一种动静压混合润滑端面密封结构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108757945A(43)申请公布日2018.11.06(21)申请号201810638872.9(22)申请日2018.06.20(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市碑林区咸宁西路28号(72)发明人李志刚方志李军(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人徐文权(51)Int.Cl.F16J15/34(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图7页(54)发明名称一种动静压混合润滑端面密封结构(57)摘要本发明公开了一种动静压混合润滑端面密封结构，包括双端面密封结构、单端面密封结构和串联密封结构。双端面密封结构引入缓冲气对有毒、危险工艺气进行零泄漏密封。密封结构包括具有轴向自由度的静环和随转轴旋转的动环。静环具有润滑气通道、润滑气稳压腔、多孔介质摩擦副和高精度位移传感器等结构，通过引入压力可调的润滑气产生可控气体静压力。润滑气稳压腔沿径向具有一个或多个周向贯通的环形腔室。动环端面可为光滑端面，或加工动压槽结构。动压槽的槽型具有多种形式，可以为传统的螺旋槽、T形成等，也可为的新型菱形槽结构。本发明可实现对在高温、高压、高转速，以及超低温等极端条件下，频繁启停机和变工况下运行的叶轮机械轴端的密封。CN108757945ACN108757945A权利要求书1/3页1.一种动静压混合润滑端面密封结构，其特征在于，该密封结构包括转动部件和静止部件，具有双端面密封结构、单端面密封结构和串联密封结构；其中，转动部件包括转轴(1)、轴套(10)、动环座(11)、动环(8)和防转销(26)；动环(8)通过动环座(11)、防转销(26)和轴套(10)安装于转轴(1)上，动环座(11)安装于转轴(1)上，能够随转轴(1)一起旋转；防转销(26)沿周向等弧度布置有2～4个；静止部件包括密封外环套(12)、压紧套(2)、弹簧座(3)、中环(9)、弹簧(4)、推环(5)、静环(6)和高精度位移传感器(21)；静止部件通过密封外环套(12)安装于内缸或外缸轴端处，密封外环套(12)为密封静止部件的支撑部件，通过压紧套(2)对弹簧座(3)和中环(9)进行固定；弹簧(4)安装于弹簧座(3)上，固定于弹簧座(3)和推环(5)之间，能够轴向伸缩，并通过推环(5)对静环(6)施加轴向闭合力；弹簧(4)采用沿周向等弧段布置的4～8个弹簧结构，或者采用波纹管结构；静环(6)由弹簧座(3)进行径向固定，轴向位于推环(5)和动环(8)之间，具有0～10μm轴向自有度，能够沿轴向移动；密封外环套(12)、弹簧座(3)和静环(6)上加工有沿周向等弧度分布的径向圆孔，为润滑气通道(18)，且密封外环套(12)、弹簧座(3)和静环(6)上径向圆孔的个数、周向和轴向位置相同；静环(6)一侧布置有环形的多孔介质摩擦副(7)，静环(6)上加工有周向贯通的环形腔室，为润滑气体稳压腔(19)；润滑气体稳压腔(19)连接着润滑气通道(18)和多孔介质摩擦副(7)，用于为多孔介质摩擦副(7)提供周向压力均匀的润滑气A(13)或润滑气B(15)；双端面密封结构的密封外环套(12)、中环(9)上加工有沿周向等弧度分布的径向圆孔，为缓冲气通道(20)，且密封外环套(12)和中环(9)上径向圆孔的个数、周向和轴向位置相同；静环(6)上安装有高精度位移传感器(21)，传感器探头正对动环(8)，能够实时监测静环(6)与动环(8)间的相对位移，从而获得动环端面(25)和静环端面(24)的端面间润滑气膜(22)的厚度。2.根据权利要求1所述的一种动静压混合润滑端面密封结构，其特征在于，润滑气通道(18)沿周向等弧度分布，个数为2～8个；密封外环套(12)和弹簧座(3)上的径向圆孔采用直通孔结构，弹簧座(3)上的径向圆孔直径大于密封外环套(12)上的径向圆孔直径；静环(6)上径向圆孔采用阶梯孔结构，在静环(6)和弹簧座(3)连接面处，静环(6)上径向圆孔直径大于弹簧座(3)上的径向圆孔直径；润滑气通道(18)连接着高压润滑气源和润滑气体稳压腔(19)，润滑气源与润滑气通道(18)之间安装有调节阀，能够对润滑气体稳压腔(19)中压力进行调节控制；润滑气A(13)和润滑气B(15)工质气体相同、压力不同，其压力由设备运行工况决定，通过调节阀调节，保证开启力FO和闭合力FC相平衡；润滑气A(13)和润滑气B(15)均采用无毒的惰性气体。3.根据权利要求1所述的一种动静压混合润滑端面密封结构，其特征在于，双端面密封2CN108757945A权利要求书2/3页结构还具有压力可调的缓冲气(14)；其中，密封外环套(12)和中环(9)上径向圆孔的个数为2～8；密封外环套(12)上径向圆孔采用阶梯孔结构，中