[發明專利]一種異型齒雙迷宮密封結構及一種核主泵用帶定位的異型齒口環密封結構

有效

• 申請號: 201810653271.5
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN109026819B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 許忠斌;劉聰;王悅薈;阮曉東;王鵬飛;崔赟
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F04D29/08
• 分類號: F04D29/08
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 黃歡娣;邱啟旺

本發明屬于流體機械及間隙密封技術領域，更具體的涉及一種異型齒雙迷宮密封結構及一種核主泵用帶定位的異型齒口環密封結構。異型齒雙迷宮密封結構的密封齒向流體進口側傾斜，且背風面采用內凹的圓弧結構，類平行四邊形結構的大密封腔上部開有平行四邊形結構的小密封腔，形成雙迷宮密封?？诃h與葉輪進水口外緣、口環與導葉前緣內壁通過異型齒雙迷宮密封結構實現密封，降低流體泄漏量，提高核主泵運行穩定性。口環上設有安裝塊實現口環的無損拆裝及周向定位；口環與泵殼之間設有密封墊進行軸向定位并阻止液體回流。基于大量分析計算得到異型齒形狀修正系數約束函數，可在短時間內確定最佳化的設計關鍵尺寸，減少口環間隙泄漏對核主泵的不利影響。

技術領域

本發明屬于流體機械及間隙密封技術領域，更具體的涉及一種異型齒雙迷宮密封結構及一種核主泵用帶定位的異型齒口環密封結構。

背景技術

葉片泵工作時，高速旋轉的葉輪與固定的泵體之間、葉輪與導葉之間留有一定的間隙，間隙兩端的壓力差導致流體由高壓腔流向低壓腔，造成泄漏與能量損失。因此工程上會在間隙處設置密封口環，達到減少介質泄漏的目的。此外，密封口環的設置還起到保護泵上主要零件不受磨損的作用，改善泵進口處水流狀態，提高泵效率。

現有的口環大多采用光滑口環的密封形式，依靠節流間隙來增加介質的流動阻力，從而減少泄漏，達到密封效果，但是這種結構的空腔內部介質耗散作用低，阻止回流作用有限；現有的中開式結構口環很多僅通過螺栓連接，口環與離心泵之間的同軸度降低，容易造成錯位，產生振動及噪聲，引發葉輪及泵軸失效，降低使用年限。

核主泵內介質為高溫高壓具有放射性介質的流體，工作流量大，服役年限長，對部件的安全性穩定性要求更高，所以對口環的密封性能提出了更高要求。因此，如何經濟有效地降低口環泄漏量，改善定位方式，對于設備的節能降噪和安全運行都具有重要的實際意義和應用價值。

發明內容

本申請要解決的技術問題是提供一種異型齒雙迷宮密封結構及一種核主泵用帶定位的異型齒口環密封結構，加強節流效果，有效控制核主泵內高溫高壓具有放射性介質流體的泄漏，保證在大流量工況下穩定運行，減少口環泄漏量對下一級部件的安全穩定運行產生影響。

本發明采用的技術方案是：一種異型齒雙迷宮密封結構，包括多個密封齒，所述密封齒向流體進口側傾斜，且背風面采用內凹的圓弧結構，圓弧結構的圓弧角為35-60°；相鄰兩個密封齒之間構成第一密封腔；密封齒的高度為所述第一密封腔的深度h，密封齒傾斜角度為第一密封腔的傾斜度相鄰兩個密封齒之間的間距為第一密封腔的寬度b；第一密封腔上部開有第二密封腔，第二密封腔為平行四邊形結構，第二密封腔的寬度b'，深度h'，傾斜度分別滿足：b'＝1/3b，h'＝1/3h，

進一步地，所述的第一密封腔深度h，第一密封腔傾斜度第一密封腔寬度b通過下式獲得：其中，l為密封長度，α為槽高系數，β為槽寬系數，ψ為角度系數；

α、β、ψ通過以下異型齒形狀修正系數約束函數得到：

且0.07<α<0.12，0.12<β<0.15，0.5<ψ<0.7。

一種具有上述異型齒雙迷宮密封結構的核主泵用帶定位的異型齒口環密封結構，該密封結構實現泵殼與葉輪，以及葉輪與導葉之間的密封，所述密封機構包括口環；所述口環包括上部和下部，上部具有圓筒狀結構，與泵殼固定連接；下部具有弧形外擴結構，套設于葉輪上；所述弧形外擴結構上端的內壁面具有第一異型齒雙迷宮密封結構；所述弧形外擴結構下端的外壁面具有第二異型齒雙迷宮密封結構；口環與葉輪的進水口外緣之間通過第一異型齒雙迷宮密封結構實現密封，口環與導葉的前緣內壁通過第二異型齒雙迷宮密封結構實現密封。

進一步地，口環頂部周向具有凸沿，口環通過多個沿周向均布的安裝塊與泵殼連接，安裝塊與凸沿相扣；所述安裝塊通過螺栓固定于泵殼。