一種用於旋轉機械的空氣懸浮型密封結構的製作方法

2023-12-09 07:04:21 1

本發明涉及機械領域，尤其涉及一種用於旋轉機械的空氣懸浮型密封結構。

背景技術：

對於鼓風機、壓縮機等各類旋轉機械而言，密封件都是必不可少的零部件。密封可分為靜密封和動密封兩大類，其中，處於軸和轉子連接部位的為動密封，現有的動密封多為較低轉速而設計，如迷宮式密封，在軸表面線速度超過5m/s時就可能造成潤滑油甩出。而幹氣密封，機械密封又大多結構複雜，造價高昂。

目前，新型的風機、壓縮機等各類旋轉機械開始逐步使用高速電機驅動，轉速每分鐘可達數萬轉乃至十萬轉，這對傳統密封技術提出了更高的要求，而如果在一些特定工質環境下運行，還經常會提出無油密封等要求。而目前市場上尚未出現能滿足高轉速，無油，造價低廉的密封件。

技術實現要素：

針對上述不足，本發明的目的在於提供一種用於旋轉機械的空氣懸浮型密封結構，採用空氣懸浮原理實現無油密封功能，大幅減少氣體洩漏量，提高密封效果，滿足高轉速機械的密封需求，且造價低。

本發明為達到上述目的所採用的技術方案是：

一種用於旋轉機械的空氣懸浮型密封結構，包括一殼體，該殼體中心軸方向上開設有一環形通孔，其特徵在於，還包括插入於環形通孔內且固定於殼體內的密封結構，該密封結構包括插入於環形通孔內的一環狀平箔片、及插入於環形通孔內且套設於環狀平箔片外圍的一環狀波箔片，其中，在該密封結構的圓周方向上開設有一開口，該開口使密封結構具有一固定端與一自由端，該密封結構通過固定端固定於殼體內；沿該環狀波箔片的軸向將環狀波箔片分割成若干環狀波箔片段，在該殼體的內壁上且位於每相鄰兩段環狀波箔片段之間開設有一環形卡槽，在該環形卡槽內卡設有一墊圈，該墊圈外側邊固定於環形卡槽內，內側邊穿過相鄰兩段環狀波箔片段之間並延伸至環狀平箔片外側邊。

作為本發明的進一步改進，所述環狀波箔片為波浪形金屬片。

作為本發明的進一步改進，所述墊圈的內側邊與環狀平箔片的外側壁之間的間距≤0.05mm。

作為本發明的進一步改進，每相鄰兩段環狀波箔片段之間的間距為1-3mm。

作為本發明的進一步改進，所述環形卡槽的深度為1.5-2.5mm。

作為本發明的進一步改進，所述開口的寬度為0.5-1.5mm。

作為本發明的進一步改進，所述環狀波箔片段的數量為2段或3段。

作為本發明的進一步改進，所述環狀平箔片的軸向長度為15-50mm。

作為本發明的進一步改進，所述墊圈為peek墊圈，且該peek墊圈的軸向厚度為1-3mm。

作為本發明的進一步改進，在所述殼體一端向外凸設有一凸臺，在該凸臺上開設有若干固定螺孔，該固定螺孔的內徑為3-6mm。

本發明的有益效果為：

(1)將空氣懸浮技術應用於密封結構中，形成了一種新型的氣封結構；

(2)採用空氣懸浮密封可將軸頸與殼體內壁的距離控制在微米級別內，較之迷宮密封的毫米級的縫隙，能大大減少洩漏量；

(3)環狀平箔片與環狀波箔片之間在運行時，是靠高壓空氣薄膜支撐，密封縫隙間實際上為壓力極高的空氣膜，這部分壓力高於蝸殼內部氣壓，能進一步抑制殼內氣體洩漏，氣密性遠高於傳統密封結構。

上述是發明技術方案的概述，以下結合附圖與具體實施方式，對本發明做進一步說明。

附圖說明

圖1為本發明的正面結構示意圖；

圖2為本發明的剖視圖；

圖3為本發明墊圈放置的放大示意圖。

具體實施方式

為更進一步闡述本發明為達到預定目的所採取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對本發明的具體實施方式詳細說明。

