[發明專利]密封裝置及方法

在審

• 申請號: 201710554497.5
• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN107288920A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 岳鵬;郭朝紅;郭永獻;朱玉銘;梁世強;姜玉雁;李志剛;曾秒
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: F04D29/10
• 分類號: F04D29/10;F04D29/40;F04D29/053;F04D29/043
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 任巖

技術領域

本公開涉及流體機械、能源動力裝備和發電系統領域，尤其涉及一種密封裝置及方法。

背景技術

透平機械(Turbo machinery)是具有葉片的旋轉式流體機械的統稱。透平機械的共同特點是裝有葉片的轉子作高速旋轉運動，流體(氣體或液體)流經葉片之間通道時，葉片與流體之間產生力的相互作用，借以實現能量轉化。按能量轉化方向的不同，透平機械分為原動機和從動機。原動機將流體的能量(熱能、勢能或動能)轉化為機械能，通過主軸帶動發電機或其他從動機。原動機有汽輪機、燃氣輪機、透平膨脹機、水輪機和風力機等。從動機由電動機或其他原動機拖動，將機械能轉換為流體的能量，即提高流體的壓力。從動機有通風機、透平壓縮機、離心泵和軸流泵等。從動機和原動機在原理和結構上基本相同，只是工作過程相反。

透平機械的密封設計是設計中非常重要的部分。篦齒密封是普遍使用的一種密封結構?，F有的篦齒密封結構一般采用直通型篦齒密封或者普通錯齒型密封，會影響軸的剛度以及破壞機械整體的穩定性。

公開內容

(一)要解決的技術問題

本公開的目的在于提供一種密封裝置及方法，以解決上述的至少一項技術問題。

(二)技術方案

根據本公開的一方面，提供了一種密封裝置，包括：機匣，其內表面上分別設置有至少一層第一階梯，每層第一階梯上各有一個第一篦齒；以及軸，沿所述機匣方向放置，其外表面上分別設置有至少一層第二階梯，每層第二階梯上各有一個第二篦齒，所述第一篦齒與所述第二篦齒交錯分布，且第一篦齒與第二篦齒不接觸。

在本公開的一些實施例中，所述第一階梯與所述第二階梯的層數相同。

在本公開的一些實施例中，機匣內表面與第二篦齒齒頂對應的位置涂覆有涂層。

在本公開的一些實施例中，所述涂層的材料包括銀銅合金、NiCrAl和/或鎳石墨。

在本公開的一些實施例中，距離流體入口最遠的第一篦齒和第二篦齒之間設置有一個或者多個引射部，通過引射部將流體引射到外部并回收。

在本公開的一些實施例中，各第一篦齒的形狀相同，且與各第二篦齒的形狀相同。

基于同一構思，本公開還提供了一種密封方法，包括：在機匣的內表面上分別設置至少一層第一階梯，每層第一階梯上各有一個第一篦齒；在軸的外表面分別設置至少一層第二階梯，每層第二階梯上各有一個第二篦齒；以及將軸沿著機匣的方向放置在機匣中，所述第一篦齒與所述第二篦齒交錯分布，且第一篦齒與第二篦齒不接觸。

在本公開的一些實施例中，在機匣內表面與第二篦齒齒頂對應的位置涂覆涂層。

在本公開的一些實施例中，距離流體入口最遠的第一篦齒和第二篦齒之間設置有一個或者多個引射部，通過引射部將流體引射到外部并回收。

(三)有益效果

本公開的密封裝置及方法相較于現有技術，至少具有以下優點其中之一：

(1)本公開提供的密封裝置，可以應用于高壓高轉速流體機械領域，可以實現較好的密封效果且不影響機匣的一體化設計，同時又方便軸和機匣的裝配。

(2)本公開是一種通用化設計，可用于各種透平機械，具有廣泛的應用前景，符合設計規范，加工工藝和裝配易于實現。

附圖說明

圖1為現有技術的直通型篦齒密封裝置的剖面示意圖；

圖2為現有技術的普通錯齒型密封裝置的剖面示意圖；

圖3為本公開實施例的密封裝置的剖面示意圖；

圖4為本公開實施例一具體實施例的密封裝置的剖面示意圖；

圖5為本公開實施例的密封方法的步驟流程示意圖。

具體實施方式

圖1為現有技術的直通型篦齒密封裝置的剖面示意圖，如圖1所示，在直通型篦齒密封裝置中，軸或機匣的表面加工有篦齒結構，利用流體在篦齒齒頂的渦旋消耗流體能量，實現密封效果。雖然其裝配方便，但是由于直通型篦齒密封裝置一般需要設置多個篦齒，相應的會導致密封段變長，影響軸的剛度，不利于高速轉子設計。圖2為現有技術的普通錯齒型密封裝置的剖面示意圖，如圖2所示，該普通錯齒型密封裝置中，軸和機匣上都加工有篦齒結構，雖然其密封效果在直通型篦齒密封裝置的基礎上進一步加強，但這種密封裝置在裝配時，需要將機匣剖開，因此機匣應設計為分體式才能夠實現裝配，破壞了機匣一體性進而影響系統的穩定性。由此可見，現有技術的密封裝置無法同時具有優良的密封效果和方便裝配的結構。

為使本公開的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本公開進一步詳細說明。