一种带有金属橡胶及螺旋槽的柱面气膜密封柔性支撑结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种带有金属橡胶及螺旋槽的柱面气膜密封柔性支撑结构，属于非接触式机械密封技术领域。包括动环转子、浮动静环、压块、弹性箔片、金属橡胶以及外支撑轴套。在动环转子的轴颈与浮动静环内壁形成动压密封区域，浮动静环两侧分别为高压区域和低压区域；浮动静环周围有圆周分布的多个弹性箔片支撑，弹性支撑结构包括金属橡胶和弹性箔片叠加支撑，弹性支撑结构尾端通过压块固定在外支撑轴套上。金属橡胶块有金属丝缠绕并经过冷冲压工艺制成，由弹性箔片和外支撑四面包围固定，使柔性支撑结构具有更大的结构阻尼和吸收系统振动能量的能力，同时提高了柔性支撑结构的可靠性。靠性。靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种带有金属橡胶及螺旋槽的柱面气膜密封柔性支撑结构


[0001]本技术涉及一种带有金属橡胶及螺旋槽的柱面气膜密封柔性支撑结构，属于旋转轴密封


技术介绍

[0002]目前已知的大功率高转速转子系统中存在两种特殊的工况条件：系统的三高（高界面滑速、高环境温度、高边界压差）和转子较大的动态位移（源于剧烈振动、热力变形等）。在这种高速柔性转子系统流体机械密封中普遍采用非接触式流体动密封，柱面气膜密封就是一种典型的非接触式流体动密封，柱面气膜密封系统主要有柔性支撑系统和浮环结构组成，因为柔性支撑系统有较高的承载和缓和冲击振动的能力，转子会有更大的径向位移，但是柱面气膜密封中流体膜的厚度一般只有几微米，而转子的径向位移有时可达到几毫米，为了避免密封轴和浮环密封表面相接触而造成的密封失效，甚至是结构摩擦磨损，应合理选用柱面气膜密封的柔性支撑结构来隔离这些问题。

