專利名稱:徑向環(huán)形密封的制作方法
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)形密封。
背景技術(shù):
目前,泄漏量和耐磨性是密封設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮的因素,隨著工作介質(zhì)參數(shù)的不斷提高,密封內(nèi)氣流激振力越來(lái)越大,氣流激振故障越來(lái)越突出,因此密封動(dòng)力特性也越來(lái)越重要。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(méi)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(kāi)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。上述型式的密封雖然機(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,在轉(zhuǎn)軸表面線速度的帶動(dòng)下,流體進(jìn)口端和出口端不在同一圓周角度上,由此產(chǎn)生的螺旋形流動(dòng)正是產(chǎn)生氣流力的主要原因之一。因此,氣流激振問(wèn)題也不可能得到根本解決。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種增效減振的徑向環(huán)形密封。
解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是 —種徑向環(huán)形密封,包括轉(zhuǎn)子及套設(shè)在轉(zhuǎn)子上的密封套,在密封套內(nèi)設(shè)有密封
腔,在密封腔上滑動(dòng)連接有調(diào)節(jié)板,在密封腔上設(shè)有調(diào)節(jié)螺釘,所述調(diào)節(jié)螺釘?shù)囊欢俗鳛檎{(diào)
節(jié)端并位于密封套的外部,調(diào)節(jié)螺釘?shù)牧硪欢伺c所述調(diào)節(jié)板轉(zhuǎn)動(dòng)連接,在轉(zhuǎn)子上設(shè)有密封
盤(pán),在調(diào)節(jié)板上設(shè)有環(huán)形密封齒且環(huán)形密封齒位于密封盤(pán)與所述調(diào)節(jié)板之間。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明提出的徑向環(huán)形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)的徑向密封; (2)將密封沿軸向布置改為沿徑向布置。通過(guò)在轉(zhuǎn)軸上設(shè)置密封盤(pán)以及在密封盤(pán)
和密封套之間設(shè)置環(huán)形密封,氣流泄漏過(guò)程中被密封盤(pán)阻礙,減少了氣體軸向渦旋形流動(dòng)
現(xiàn)象;密封盤(pán)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。
數(shù)值模擬研究表明,安裝新型徑向環(huán)形密封軸系的穩(wěn)定性高于傳統(tǒng)密封軸系15%。
(3)除了傳統(tǒng)密封現(xiàn)有能量耗散機(jī)理外,徑向環(huán)形密封氣體泄漏路徑上增加了 4
個(gè)90度的直角轉(zhuǎn)彎,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CFD數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果,徑向環(huán)形密封比傳統(tǒng)梳齒密封減
少泄漏量30% 50%。
(4)密封間隙調(diào)節(jié)方便,動(dòng)靜間隙可以達(dá)到最優(yōu)。
圖1是徑向環(huán)形密封結(jié)構(gòu)圖; 圖2是徑向環(huán)形密封示意圖; 圖3是徑向環(huán)形密封氣流激振力分析示意圖; 圖4是傳統(tǒng)密封速度流場(chǎng)分布; 圖5是徑向環(huán)形密封速度場(chǎng)分布; 圖6是徑向環(huán)形密封速度場(chǎng)局部放大圖。 圖1中,1是密封套,2是調(diào)節(jié)螺釘,3是環(huán)形密封齒,4是氣流出口 , 5是轉(zhuǎn)子,6是氣流入口 , 7是調(diào)節(jié)板,8是密封盤(pán),9是密封腔。 圖2中,1是密封套,2是調(diào)節(jié)螺釘,3是環(huán)形密封齒,4是氣流出口 , 5是轉(zhuǎn)子,6是氣流入口 , 7是調(diào)節(jié)板,8是密封盤(pán),9是密封腔。
圖3中,6是氣流入口,4是氣流出口。 圖5中,6是氣流入口 , 4是氣流出口 , 13是漩渦,11是直角轉(zhuǎn)彎,12是直角轉(zhuǎn)彎,14是直角轉(zhuǎn)彎,15是直角轉(zhuǎn)彎。
