專利名稱：一種降低離心壓縮機(jī)氣體激振的密封結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于離心壓縮機(jī)領(lǐng)域，具體地說是ー種降低離心壓縮機(jī)氣體激振的密封結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
迷宮密封在壓縮機(jī)中有著廣泛應(yīng)用。隨著轉(zhuǎn)速和介質(zhì)壓カ的提高，轉(zhuǎn)子柔性的增加和密封間隙的減小，密封腔流體激振已成為許多轉(zhuǎn)子引發(fā)強(qiáng)烈振動的根源。密封腔內(nèi)由氣流激振引起轉(zhuǎn)子的自激振動，已引起國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，成為高速、高壓、大功率轉(zhuǎn)子運(yùn)行穩(wěn)定性問題的ー個(gè)研究熱點(diǎn)。由于密封裝置引起轉(zhuǎn)子的自激激振，嚴(yán)重影響機(jī)組的運(yùn)行，甚至產(chǎn)生重大事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失以及人員傷害。透平壓縮機(jī)中的密封在防止流體泄漏的同吋，還會產(chǎn)生重要的流體激振力，從而使轉(zhuǎn)子的振動過大，影響轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性。氣流激振屬于自激振動范圍，自激振動是系統(tǒng)受到其自身運(yùn)動誘發(fā)出來的激勵(lì)作用而產(chǎn)生的維持的振動。此時(shí)，系統(tǒng)包含有補(bǔ)充能量的能源；這種振動不能由動平衡的方法消除，密封間隙動カ失穩(wěn)對設(shè)備工作介質(zhì)的壓力和負(fù)荷變化極為敏感。由于振動會隨著負(fù)荷的增加而加劇，因此，氣流激振易在較高負(fù)荷情況下發(fā)生。密封氣體激振失穩(wěn)振動有ー個(gè)門檻負(fù)荷,超過此負(fù)荷,立即激發(fā)氣體振動；相反,氣流激振在小于某ー負(fù)荷下會消失。氣流激振在負(fù)荷增加過程中，易重復(fù)發(fā)生；另外，氣流激振的振動頻率等于或者略高于ー階臨界轉(zhuǎn)速。由此，可以得出氣體密封力的特點(diǎn):1、隨著介質(zhì)壓カ的増加，振動越大；2、密封前后的壓差越大振動越大；3、密封的間隙越小，越易發(fā)生振動。根據(jù)現(xiàn)場的描述:機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)試車時(shí)，運(yùn)行平穩(wěn)；現(xiàn)場有介質(zhì)輸入時(shí)，進(jìn)出口的壓カ達(dá)到一定值時(shí)，突然振動過大。機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)，是指在機(jī)組沒有介質(zhì)情況下進(jìn)行的，密封內(nèi)的氣體激振力也就不存在。當(dāng)現(xiàn)場有介質(zhì)的輸入時(shí)，密封的間隙內(nèi)就會有密封氣體激振力的產(chǎn)生；而且隨著壓差的増加突然振動變大，當(dāng)減小壓差時(shí)，機(jī)組的振動消失。所以，可以得出結(jié)論該機(jī)組的振動過大，是由于密封氣體激振弓I起的。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有離心壓縮機(jī)組存在的上述氣體激振問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種降低離心壓縮機(jī)氣體激振的密封結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子上套有各段的多級葉輪以及位于相鄰段之間的平衡盤，各段的級間隔板與相應(yīng)級的葉輪之間以及位于相鄰段之間的中間隔板與平衡盤之間分別設(shè)有密封；所述中間隔板與套在轉(zhuǎn)子上的平衡盤之間的密封為蜂窩密封，各段的級間隔板與相應(yīng)級的葉輪之間的密封為ロ圈密封；所述蜂窩密封與中間隔板上分別開有向蜂窩密封與平衡盤之間的間隙充氣的反充氣孔，進(jìn)入所述間隙的充氣方向與壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向相反；所述ロ圈密封上設(shè)有導(dǎo)流槽。