[發(fā)明專利]一種帶有凹槽的低泄露量直通式迷宮密封裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811307498.0
• 申請(qǐng)日: 2018-11-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109538765B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 裴世源;洪軍;鄭文斌;李超;韓博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): F16J15/447
• 分類號(hào): F16J15/447
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

本發(fā)明公開(kāi)了一種帶有凹槽的低泄露量直通式迷宮密封裝置，包括傳動(dòng)轉(zhuǎn)子、渦輪葉片轉(zhuǎn)子、密封環(huán)、軸向定位環(huán)；其中，渦輪葉片轉(zhuǎn)子的一端套裝在傳動(dòng)轉(zhuǎn)子內(nèi)，密封環(huán)套裝在渦輪葉片轉(zhuǎn)子的中部，渦輪葉片與軸向定位環(huán)之間留有泄露間隙；密封環(huán)的內(nèi)壁周向上開(kāi)設(shè)有若干迷宮密封齒，相鄰兩個(gè)迷宮密封齒之間為迷宮空腔，迷宮空腔靠近泄露間隙的一端為密封壓力入口，另一端為密封壓力出口；密封環(huán)套裝在渦輪葉片轉(zhuǎn)子的部分周向上開(kāi)設(shè)有若干凹槽。本發(fā)明通過(guò)位于轉(zhuǎn)子表面的凹槽，改變軸向泄露氣體介質(zhì)的速度方向，在密封空腔內(nèi)引起方向相反的漩渦，加劇流體動(dòng)能的內(nèi)耗散，進(jìn)而提升密封的軸向降壓效果，減小軸向流體泄露，改善密封性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于泵密封領(lǐng)域，具體涉及一種帶有凹槽的低泄露量直通式迷宮密封裝置。

背景技術(shù)

迷宮密封是工業(yè)上一種常用的密封方式，被廣泛的應(yīng)用在壓縮機(jī)、汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、鼓風(fēng)機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸端和級(jí)間密封中，具有適應(yīng)性強(qiáng)、工作穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單且易于維護(hù)等特點(diǎn)，在高溫、高壓以及高旋轉(zhuǎn)頻率的設(shè)計(jì)場(chǎng)合上都可以應(yīng)用。為了適應(yīng)不同的工作環(huán)境，迷宮密封的尺寸和結(jié)構(gòu)也有所不同。

迷宮密封的工作原理是帶有壓力的流體在通過(guò)迷宮密封結(jié)構(gòu)的間隙過(guò)程中，一部分壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，并且在摩擦力的作用下耗散為熱能：在進(jìn)入密封空腔后，部分動(dòng)能經(jīng)過(guò)內(nèi)摩擦損耗轉(zhuǎn)換為熱能，部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，并且由于縮擴(kuò)阻力的作用而進(jìn)一步耗散。迷宮密封就是這一系列結(jié)構(gòu)的組合，通過(guò)這一系列齒與空腔的交替作用，流體本身的壓力勢(shì)能不斷下降，最終達(dá)到降低軸向壓力、減小泄露的目的。

在理想的條件下，氣體在迷宮密封內(nèi)部流動(dòng)的過(guò)程中動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉，這就會(huì)使得氣體完全被密封，達(dá)到零泄漏。但是在實(shí)際情況下，密封腔室內(nèi)部的氣體不能通過(guò)能量的轉(zhuǎn)換完全耗散掉，總有一部分氣體擁有殘留下的動(dòng)能，通過(guò)密封齒間隙繼續(xù)向下一個(gè)腔室流動(dòng)，這種想象被稱作“透氣效應(yīng)”，直通式的迷宮密封由于空腔內(nèi)部耗散小，且齒端間隙軸向方向上完全貫穿，要比其他形式的密封的透氣效應(yīng)更強(qiáng)。為減小直通式迷宮密封的泄漏量，提高密封效果，有人想到在空腔內(nèi)部增加階梯、小型齒等，加劇流體的內(nèi)耗散，所以出現(xiàn)了階梯式及錯(cuò)齒式等各種復(fù)雜的迷宮密封，結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜化，雖能夠顯著改善密封效果，但是復(fù)雜型迷宮密封大大提高了加工及裝配難度，像錯(cuò)齒式迷宮密封等還必須采用組合裝配，復(fù)雜的密封結(jié)構(gòu)對(duì)于一些設(shè)備本身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，密封要求不是很苛刻的設(shè)備并不適用，針對(duì)這種情況，經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，并不需要增加阻隔的密封齒才能提高密封效果，通過(guò)在轉(zhuǎn)子表面加工出一定尺寸的凹槽就能達(dá)到擾動(dòng)流體的目的，特定參數(shù)的凹槽能夠使迷宮空腔內(nèi)部?jī)?nèi)摩擦加劇，利用流體的粘性效應(yīng)，就可以顯著降低泄露，提升密封效果。尤其適用于一些成品設(shè)備的性能改良，也不需要更換轉(zhuǎn)子設(shè)備及其他部件，只需要在轉(zhuǎn)子表面按設(shè)計(jì)要求加工出特定的凹槽，再配合密封環(huán)，即可達(dá)到良好的密封效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種帶有凹槽的低泄露量直通式迷宮密封裝置，該裝置通過(guò)位于轉(zhuǎn)子表面的凹槽，改變軸向泄露氣體介質(zhì)的速度方向，在密封空腔內(nèi)引起方向相反的漩渦，加劇流體動(dòng)能的內(nèi)耗散，進(jìn)而提升密封的軸向降壓效果，減小軸向流體泄露，改善密封性能。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

一種帶有凹槽的低泄露量直通式迷宮密封裝置，包括傳動(dòng)轉(zhuǎn)子、渦輪葉片轉(zhuǎn)子、密封環(huán)、軸向定位環(huán)和壓縮泵；其中，

傳動(dòng)轉(zhuǎn)子、渦輪葉片轉(zhuǎn)子和密封環(huán)均設(shè)置在基座內(nèi)，渦輪葉片轉(zhuǎn)子的一端套裝在傳動(dòng)轉(zhuǎn)子內(nèi)，且渦輪葉片轉(zhuǎn)子的軸肩與傳動(dòng)轉(zhuǎn)子的端面之間套裝有軸向定位套筒，渦輪葉片轉(zhuǎn)子的另一端套裝有渦輪葉片，密封環(huán)套裝在渦輪葉片轉(zhuǎn)子的中部，其一個(gè)端面緊固在基座上，另一個(gè)端面上依次設(shè)置有軸向定位環(huán)和壓縮泵入口，以壓縮泵入口為中心的周向上開(kāi)設(shè)有壓縮泵出口，渦輪葉片位于壓縮泵入口內(nèi)，且渦輪葉片與軸向定位環(huán)之間留有泄露間隙；

密封環(huán)的內(nèi)壁周向上開(kāi)設(shè)有若干迷宮密封齒，相鄰兩個(gè)迷宮密封齒之間為迷宮空腔，迷宮空腔靠近泄露間隙的一端為密封壓力入口，另一端為密封壓力出口；渦輪葉片轉(zhuǎn)子的套裝有密封環(huán)的部分周向上開(kāi)設(shè)有若干凹槽。