具體實(shí)施例方式
—種徑向環(huán)形密封,包括轉(zhuǎn)子5及套設(shè)在轉(zhuǎn)子5上的密封套l,在密封套1內(nèi)設(shè)有密封腔9,在密封腔9上滑動(dòng)連接有調(diào)節(jié)板7,在密封腔9上設(shè)有調(diào)節(jié)螺釘2,所述調(diào)節(jié)螺釘2的一端作為調(diào)節(jié)端并位于密封套1的外部,調(diào)節(jié)螺釘2的另一端與所述調(diào)節(jié)板7轉(zhuǎn)動(dòng)連接,在轉(zhuǎn)子5上設(shè)有密封盤(pán)8,在調(diào)節(jié)板7上設(shè)有環(huán)形密封齒3且環(huán)形密封齒3位于密封盤(pán)8與所述調(diào)節(jié)板7之間。 圖1所示,在轉(zhuǎn)軸上設(shè)計(jì)了密封盤(pán),密封盤(pán)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)形密封與密封盤(pán)之間的間隙可以方便地通過(guò)調(diào)節(jié)螺釘來(lái)調(diào)節(jié)
以達(dá)到最優(yōu)。沿徑向布置的環(huán)形密封,該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,在密封盤(pán)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
密封盤(pán)阻礙,減少了氣體軸向渦旋形流動(dòng)現(xiàn)象,密封盤(pán)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。 徑向環(huán)形密封氣體泄漏路徑上增加了 4個(gè)90度的直角轉(zhuǎn)彎。圖4、圖5及圖6為
同一結(jié)構(gòu)尺寸下兩種密封的CFD數(shù)值模擬結(jié)果,可以看出此過(guò)程中會(huì)形成多個(gè)漩渦,如圖
5所示,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。
權(quán)利要求
一種徑向環(huán)形密封,包括轉(zhuǎn)子(5)及套設(shè)在轉(zhuǎn)子(5)上的密封套(1),其特征在于,在密封套(1)內(nèi)設(shè)有密封腔(9),在密封腔(9)上滑動(dòng)連接有調(diào)節(jié)板(7),在密封腔(9)上設(shè)有調(diào)節(jié)螺釘(2),所述調(diào)節(jié)螺釘(2)的一端作為調(diào)節(jié)端并位于密封套(1)的外部,調(diào)節(jié)螺釘(2)的另一端與所述調(diào)節(jié)板(7)轉(zhuǎn)動(dòng)連接,在轉(zhuǎn)子(5)上設(shè)有密封盤(pán)(8),在調(diào)節(jié)板(7)上設(shè)有環(huán)形密封齒(3)且環(huán)形密封齒(3)位于密封盤(pán)(8)與所述調(diào)節(jié)板(7)之間。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種徑向環(huán)形密封,包括轉(zhuǎn)子(5)及套設(shè)在轉(zhuǎn)子(5)上的密封套(1),在密封套(1)內(nèi)設(shè)有密封腔(9),在密封腔(9)上滑動(dòng)連接有調(diào)節(jié)板(7),在密封腔(9)上設(shè)有調(diào)節(jié)螺釘(2),所述調(diào)節(jié)螺釘(2)的一端作為調(diào)節(jié)端并位于密封套(1)的外部,調(diào)節(jié)螺釘(2)的另一端與所述調(diào)節(jié)板(7)轉(zhuǎn)動(dòng)連接,在轉(zhuǎn)子(5)上設(shè)有密封盤(pán)(8),在調(diào)節(jié)板(7)上設(shè)有環(huán)形密封齒(3)且環(huán)形密封齒(3)位于密封盤(pán)(8)與所述調(diào)節(jié)板(7)之間。徑向環(huán)形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),比一般密封泄漏量較??;密封盤(pán)兩側(cè)氣流力流動(dòng)方向相反而可以部分抵消,密封內(nèi)氣流力因此也會(huì)明顯減小。
文檔編號(hào)F16J15/16GK101776148SQ20101012925
公開(kāi)日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2010年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月19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)