專利名稱：徑向環(huán)形混合式密封的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的密封型式，尤其涉及一種用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的徑向環(huán)形混合式密封。
背景技術(shù)：
目前，減少密封泄漏量和提高密封耐磨性一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)，這兩點(diǎn)可以看成是密封的靜力特性(增效)。近年來(lái)，密封動(dòng)力特性(減振)得到了國(guó)內(nèi)外越來(lái)越多的重視。 這是因?yàn)椋S著工作參數(shù)的提高，密封內(nèi)流體所產(chǎn)生的激振力越來(lái)越大，對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行所帶來(lái)的危害也越來(lái)越大。為此人們?cè)趥鹘y(tǒng)疏齒密封的基礎(chǔ)上，通過(guò)改變密封本身的結(jié)構(gòu)提出了蜂窩、刷式、反旋流、阻尼、螺旋槽、階梯、混合等新型密封型式，取得了一定的效果。但密封結(jié)構(gòu)型式越來(lái)越復(fù)雜，而泄漏量和耐磨性之間的矛盾并沒有得到很好解決。為了解決密封耐磨性與泄漏量之間的矛盾，上世紀(jì)90年代，美國(guó)提出可調(diào)密封概念，其主要思想是引入一股氣流到密封背部，通過(guò)改變氣體壓力來(lái)改變動(dòng)靜間隙。1990年，美國(guó)GE公司研發(fā)了正壓密封，通過(guò)引入高壓蒸汽來(lái)手動(dòng)控制密封塊的開合。1995年，日本東芝公司提出了采用壓力波紋管控制的可調(diào)密封。近幾年，還有人提出各種密封間隙調(diào)整控制方法。上述密封可以統(tǒng)一看作是“軸向密封”，雖然機(jī)理不完全相同，但本質(zhì)上都屬于“軸向密封”，即沿轉(zhuǎn)子軸線方向布置若干組(對(duì))密封，通過(guò)逐級(jí)減壓來(lái)達(dá)到密封效果。對(duì)于“軸向密封”而言，主要存在以下幾個(gè)問題(1)螺旋形流動(dòng)，在流體沿軸向泄漏流動(dòng)和轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)的共同作用下，密封腔內(nèi)不可避免地會(huì)出現(xiàn)螺旋形流動(dòng)現(xiàn)象，這正是目前所公認(rèn)的氣流激振力主要來(lái)源；(2)預(yù)旋對(duì)流體激振力影響大，旋轉(zhuǎn)機(jī)械密封進(jìn)口處會(huì)出現(xiàn)預(yù)旋，預(yù)旋會(huì)加大螺旋形流動(dòng)現(xiàn)象，從而產(chǎn)生較大的氣流激振力；(3)泄漏量和耐磨性之間存在矛盾；(4)密封間隙自適應(yīng)調(diào)整困難，軸向布置的密封，間隙調(diào)整需要在周向上進(jìn)行，要求密封塊能夠自如地“擴(kuò)張”和“收縮”，這給密封間隙自適應(yīng)調(diào)整帶來(lái)了很大困難。實(shí)踐表明，這類密封特別容易出現(xiàn)密封卡澀故障。由于以上問題的存在，氣流激振問題不可能得到根本解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提出一種消除氣流激振的徑向環(huán)形混合式密封。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
一種徑向環(huán)形混合式密封，包括轉(zhuǎn)子及套設(shè)在轉(zhuǎn)子上的密封套，在密封套上設(shè)有壓力腔排氣孔和壓力腔進(jìn)氣孔，在所述的密封套內(nèi)設(shè)置有調(diào)節(jié)板和波紋節(jié)，所述的波紋節(jié)的一端固定在密封套上，波紋節(jié)的另一端與所述的調(diào)節(jié)板連接，調(diào)節(jié)板與密封套之間形成了壓力腔，其特征在于，在所述的轉(zhuǎn)子上設(shè)置有蜂窩密封盤，該蜂窩密封盤位于所述的調(diào)節(jié)板中間，調(diào)節(jié)板與蜂窩密封盤之間形成了密封腔。在所述的密封套與調(diào)節(jié)板之間還設(shè)置有支撐彈簧。在調(diào)節(jié)板上設(shè)有環(huán)形密封齒，且該環(huán)形密封齒位于蜂窩密封盤與調(diào)節(jié)板之間，在調(diào)節(jié)板上設(shè)有加速度傳感器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出的徑向環(huán)形混合式密封的有益效果如下