請參照圖1與圖2，本發明實施例提供一種用於旋轉機械的空氣懸浮型密封結構，包括一殼體1，該殼體1中心軸方向上開設有一環形通孔11。本實施例密封結構還包括插入於環形通孔11內且固定於殼體1內的密封結構2，該密封結構2包括插入於環形通孔11內的一環狀平箔片21、及插入於環形通孔11內且套設於環狀平箔片21外圍的一環狀波箔片22，在本實施例中，該環狀波箔片22為波浪形金屬片。

在本實施例中，如圖1所示，在該密封結構2的圓周方向上開設有一開口23，該開口23使密封結構具有一固定端25與一自由端24，該自由端24可自由移動，該密封結構2通過固定端25固定於殼體1內，其中，沿著旋向w正面為固定端25。在本實施例中，該開口23的寬度為0.5-1.5mm，優選的，該開口23的寬度為1mm。

在本實施例中，如圖2與圖3所示，沿該環狀波箔片22的軸向將環狀波箔片22分割成若干環狀波箔片段221，且每相鄰兩段環狀波箔片段221之間的間距為1-3mm；在該殼體1的內壁上且位於每相鄰兩段環狀波箔片段221之間開設有一環形卡槽12，在本實施例中，該環形卡槽12的深度b2為1.5-2.5mm，同時，在該環形卡槽12內卡設有一墊圈3，該墊圈3外側邊固定於環形卡槽12內，內側邊穿過相鄰兩段環狀波箔片段221之間並延伸至環狀平箔片21外側邊，且該墊圈3的內側邊與環狀平箔片21的外側壁之間的間距b1≤0.05mm。

對於分割成的環狀波箔片段221的數量，具體根據內外壓差確定，壓差很大分割為3段，不大則分割2段，即該環狀波箔片段221的數量為2段或3段。

在本實施例中，根據使用環境(蝸殼和軸頸)尺寸確定殼體1的外徑、環狀平箔片21內徑與軸向長度。所述環狀平箔片21的尺寸按照軸頸尺寸及公差配合確定，且其與軸頸直接貼合接觸，優選的，本實施例環狀平箔片21的軸向長度為15-50mm，當然，對於大尺寸機型環狀平箔片21的軸向長度可適當加長。

同時，所述墊圈3為peek墊圈，且該peek墊圈的軸向厚度為1-3mm。

在本實施例中，在所述殼體1一端向外凸設有一凸臺13，在該凸臺13上開設有若干固定螺孔131，以便殼體1與蝸殼等部件連接。在本實施例中，優選的，該固定螺孔的數量為6個，且該固定螺孔131的內徑為3-6mm。

當插入於環形通孔11中的軸頸轉動時，氣體會進入環狀平箔片21與軸頸之間，極高的動壓使環狀平箔片21向外擴張，氣流在軸頸與環狀平箔片21間形成微米級的空氣膜，避免了軸頸與環狀平箔片21的直接摩擦，同時氣膜具有極高動壓，進一步加強密封效果。環狀平箔片21擴張後，環狀平箔片21與墊圈3之間間距進一步減小，完全封閉了環狀波箔片22與環狀平箔片21之間縫隙，防止氣體從縫隙之間洩漏，從而完成密封的全部工作。

本發明的重點主要在於：

(1)將空氣懸浮技術應用於密封結構中，形成了一種新型的氣封結構；

(2)採用空氣懸浮密封可將軸頸與殼體內壁的距離控制在微米級別內，較之迷宮密封的毫米級的縫隙，能大大減少洩漏量；

(3)環狀平箔片與環狀波箔片之間在運行時，是靠高壓空氣薄膜支撐，密封縫隙間實際上為壓力極高的空氣膜，這部分壓力高於蝸殼內部氣壓，能進一步抑制殼內氣體洩漏，氣密性遠高於傳統密封結構。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明的技術範圍作任何限制，故採用與本發明上述實施例相同或近似的技術特徵，而得到的其他結構，均在本發明的保護範圍之內。