[0009]其中:所述中間隔板與蜂窩密封之間沿圓周方向設(shè)有緩沖槽；所述中間隔板朝向高壓側(cè)的一面沿圓周方向均布有多個(gè)第一反充氣孔，每個(gè)第一反充氣孔的一端為進(jìn)氣端，另一端分別通過第二反充氣孔與所述緩沖槽相連通；所述第一反充氣孔沿轉(zhuǎn)子的徑向設(shè)置，第二反充氣孔沿轉(zhuǎn)子的軸向設(shè)置，第一反充氣孔的另一端與第二反充氣孔的一端相連通，第二反充氣孔的另一端連通至所述緩沖槽；所述蜂窩密封沿周向均布有多個(gè)第三反充氣孔，由高壓側(cè)引入的高壓氣體通過各第三反充氣孔充入蜂窩密封與平衡盤之間的間隙，充氣方向與壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向相反；所述第三反充氣孔的一端與緩沖槽連通，另一端與所述間隙連通。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)與積極效果為:1.本實(shí)用新型將中間隔板與套在轉(zhuǎn)子上的平衡盤之間的密封用蜂窩密封代替，擁有比迷宮密封大的阻尼系數(shù)，同時(shí)還能消弱密封內(nèi)的周向速度，進(jìn)而減小了密封的交叉剛度，從而提高轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性，解決了密封氣體激振問題。2.本實(shí)用新型在壓差較大的壓縮機(jī)平衡盤位置，從高壓側(cè)引入了反向旋轉(zhuǎn)的氣流，旋轉(zhuǎn)方向與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向相反，這樣就可以抵消一部分的氣體周向速度，可使周向速度降低43%，使其氣流紊亂，減緩了密封內(nèi)轉(zhuǎn)子四周的壓カ脈動，消除了氣流渦旋對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的激振，増加了轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性。3.本實(shí)用新型在ロ圈密封周向上加工了導(dǎo)流槽，可以改變ロ圈密封進(jìn)ロ的周向速度，從而減小ロ圈密封的交叉耦合剛度，減小ロ圈密封激振カ的作用，達(dá)到增加整個(gè)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性的目的。

圖1為離心壓縮機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型蜂窩密封的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型中間隔板與蜂窩密封反充氣孔布置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型平衡盤蜂窩密封的反預(yù)旋結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖4的左視圖；圖6為本實(shí)用新型級間隔板與相應(yīng)級葉輪之間ロ圈密封位置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為圖6中ロ圈密封的部件圖； 圖8為圖7的A— A剖視圖；其中:1為轉(zhuǎn)子，2為中間隔板，3為蜂窩密封，4為平衡盤，5為緩沖槽，6為級間隔板，7為葉輪，8為ロ圈密封，9為導(dǎo)流槽，10為第一反充氣孔，11為第二反充氣孔，12為第三反充氣孔。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)ー步詳述。本實(shí)用新型應(yīng)用于產(chǎn)生氣體激振的離心壓縮機(jī)，如圖1所示，離心壓縮機(jī)分為多段，一個(gè)進(jìn)氣ロ與一個(gè)出氣ロ即為一段；離心壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子I上套有各段的多級葉輪7以及位于相鄰段之間的平衡盤4，各段的級間隔板6與相應(yīng)級的葉輪7之間以及位于相鄰段之間的中間隔板2與平衡盤4之間分別設(shè)有密封。