(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，任何固定式密封都可據(jù)此改變?yōu)橄鄳?yīng)的徑向環(huán)形混合式密封；
(2)除了傳統(tǒng)密封現(xiàn)有能量耗散機(jī)理外，設(shè)置了蜂窩密封盤，此過(guò)程中會(huì)形成多個(gè)漩渦，能量耗散大，湍流增阻效果明顯，泄漏量也因此而較常規(guī)密封小。通過(guò)前期數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果，徑向環(huán)形混合式密封比傳統(tǒng)梳齒密封減少泄漏量30% 50%。(3)密封間隙調(diào)節(jié)方便，避免動(dòng)靜碰磨，通過(guò)設(shè)置在調(diào)節(jié)板上的加速度傳感器及密封套上的進(jìn)排氣壓力調(diào)節(jié)孔，可以監(jiān)測(cè)摩擦故障，并通過(guò)改變壓力腔內(nèi)的壓力可以方便地調(diào)整調(diào)節(jié)板與蜂窩密封盤之間的間隙，動(dòng)靜間隙可以達(dá)到最優(yōu)。(4)因?yàn)榉涓C密封盤的存在，密封內(nèi)氣流螺旋形流動(dòng)被切斷，并且該密封間隙方向垂直于主要振動(dòng)方向，對(duì)軸的徑向動(dòng)靜偏心不敏感，氣流激振問題得到大大改善，接近消除。


圖1是徑向環(huán)形混合式密封結(jié)構(gòu)圖； 圖2是徑向環(huán)形混合式密封示意圖3是徑向環(huán)形混合式密封氣流激振力分析示意圖中，1是氣流進(jìn)口，2是徑向環(huán)形密封齒，3是加速度傳感器，4是支撐彈簧，5是調(diào)節(jié)板，6是軸向密封齒，7是密封腔，8是波紋節(jié)，9是壓力腔，10是蜂窩密封盤，11是氣流出口， 12是轉(zhuǎn)子，13是密封套，14是壓力腔排氣孔，15是壓力腔進(jìn)氣孔。
具體實(shí)施例方式一種徑向環(huán)形混合式密封，包括轉(zhuǎn)子12及套設(shè)在轉(zhuǎn)子12上的密封套13，在密封套13內(nèi)設(shè)有調(diào)節(jié)板5，調(diào)節(jié)板5通過(guò)安裝在密封套13內(nèi)的波紋節(jié)8和支撐彈簧4與密封套 13相連，調(diào)節(jié)板5與密封套13之間形成了壓力腔9，調(diào)節(jié)板5與安裝在轉(zhuǎn)子12上的蜂窩密封盤10之間形成了密封腔7，在調(diào)節(jié)板5上設(shè)有環(huán)形密封齒2且環(huán)形密封齒2位于蜂窩密封盤10與調(diào)節(jié)板5之間，在調(diào)節(jié)板5上設(shè)有加速度傳感器3，在密封套13上設(shè)有壓力腔排氣孔14和壓力腔進(jìn)氣孔15。圖1所示，在轉(zhuǎn)軸上設(shè)計(jì)了蜂窩密封盤，即在盤面上設(shè)置蜂窩孔。密封盤兩側(cè)各有一個(gè)調(diào)節(jié)板，調(diào)節(jié)板上安裝了數(shù)組直徑不等的環(huán)形密封，環(huán)形密封與蜂窩密封盤之間的間隙可以方便地通過(guò)調(diào)節(jié)壓力腔內(nèi)壓力來(lái)調(diào)節(jié)，并通過(guò)設(shè)在調(diào)節(jié)板上的加速度傳感器來(lái)判斷是否發(fā)生碰磨，若出現(xiàn)摩擦現(xiàn)象，則可以通過(guò)調(diào)節(jié)壓力腔進(jìn)氣孔開度來(lái)減小壓力腔壓力，增大間隙，避免摩擦，動(dòng)靜間隙可以達(dá)到最優(yōu)。