数越多。螺旋槽1槽宽堰宽比γ1＝0.5，槽长比β1＝0.25，槽数Ng＝12个，螺旋角β＝40°，槽深h1＝0.05mm。如图4和图5所示，本技术所述的螺旋槽迷宫环形密封组件，密封套4内表面上设有多排螺旋槽1和多排圆周迷宫凹槽2，多个圆周迷宫凹槽2沿圆周等间距排列形成一排圆周迷宫凹槽2，相邻两排圆周迷宫凹槽2之间平行排列形成多排圆周迷宫凹槽2，在密封套4的进出口段各设有一排或多排螺旋槽1，密封套4的中间段上设有多排圆周凹槽，所述转子3和密封套4形成螺旋槽1迷宫环形密封组件。如图6和图7所示，密封套4的进出口段各设有圆周迷宫凹槽2，密封套4的中间段上设有一排或多排螺旋槽1。圆周迷宫凹槽2的截面槽型为矩形或梯形。圆周凹槽的槽宽比γ1＝0.05～0.1，槽数n＝3～7，槽深比h2＝0.2～1。螺旋槽1和圆周迷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能有效改善转子动力特性的环形密封组件，其特征在于，包括转子(3)及套设在转子(3)上的密封套(4)，所述转子(3)的外表面或者密封套(4)的内表面上设有多排螺旋槽(1)，多个螺旋槽(1)沿转子(3)或密封套(4)的圆周等间距排列形成一排螺旋槽(1)，相邻两排螺旋槽(1)之间错位或者顺序排列形成多排螺旋槽(1)，所述转子(3)和密封套(4)形成多排螺旋槽(1)环形密封组件。

【技术特征摘要】
1.一种能有效改善转子动力特性的环形密封组件，其特征在于，包括转子(3)及套设在转子(3)上的密封套(4)，所述转子(3)的外表面或者密封套(4)的内表面上设有多排螺旋槽(1)，多个螺旋槽(1)沿转子(3)或密封套(4)的圆周等间距排列形成一排螺旋槽(1)，相邻两排螺旋槽(1)之间错位或者顺序排列形成多排螺旋槽(1)，所述转子(3)和密封套(4)形成多排螺旋槽(1)环形密封组件。2.根据权利要求1所述的能有效改善转子动力特性的环形密封组件，其特征在于，所述转子(3)的外表面或者密封套(4)的内表面上同时设有多排螺旋槽(1)和多排圆周迷宫凹槽(2)，多个圆周迷宫凹槽(2)沿圆周等间距排列形成一排圆周迷宫凹槽(2)，相邻两排圆周迷宫凹槽(2)之间平行排列形成多排圆周迷宫凹槽(2)，所述转子(3)或者密封套(4)的进出口段各设有一排或多排螺旋槽(1)，所述转子(3)或者密封套(4)的中间段上设有多排圆周迷宫凹槽(2)，所述转子(3)和密封套(4)形成螺旋槽迷宫环形密封组件。3.根据权利要求1所述的能有效改善转子动力特性的环形密封组件，其特征在于，在转子(3)的外表面或者密封套(4)的内表面上同时设有多排螺旋槽(1)和多排圆周迷宫凹槽(2)，多个圆周迷宫凹槽(2)沿圆周等间距排列形成一排圆周迷宫凹槽(2)，相邻两...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈汇龙，吴远征，张培林，孙冬冬，陈妙妙，李新稳，路圣盛，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32