一种用于旋转机械的空气悬浮型密封结构的制作方法

本发明涉及机械领域，尤其涉及一种用于旋转机械的空气悬浮型密封结构。

背景技术：

对于鼓风机、压缩机等各类旋转机械而言，密封件都是必不可少的零部件。密封可分为静密封和动密封两大类，其中，处于轴和转子连接部位的为动密封，现有的动密封多为较低转速而设计，如迷宫式密封，在轴表面线速度超过5m/s时就可能造成润滑油甩出。而干气密封，机械密封又大多结构复杂，造价高昂。

目前，新型的风机、压缩机等各类旋转机械开始逐步使用高速电机驱动，转速每分钟可达数万转乃至十万转，这对传统密封技术提出了更高的要求，而如果在一些特定工质环境下运行，还经常会提出无油密封等要求。而目前市场上尚未出现能满足高转速，无油，造价低廉的密封件。

技术实现要素：

针对上述不足，本发明的目的在于提供一种用于旋转机械的空气悬浮型密封结构，采用空气悬浮原理实现无油密封功能，大幅减少气体泄漏量，提高密封效果，满足高转速机械的密封需求，且造价低。

本发明为达到上述目的所采用的技术方案是：

一种用于旋转机械的空气悬浮型密封结构，包括一壳体，该壳体中心轴方向上开设有一环形通孔，其特征在于，还包括插入于环形通孔内且固定于壳体内的密封结构，该密封结构包括插入于环形通孔内的一环状平箔片、及插入于环形通孔内且套设于环状平箔片外围的一环状波箔片，其中，在该密封结构的圆周方向上开设有一开口，该开口使密封结构具有一固定端与一自由端，该密封结构通过固定端固定于壳体内；沿该环状波箔片的轴向将环状波箔片分割成若干环状波箔片段，在该壳体的内壁上且位于每相邻两段环状波箔片段之间开设有一环形卡槽，在该环形卡槽内卡设有一垫圈，该垫圈外侧边固定于环形卡槽内，内侧边穿过相邻两段环状波箔片段之间并延伸至环状平箔片外侧边。

作为本发明的进一步改进，所述环状波箔片为波浪形金属片。

作为本发明的进一步改进，所述垫圈的内侧边与环状平箔片的外侧壁之间的间距≤0.05mm。

作为本发明的进一步改进，每相邻两段环状波箔片段之间的间距为1-3mm。

作为本发明的进一步改进，所述环形卡槽的深度为1.5-2.5mm。

作为本发明的进一步改进，所述开口的宽度为0.5-1.5mm。

作为本发明的进一步改进，所述环状波箔片段的数量为2段或3段。

作为本发明的进一步改进，所述环状平箔片的轴向长度为15-50mm。

作为本发明的进一步改进，所述垫圈为peek垫圈，且该peek垫圈的轴向厚度为1-3mm。

作为本发明的进一步改进，在所述壳体一端向外凸设有一凸台，在该凸台上开设有若干固定螺孔，该固定螺孔的内径为3-6mm。

本发明的有益效果为：

(1)将空气悬浮技术应用于密封结构中，形成了一种新型的气封结构；

(2)采用空气悬浮密封可将轴颈与壳体内壁的距离控制在微米级别内，较之迷宫密封的毫米级的缝隙，能大大减少泄漏量；

(3)环状平箔片与环状波箔片之间在运行时，是靠高压空气薄膜支撑，密封缝隙间实际上为压力极高的空气膜，这部分压力高于蜗壳内部气压，能进一步抑制壳内气体泄漏，气密性远高于传统密封结构。

上述是发明技术方案的概述，以下结合附图与具体实施方式，对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为本发明的正面结构示意图；

图2为本发明的剖视图；

图3为本发明垫圈放置的放大示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达到预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的具体实施方式详细说明。

请参照图1与图2，本发明实施例提供一种用于旋转机械的空气悬浮型密封结构，包括一壳体1，该壳体1中心轴方向上开设有一环形通孔11。本实施例密封结构还包括插入于环形通孔11内且固定于壳体1内的密封结构2，该密封结构2包括插入于环形通孔11内的一环状平箔片21、及插入于环形通孔11内且套设于环状平箔片21外围的一环状波箔片22，在本实施例中，该环状波箔片22为波浪形金属片。

在本实施例中，如图1所示，在该密封结构2的圆周方向上开设有一开口23，该开口23使密封结构具有一固定端25与一自由端24，该自由端24可自由移动，该密封结构2通过固定端25固定于壳体1内，其中，沿着旋向w正面为固定端25。在本实施例中，该开口23的宽度为0.5-1.5mm，优选的，该开口23的宽度为1mm。

在本实施例中，如图2与图3所示，沿该环状波箔片22的轴向将环状波箔片22分割成若干环状波箔片段221，且每相邻两段环状波箔片段221之间的间距为1-3mm；在该壳体1的内壁上且位于每相邻两段环状波箔片段221之间开设有一环形卡槽12，在本实施例中，该环形卡槽12的深度b2为1.5-2.5mm，同时，在该环形卡槽12内卡设有一垫圈3，该垫圈3外侧边固定于环形卡槽12内，内侧边穿过相邻两段环状波箔片段221之间并延伸至环状平箔片21外侧边，且该垫圈3的内侧边与环状平箔片21的外侧壁之间的间距b1≤0.05mm。

对于分割成的环状波箔片段221的数量，具体根据内外压差确定，压差很大分割为3段，不大则分割2段，即该环状波箔片段221的数量为2段或3段。

在本实施例中，根据使用环境(蜗壳和轴颈)尺寸确定壳体1的外径、环状平箔片21内径与轴向长度。所述环状平箔片21的尺寸按照轴颈尺寸及公差配合确定，且其与轴颈直接贴合接触，优选的，本实施例环状平箔片21的轴向长度为15-50mm，当然，对于大尺寸机型环状平箔片21的轴向长度可适当加长。

同时，所述垫圈3为peek垫圈，且该peek垫圈的轴向厚度为1-3mm。

在本实施例中，在所述壳体1一端向外凸设有一凸台13，在该凸台13上开设有若干固定螺孔131，以便壳体1与蜗壳等部件连接。在本实施例中，优选的，该固定螺孔的数量为6个，且该固定螺孔131的内径为3-6mm。

当插入于环形通孔11中的轴颈转动时，气体会进入环状平箔片21与轴颈之间，极高的动压使环状平箔片21向外扩张，气流在轴颈与环状平箔片21间形成微米级的空气膜，避免了轴颈与环状平箔片21的直接摩擦，同时气膜具有极高动压，进一步加强密封效果。环状平箔片21扩张后，环状平箔片21与垫圈3之间间距进一步减小，完全封闭了环状波箔片22与环状平箔片21之间缝隙，防止气体从缝隙之间泄漏，从而完成密封的全部工作。

本发明的重点主要在于：

(1)将空气悬浮技术应用于密封结构中，形成了一种新型的气封结构；

(2)采用空气悬浮密封可将轴颈与壳体内壁的距离控制在微米级别内，较之迷宫密封的毫米级的缝隙，能大大减少泄漏量；

(3)环状平箔片与环状波箔片之间在运行时，是靠高压空气薄膜支撑，密封缝隙间实际上为压力极高的空气膜，这部分压力高于蜗壳内部气压，能进一步抑制壳内气体泄漏，气密性远高于传统密封结构。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故采用与本发明上述实施例相同或近似的技术特征，而得到的其他结构，均在本发明的保护范围之内。