沿徑向布置的環(huán)形密封齒與蜂窩密封盤組合形成的混合密封能有效減少旋轉(zhuǎn)機(jī)械(如汽輪機(jī)、壓縮機(jī)等)中密封的泄漏量，并能大幅提高密封抗氣流激振能力，達(dá)到增效減振效果。如圖3所示，在蜂窩密封盤阻隔下，新密封內(nèi)氣體主要沿徑向流動(dòng)，氣流泄漏過(guò)程中被蜂窩密封盤阻礙，并在蜂窩內(nèi)形成大量的漩渦，增大了耗散效應(yīng)，并避免了氣流沿軸向螺旋流動(dòng)現(xiàn)象。轉(zhuǎn)子振動(dòng)方向(X方向和y方向)與密封間隙調(diào)整方向(Z方向)垂直，因此轉(zhuǎn)子振動(dòng)及偏心對(duì)密封性能影響很小，密封腔內(nèi)壓力對(duì)轉(zhuǎn)子作用主要沿軸向，密封盤兩側(cè)氣體流動(dòng)方向相反，兩側(cè)氣流力可以部分抵消，因此，氣流激振力會(huì)很小，氣流激振力產(chǎn)生的主要原因得以消除。
權(quán)利要求
1.一種徑向環(huán)形混合式密封，包括轉(zhuǎn)子(12)及套設(shè)在轉(zhuǎn)子(12)上的密封套(13)，在密封套(13)上設(shè)有壓力腔排氣孔(14)和壓力腔進(jìn)氣孔(15)，在所述的密封套(13)內(nèi)設(shè)置有調(diào)節(jié)板(5)和波紋節(jié)(8)，所述的波紋節(jié)(8)的一端固定在密封套上，波紋節(jié)(8)的另一端與所述的調(diào)節(jié)板(5)連接，調(diào)節(jié)板(5)與密封套(13)之間形成了壓力腔(9)，其特征在于，在所述的轉(zhuǎn)子(12)上設(shè)置有蜂窩密封盤(10)，該蜂窩密封盤(10)位于所述的調(diào)節(jié)板(5)中間，調(diào)節(jié)板(5 )與蜂窩密封盤(10 )之間形成了密封腔(7 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向環(huán)形混合式密封，其特征在于在所述的密封套與調(diào)節(jié)板(5 )之間還設(shè)置有支撐彈簧(4 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向環(huán)形混合式密封，其特征在于在調(diào)節(jié)板(5)上設(shè)有環(huán)形密封齒(2)，且該環(huán)形密封齒(2)位于蜂窩密封盤(10)與調(diào)節(jié)板(5)之間，在調(diào)節(jié)板(5)上設(shè)有加速度傳感器(3)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種徑向環(huán)形混合式密封，包括轉(zhuǎn)子及套設(shè)在轉(zhuǎn)子上的密封套，在密封套上設(shè)有壓力腔排氣孔和壓力腔進(jìn)氣孔，在所述的密封套內(nèi)設(shè)置有調(diào)節(jié)板和波紋節(jié)，所述的波紋節(jié)的一端固定在密封套上，波紋節(jié)的另一端與所述的調(diào)節(jié)板連接，調(diào)節(jié)板與密封套之間形成了壓力腔，其特征在于，在所述的轉(zhuǎn)子上設(shè)置有蜂窩密封盤，該蜂窩密封盤位于所述的調(diào)節(jié)板中間，調(diào)節(jié)板與蜂窩密封盤之間形成了密封腔。徑向環(huán)形混合式密封將氣體的軸向流動(dòng)改為徑向流動(dòng)，消除了軸向螺旋形流動(dòng)，設(shè)置了蜂窩密封盤，泄漏量比一般密封有較大改善，密封間隙有很好的自適應(yīng)調(diào)整能力，密封使用壽命較長(zhǎng)，密封內(nèi)氣流激振力明顯減小，氣流激振問題得到很大改善。
文檔編號(hào)F16J15/16GK102207198SQ20111008866
公開日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2011年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月11日
發(fā)明者孫丹, 張萬(wàn)福, 曹浩, 楊建剛, 郭瑞 申請(qǐng)人:東南大學(xué)