技术实现思路

[0003]本技术的目的提供一种带有金属橡胶及螺旋槽的柱面气膜密封柔性支撑结构，以应对转子径向方向发生大位移跳动或振动的问题，同时改善柱面气膜密封的密封稳定特性，减少密封副之间的摩擦磨损。
[0004]为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种带有金属橡胶及螺旋槽的柱面气膜密封柔性支撑结构，包括动环转子1、浮动静环2、金属橡胶3、弹性箔片4、外支撑轴套5、压块6；动环转子1的外侧壁上开有螺旋凹槽101，浮动静环2、金属橡胶3、弹性箔片4同轴心安装在外支撑轴套5上，外支撑轴套5圆周内壁开有卡槽501；弹性箔片4由多个分离式弹性箔片组成，分离式弹性箔片顶部的圆弧顶端402直接安装在浮动静环2圆周外壁上，分离式弹性箔片一侧的尾端延伸出有矩形条状结构401，另一侧自由，矩形条状结构401安装在卡槽501内，压块6压入卡槽501内，金属橡胶3由弹性箔片4和外支撑轴套5内表面包围固定，浮动静环2、金属橡胶3、弹性箔片4和外支撑轴套5组成的密封结构偏心于动环转子1外周。
[0005]优选地，所述金属橡胶3是一种均匀弹性的多孔材料，经过螺旋卷绕制、毛坯缠绕、冷冲压成型的阻尼材料，然后制成需要的形状，本技术为弧形。
[0006]优选地，所述螺旋凹槽101个数为16个。
[0007]优选地，多个分离式弹性箔片顶部的圆弧顶端402均匀分布在浮动静环2圆周外壁上。
[0008]本技术的有益效果是：
[0009]1、带有金属橡胶及螺旋槽的柱面气膜密封柔性支撑结构可提高柔性结构的承载能力和缓和冲击振动的能力。
[0010]2、采用金属橡胶和弹性箔片叠加布置的形式，使得柔性结构具有高强度、高阻尼
的特性，提高了柔性结构的可靠性。
[0011]3、采用此柔性结构可以更好的改善柱面气膜密封的密封稳定特性，减少密封副之间的摩擦磨损。
附图说明
[0012]图1为本技术的立体结构示意图；
[0013]图2为图1的结构正视图；
[0014]图3为金属丝缠绕而成的金属橡胶结构示意图；
[0015]图4为本技术的浮动静环结构示意图；
[0016]图5为本技术的弹性箔片结构示意图；
[0017]图6为本技术的单个弹性箔片示意图；
[0018]图7为本技术的卡槽示意图；
[0019]图8为本技术的动环转子示意图。
[0020]图中各标号为：1：动环转子、2：浮动静环、3：金属橡胶、4：弹性箔片、5：外支撑轴套、6：压块、101：螺旋凹槽、401：矩形条状结构、402：圆弧顶端、501：卡槽。
具体实施方式
[0021]下面结合附图和具体实施例对本技术做进一步说明。
[0022]实施例1：如图1
‑
8所示，一种带有金属橡胶及螺旋槽的柱面气膜密封柔性支撑结构，包括动环转子1、浮动静环2、金属橡胶3、弹性箔片4、外支撑轴套5、压块6；动环转子1的外侧壁上开有螺旋凹槽101，浮动静环2、金属橡胶3、弹性箔片4同轴心安装在外支撑轴套5上，外支撑轴套5圆周内壁开有卡槽501，弹性箔片4由多个分离式弹性箔片组成，分离式弹性箔片顶部的圆弧顶端402直接安装在浮动静环2圆周外壁上，分离式弹性箔片一侧的尾端延伸出有矩形条状结构401，另一侧自由，矩形条状结构401安装在卡槽501内，压块6压入卡槽501内，金属橡胶3由弹性箔片4和外支撑轴套5内表面包围固定，浮动静环2、金属橡胶3、弹性箔片4和外支撑轴套5组成的密封结构偏心于动环转子1外周。
[0023]进一步地，所述金属橡胶3是一种均匀弹性多孔材料，经过螺旋卷绕制、毛坯缠绕、冷冲压成型的的新型结构阻尼材料，然后制成需要的形状，本技术中为弧形，实现减振和缓冲的作用。
[0024]进一步地，所述弹性箔片4是分离式弹性箔片，一般由镍基超高温合金材料经线切割而成，具有较大的刚度。
[0025]进一步地，所述螺旋凹槽101个数为16个，螺旋凹槽101的作用可以增强转子旋转时的动压效应。
[0026]进一步地，多个分离式弹性箔片顶部的圆弧顶端402均匀分布在浮动静环2圆周外壁上，可以吸收浮动静环2的径向运动，实现减振和缓冲的作用。
[0027]本技术的工作原理是：动环转子1和浮动静环2、金属橡胶3、弹性箔片4、外支撑轴套5组成的密封结构是偏心安装，使得动环转子1外壁与浮动静环2内壁的接触面存在楔形间隙，当接触表面的两构件相对运动且动环转子1达到足够高的转速时，气体因粘性摩擦被旋转轴从大口带向小口，在楔形间隙中会产生具有流体动压效应的流体膜，流体膜产
生一定的流体动压力，将两接触表面分开，保持接触面为非接触状态。当动环转子1高速旋转时，流体膜达到足够的刚度，此时可以实现动环转子1对浮动静环2的流体动压力和浮动静环受到的重力、摩檫力的动态平衡。在浮动静环2的外层有柔性结构，由金属橡胶3和弹性箔片4构成，金属橡胶3是均匀弹性多孔的新型结构阻尼材料，可以吸收浮动静环2的周向振动，实现减振和缓冲的作用。当流体膜有足够的刚度时，浮动静环2受到流体膜的支撑力，向外围方向运动，此时由金属橡胶3和弹性箔片4构成的柔性结构对浮动静环2有一个缓冲作用。另外，动环转子1外壁上开设有螺旋凹槽101,螺旋凹槽101个数为16个，螺旋凹槽的作用可以增强转子旋转时的动压效应。这样可以更好的改善柱面气膜密封的密封稳定特性，减少密封副之间的摩擦磨损。
[0028]上面结合附图对本技术的具体实施方式作了详细说明，但是本技术并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本技术宗旨的前提下作出各种变化。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带有金属橡胶及螺旋槽的柱面气膜密封柔性支撑结构，其特征是：包括动环转子（1）、浮动静环（2）、金属橡胶（3）、弹性箔片（4）、外支撑轴套（5）、压块（6）；动环转子（1）的外侧壁上开有螺旋凹槽（101），浮动静环（2）、金属橡胶（3）、弹性箔片（4）同轴心安装在外支撑轴套（5）上，外支撑轴套（5）圆周内壁开有卡槽（501）；弹性箔片（4）由多个分离式弹性箔片组成，分离式弹性箔片顶部的圆弧顶端（402）直接安装在浮动静环（2）圆周外壁上，分离式弹性箔片一侧的尾端延伸出有矩形条状结构（401），另一侧自由，矩形条状结构（401）安装在卡槽（501）内，压块（6）压入卡槽（501）内，金...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵星，刘美红，康宇驰，武望权，赵家惠，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：新型
国别省市：