采用曲线形密封齿的密封装置及旋转机械用密封装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用曲线形密封齿的密封装置及旋转机械用密封装置，包括固定密封装置的静止部件密封体（1）、控制密封装置空间大小的密封环（2）、能控制密封装置流体泄露量的长密封齿（3）和短密封齿（4）以及轴上凸台（6）、旋转机械装置上的旋转部件旋转轴（5），其特征在于，长密封齿（3）和短密封齿（4）为曲线形结构。本实用新型结构紧凑、设计合理，提高了旋转机械流体密封的效果，在不同工作条件下密封间隙可自主变化，提高了经济性和安全性，可普遍适用于各类旋转机械中流体工质的密封。
【专利说明】采用曲线形密封齿的密封装置及旋转机械用密封装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及旋转机械流体密封领域，是一种旋转机械用的非接触式密封装 置。
【背景技术】
[0002] 大量旋转机械以流体为工作介质，在旋转部件和静止部件之间需要采取密封措施 来减少或者阻止工作介质的泄漏，以提高该旋转机械的效率、减少对环境的危害。非接触式 密封是一种普遍采用的密封技术。
[0003] 非接触式密封主要是由静止部件上的密封齿、旋转部件上的凸台或密封齿等与静 止部件或旋转部件上的表面形成狭小孔口缝隙来实现节流及密封腔内的漩涡耗散而实现 减少泄漏量的目的。
[0004] 旋转机械中广泛采用各种非接触式密封装置，如图1、图2、图3给出的三种传统型 密封装置。其原理是密封齿与旋转部件的转轴之间形成节流间隙和流体膨胀腔室，使通过 的流体产生节流与热力学效应，流体自身的动能逐渐消耗，流量逐渐减小，最终实现密封状 态，达到密封的效果，所以密封齿和转轴对于密封效果的好坏起着关键的作用，传统的密封 装置中密封齿多为直线型结构，而且密封间隙在运行中是不可变的，这在一定程度上限制 了流体动能消耗的空间大小，流体泄漏量增加，影响密封效果，降低了旋转机械效率。 实用新型内容
[0005] 本实用新型为了克服现有技术的上述缺陷，提出了一种采用弧型密封齿的密封装 置。
[0006] 根据本实用新型的一个方面，提出了一种采用曲线形密封齿的密封装置包括固定 密封装置的静止部件密封体、控制密封装置空间大小的密封环、能控制密封装置流体泄露 量的长密封齿和短密封齿以及轴上凸台、旋转机械装置上的旋转部件旋转轴，长密封齿和 短密封齿为曲线形结构。
[0007] 优选地，曲线形密封齿由齿根部位到齿尖部位逐渐变薄。
[0008] 优选地，曲线形密封齿齿尖部位迎向流体来流方向，齿尖部位与轴线保持一定锐 角，所述锐角的角度是25-65°。
[0009] 优选地，密封齿具有弹性，该弹性使得密封齿在承受外力时产生小幅度变形。
[0010] 优选地，泄漏流体在冲击到曲线形的密封齿时产生了折返，在孔口附近形成了阻 滞效应，增大了沿程阻力，减少了流体的泄漏量。
[0011] 优选地，在旋转机械运行中若曲线形密封齿与旋转部件发生碰撞，密封齿产生变 形退让，避免与旋转部件的连续摩擦。
[0012] 根据本实用新型的另外一方面，还提出了一种旋转机械用密封装置，包括固定密 封装置的静止部件密封体、控制密封装置空间大小的密封环、能控制密封装置流体泄露量 的密封齿、旋转机械装置上的旋转部件旋转轴，密封齿为曲线结构。
[0013] 优选地，曲线形密封齿由齿根部位到齿尖部位逐渐变薄。
[0014] 优选地，曲线形密封齿齿尖部位迎向流体来流方向，齿尖部位与轴线保持一定锐 角，所述锐角的度数是25-65°。
[0015] 优选地，密封齿具有弹性，该弹性使得密封齿在承受外力时产生小幅度变形。
[0016] 优选地，泄漏流体在冲击到曲线形的密封齿时产生了折返，在孔口附近形成了阻 滞效应，增大了沿程阻力，减少了流体的泄漏量。
[0017] 优选地，在旋转机械运行中若曲线形密封齿与旋转部件发生碰撞，密封齿产生变 形退让，避免与旋转部件的连续摩擦。
[0018] 根据本实用新型的另一方面，提出了一种旋转机械用密封装置，包括固定密封装 置的静止部件密封体、控制密封装置空间大小的密封环、能控制密封装置流体泄露量的密 封齿和旋转部件密封齿，密封齿为曲线结构。
[0019] 优选地，曲线形密封齿由齿根部位到齿尖部位逐渐变薄。
[0020] 优选地，曲线形密封齿齿尖部位迎向流体来流方向，齿尖部位与轴线保持一定锐 角，所述锐角的度数为25-65°。
[0021] 优选地，密封齿具有弹性，该弹性使得密封齿在承受外力时产生小幅度变形。