[0025]本實(shí)用新型解決轉(zhuǎn)子I激振從兩個(gè)方面考慮:増加結(jié)構(gòu)的阻尼和減小密封腔內(nèi)的周向平均速度。具體結(jié)構(gòu)為:現(xiàn)有離心壓縮機(jī)中間隔板2與平衡盤4之間的密封采用的是迷宮密封，本實(shí)用新型為了增加密封的穩(wěn)定性，將中間隔板2與套在轉(zhuǎn)子I上的平衡盤4之間的密封用蜂窩密封3代替；如圖2所示，蜂窩密封是ー種阻尼密封，由于和平衡盤4相接觸的部分采用蜂窩結(jié)構(gòu)，使得這種蜂窩密封3擁有比迷宮密封大的阻尼系數(shù)，同時(shí)還能消弱蜂窩密封3內(nèi)的周向速度，進(jìn)而減小了蜂窩密封3的交叉剛度，從而提高轉(zhuǎn)子I的穩(wěn)定性，解決了密封氣體激振問題。如圖3 5所示，蜂窩密封3與中間隔板2上分別開有向蜂窩密封3與平衡盤4之間的間隙充氣的反充氣孔，進(jìn)入所述間隙的充氣方向與壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子I的轉(zhuǎn)向相反。中間隔板2與蜂窩密封3之間沿圓周方向設(shè)有緩沖槽5，可以保證氣體的均勻平穩(wěn)；中間隔板2朝向高壓側(cè)的一面沿圓周方向均布有多個(gè)第一反充氣孔10 (本實(shí)施例為8個(gè))，第一反充氣孔10沿轉(zhuǎn)子I的徑向設(shè)置，每個(gè)第一反充氣孔10的一端為進(jìn)氣端，另一端分別通過第二反充氣孔11與所述緩沖槽5相連通；第二反充氣孔11沿轉(zhuǎn)子I的軸向設(shè)置，第一反充氣孔10的另一端與第二反充氣孔11的一端相連通，第二反充氣孔11的另一端連通至所述緩沖槽5 ;第一、ニ反充氣孔均米用直孔加工。蜂窩密封3沿周向均布有多個(gè)第三反充氣孔12 (本實(shí)施例為12個(gè))，第三反充氣孔12的一端與緩沖槽5連通，另一端與所述間隙連通；由高壓側(cè)引入的高壓氣體通過各第三反充氣孔12充入蜂窩密封3與平衡盤4之間的間隙，充氣方向與壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子I的轉(zhuǎn)向相反。在葉輪機(jī)械中，由于各部件的旋轉(zhuǎn)作用或設(shè)計(jì)時(shí)就帶有預(yù)旋，密封進(jìn)氣ロ的氣流都會帶有不同程度的周向速度。密封內(nèi)較大的周向速度會對轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性產(chǎn)生顯著的影響，這是因?yàn)檫M(jìn)ロ預(yù)旋對密封內(nèi)周向速度的發(fā)展起著重要的作用，而周向速度的増大，會加大密封系統(tǒng)的交叉耦合剛度，交叉剛度的増加，有效阻尼就會相應(yīng)的減小。本實(shí)用新型在壓差較大的壓縮機(jī)平衡盤位置，從高壓側(cè)引入的反向旋轉(zhuǎn)的氣流，即氣體依次通過第一反充氣孔10、第二反充氣孔11、緩沖槽5、第三反充氣孔12充入蜂窩密封3與平衡盤4之間的間隙，充氣的旋轉(zhuǎn)方向與轉(zhuǎn)子I的轉(zhuǎn)動方向相反，這樣就可以抵消一部分的氣體周向速度，使其氣流紊亂，減緩了密封內(nèi)轉(zhuǎn)子四周的壓カ脈動，消除了氣流渦旋對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的激振，増加了轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性。如圖6 8所示，在各段的級間隔板6與相應(yīng)級的葉輪7之間的密封為ロ圈密封8，該ロ圈密封8上設(shè)有導(dǎo)流槽9。通過在ロ圈密封8的周向上加工導(dǎo)流槽9的形式，可以改變ロ圈密封8進(jìn)ロ的周向速度，從而減小ロ圈密封8的交叉耦合剛度，減小ロ圈密封8激振力的作用，達(dá)到增加整個(gè)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性的目的。