[0022] 优选地，泄漏流体在冲击到曲线形的密封齿时产生了折返，在孔口附近形成了阻 滞效应，增大了沿程阻力，减少了流体的泄漏量。
[0023] 优选地，在旋转机械运行中若曲线形密封齿与旋转部件发生碰撞，密封齿产生变 形退让，避免与旋转部件的连续摩擦。
[0024] 本实用新型整体结构与常规非接触式密封结构相似，但采用了曲线形密封齿，密 封齿的下端偏向流体进口侧，增大流体的折转，形成了孔口前的阻滞效应，增加了沿程的阻 力，增强密封效果；在旋转机械启动过程中密封间隙较大，在机械正常工作时，在前后压差 作用下弹性异型齿变形减小密封间隙；在旋转部件与弹性密封齿碰撞时，密封齿变形退让， 避免与旋转部件的连续摩擦。本实用新型结构紧凑、设计合理，提高了旋转机械流体密封的 效果，在不同工作条件下密封间隙可自主变化，提高了经济性和安全性，可普遍适用于各类 旋转机械中流体工质的密封。
[0025] 本实用新型的优点是：1.曲线形密封齿本身结构使得流体在碰到密封齿时产生 折返而造成孔口附近的阻滞效应，减小了泄漏量。2.密封齿本身结构和材料选用使得密封 齿具有一定的弹性，可以在安装时保持较大的密封间隙，在机械启动或停机过程中，密封齿 前后的压差较小，密封间隙较大，便于机械的快速启停，避免碰磨。在机械负荷增加的过程 中密封齿前后压差增大，使得密封齿发生弹性变形，密封间隙变小，减小了泄漏量。3.在机 械运行过程中，如果发生了密封齿与旋转部件的碰撞，较好的弹性使得密封齿发生变形退 让，避免了与旋转部件的连续摩擦，从而避免了密封齿损伤影响密封效果，同时避免了对旋 转部件的损伤。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 图1为传统迷宫式密封装置示意图；
[0027] 图2为传统光轴密封装置示意图；
[0028] 图3为传统对装齿的密封装置示意图；
[0029] 图4为根据本实用新型一实施例的配用曲线形密封齿的迷宫式密封装置示意图；
[0030] 图5为根据本实用新型另一实施例的配用曲线形密封齿的光轴密封装置示意图；
[0031] 图6为根据本实用新型另一实施例的配用曲线形密封齿的对装齿密封装置示意 图；
[0032] 图7为根据本实用新型另一实施例的配用曲线形密封齿的带异型凸台的迷宫式 密封装置示意图。
【具体实施方式】
[0033] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明进一步详细说明。
[0034] 为了更清晰的说明，以下列出具体的实施方式，根据实际机械的不同，可以有更多 的实施方式，凡是采用曲线形密封齿来增强密封效果，保证机械运行的灵活性和安全性的 密封装置均在本发明的保护范围之内。
[0035] 图4为根据本实用新型一实施例的配用曲线形密封齿的迷宫式密封装置示意图。
[0036] 如图4所示，该密封装置包括静止部件密封体1、密封环2、长密封齿3、短密封齿 4、旋转部件旋转轴5、轴上凸台6等。流体流入密封装置后，首先受长密封齿3的节流影响， 压力下降；进入长密封齿3、密封环2、短密封齿4(位于轴上凸台6上方）和轴上凸台6组 成的密封装置的腔室内，流体形成较大的漩涡，自身的动能逐渐消耗，通过密封装置的流体 量也随之减少，从而达到密封效果。与传统迷宫式密封装置（如图1所示）相比，其特征是 长密封齿3和短密封齿4为曲线形结构，曲线形密封齿齿尖部位迎向流体来流方向，齿尖 部位与轴线保持一定锐角25-65°。曲线形密封齿具有一定的弹性，在承受外力时可以产生 小幅度变形。泄漏流体在冲击到曲线形密封齿时产生了折返，在孔口附近形成了阻滞效应， 增大了沿程阻力，减少了流体的泄漏量。密封齿在旋转机械启动阶段密封间隙较大，在旋转 机械正常工作时，在工作流体前后压差的作用下，曲线形密封齿齿尖变形，使得密封间隙变 小。在旋转机械运行中若曲线形密封齿与旋转部件发生碰撞，密封齿产生变形退让，避免与 旋转部件的连续摩擦。
[0037] 如图5所示，为根据本实用新型另一实施例的配用曲线形密封齿的光轴密封装置 示意图。此密封装置，包括静止部件密封体1、密封环2、密封齿7、旋转部件旋转轴5等。流 体流入密封装置后，首先受密封齿7的节流影响，压力下降；进入密封齿7、密封环2、旋转部 件旋转轴5组成的密封装置的腔室内，流体形成较大的漩涡，自身的动能逐渐消耗，通过密 封装置的流体量也随之减少，从而达到密封效果。与传统光轴密封装置（如图2所示）相 t匕，其特征是密封齿7为曲线形结构，曲线形密封齿齿尖部位迎向流体来流方向，齿尖部位 与轴线保持一定锐角25-65°。曲线形密封齿具有一定的弹性，在承受外力时可以产生小幅 度变形。
[0038] 如图6所示，为根据本实用新型再一实施例的配用曲线形密封齿的对装齿密封装 置示意图。此密封装置，包括静止部件密封体1、密封环2、密封齿9、旋转部件密封齿8等。 流体流入密封装置后，首先受长密封齿3的节流影响，压力下降；进入密封齿9、密封环2、旋 转部件密封齿8组成的密封装置的腔室内，流体形成较大的漩涡，自身的动能逐渐消耗，通 过密封装置的流体量也随之减少，从而达到密封效果。与传统对装齿的密封装置（如图3所 示）相比，本实用新型密封齿9和旋转部件密封齿8为曲线形结构，曲线形密封齿9在传统 对装齿的基础上，将齿尖部位迎向流体来流方向，齿尖部位与轴线保持一定锐角25-65°。 曲线形密封齿具有一定的弹性，在承受外力时可以产生小幅度变形。
[0039] 如图7所示，为根据本实用新型的再一实施例的配用曲线形密封齿的带弧型凸台 的迷宫式密封装置示意图。与图4所示的配用曲线形密封齿的迷宫式密封装置相比，差别 在于轴上凸台10的截面为弧形截面。通过将旋转轴上的凸台10的侧面（流体的进口侧） 加工成如图7所示弧形状，泄漏流体在冲击到旋转轴上的弧型凸台10时剧烈折转改变了 密封腔室的流体漩涡结构，增大了沿程阻力，减少了流体的泄漏量。
[0040] 本实用新型采用曲线型密封齿替代传统的各种直线型密封齿。密封齿从齿根到齿 尖逐渐变薄。齿根部镶嵌在汽封环或汽封体上。密封齿的齿尖迎向流体来流方向。密封齿 的齿尖与旋转轴线保持一锐角，25-65°。密封齿的曲线形结构以及渐薄的构造结合适合的 材料使密封齿具有适度的弹性，在承受一定外力时可以产生小幅度变形。密封齿在安装时 或机械启动时密封齿前后压差为〇或很小，密封齿保持自由状态，使密封间隙较大，便于机 械快速启动而不发生动静碰磨。在机械逐渐加负荷过程中，密封齿前后压差逐渐增大，密封 齿逐渐变形，使得密封间隙变小，减小了工作时的泄漏流量。由于密封齿与轴线保持一定夹 角以及密封齿的弹性，在发生密封齿与旋转部件碰撞时，密封齿易于变形退让，从而避免与 旋转部件的连续摩擦。迎向流体来流方向的曲线形密封齿使得流体在冲击到密封齿后产生 了一定程度的折返，由此在孔口附近形成了阻滞效应，进一步减小了泄漏量。
[0041] 以上所述的具体实施例，对本实用新型的技术方案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例而已，并不用于限制本实用新型，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。
【权利要求】
1. 一种采用曲线形密封齿的密封装置，包括固定密封装置的静止部件密封体（1)、控 制密封装置空间大小的密封环（2)、能控制密封装置流体泄露量的长密封齿（3)和短密封 齿（4)以及轴上凸台￠)、旋转机械装置上的旋转部件旋转轴（5)，其特征在于，长密封齿 (3)和短密封齿（4)为曲线形结构。
2. 根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，曲线形密封齿由齿根部位到齿尖部 位逐渐变薄，具有弹性，该弹性使得密封齿在承受外力时产生小幅度变形；曲线形密封齿齿 尖部位迎向流体来流方向，齿尖部位与轴线保持一定锐角，所述锐角的角度是25-65°。
3. -种旋转机械用密封装置，包括固定密封装置的静止部件密封体（1)、控制密封装 置空间大小的密封环（2)、能控制密封装置流体泄露量的密封齿（7)、旋转机械装置上的旋 转部件旋转轴（5)，其特征在于，密封齿（7)为曲线结构，曲线形密封齿由齿根部位到齿尖 部位逐渐变薄，密封齿具有弹性，该弹性使得密封齿在承受外力时产生小幅度变形；曲线 形密封齿齿尖部位迎向流体来流方向，齿尖部位与轴线保持一定锐角，所述锐角的度数是 25-65。。
4. 一种旋转机械用密封装置，包括固定密封装置的静止部件密封体（1)、控制密封装 置空间大小的密封环（2)、能控制密封装置流体泄露量的密封齿（9)和旋转部件密封齿 (8)，其特征在于，密封齿（9)为曲线结构，曲线形密封齿由齿根部位到齿尖部位逐渐变薄， 密封齿具有弹性，该弹性使得密封齿在承受外力时产生小幅度变形；曲线形密封齿齿尖部 位迎向流体来流方向，齿尖部位与轴线保持一定锐角，所述锐角的度数为25-65°。
【文档编号】F16J15/32GK203836218SQ201320744061
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2013年11月21日 优先权日:2013年11月21日
【发明者】徐克鹏, 张建英, 魏慧荣 申请人:北京全四维动力科技有限公司