權(quán)利要求1.一種降低離心壓縮機(jī)氣體激振的密封結(jié)構(gòu)，離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子上套有各段的多級葉輪以及位于相鄰段之間的平衡盤，各段的級間隔板與相應(yīng)級的葉輪之間以及位于相鄰段之間的中間隔板與平衡盤之間分別設(shè)有密封；其特征在于:所述中間隔板(2)與套在轉(zhuǎn)子(I)上的平衡盤(4 )之間的密封為蜂窩密封(3 )，各段的級間隔板(6 )與相應(yīng)級的葉輪(7 )之間的密封為ロ圈密封(8);所述蜂窩密封(3)與中間隔板(2)上分別開有向蜂窩密封(3)與平衡盤(4)之間的間隙充氣的反充氣孔，進(jìn)入所述間隙的充氣方向與壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子(I)的轉(zhuǎn)向相反；所述ロ圈密封(8)上設(shè)有導(dǎo)流槽(9)。
2.按權(quán)利要求1所述降低離心壓縮機(jī)氣體激振的密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述中間隔板(2)與蜂窩密封(3)之間沿圓周方向設(shè)有緩沖槽(5)。
3.按權(quán)利要求2所述降低離心壓縮機(jī)氣體激振的密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述中間隔板(2)朝向高壓側(cè)的一面沿圓周方向均布有多個(gè)第一反充氣孔(10)，每個(gè)第一反充氣孔(10)的一端為進(jìn)氣端，另一端分別通過第二反充氣孔(11)與所述緩沖槽(5)相連通。
4.按權(quán)利要求3所述降低離心壓縮機(jī)氣體激振的密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一反充氣孔(10)沿轉(zhuǎn)子(I)的徑向設(shè)置，第二反充氣孔(11)沿轉(zhuǎn)子(I)的軸向設(shè)置，第一反充氣孔(10)的另一端與第二反充氣孔(11)的一端相連通，第二反充氣孔(11)的另一端連通至所述緩沖槽(5)。
5.按權(quán)利要求2所述降低離心壓縮機(jī)氣體激振的密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述蜂窩密封(3)沿周向均布有多個(gè)第三反充氣孔(12)，由高壓側(cè)引入的高壓氣體通過各第三反充氣孔(12)充入蜂窩密封(3)與平衡盤(4)之間的間隙，充氣方向與壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子(I)的轉(zhuǎn)向相漢。
6.按權(quán)利要求5所述降低離心壓縮機(jī)氣體激振的密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第三反充氣孔(12)的一端與緩沖槽(5)連通，另一端與所述間隙連通。
專利摘要本實(shí)用新型屬于離心壓縮機(jī)領(lǐng)域，具體地說是一種降低離心壓縮機(jī)氣體激振的密封結(jié)構(gòu)，離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子上套有各段的多級葉輪以及位于相鄰段之間的平衡盤，各段的級間隔板與相應(yīng)級的葉輪之間以及位于相鄰段之間的中間隔板與平衡盤之間分別設(shè)有密封；中間隔板與套在轉(zhuǎn)子上的平衡盤之間的密封為蜂窩密封，各段的級間隔板與相應(yīng)級的葉輪之間的密封為口圈密封；蜂窩密封與中間隔板上分別開有向蜂窩密封與平衡盤之間的間隙充氣的反充氣孔，進(jìn)入間隙的充氣方向與壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向相反；口圈密封上設(shè)有導(dǎo)流槽。本實(shí)用新型有效解決了氣體激振的問題，提高轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性，減緩了密封內(nèi)轉(zhuǎn)子四周的壓力脈動，消除了氣流渦旋對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的激振，增加了轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性。
文檔編號F04D29/08GK202946434SQ20122059126
公開日2013年5月22日 申請日期2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月9日
發(fā)明者蔣占麗, 齊智勇, 左成柱, 于小丹, 李志卓, 郭飛虎 申請人:沈陽透平機(jī)械股份有限公司