[發(fā)明專利]一種能夠增強(qiáng)封嚴(yán)性能的新型齒密封結(jié)構(gòu)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010732953.2
• 申請(qǐng)日: 2020-07-27
• 公開（公告）號(hào): CN112112976A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李志剛;方志;李軍;孫皓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): F16J15/50
• 分類號(hào): F16J15/50;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: 閔岳峰

本發(fā)明公開了一種能夠增強(qiáng)封嚴(yán)性能的新型齒密封結(jié)構(gòu)，該新型密封結(jié)構(gòu)包括在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子部件(1)表面布置的旋向與轉(zhuǎn)速方向相同的螺旋齒(2)，或在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的靜子部件(7)內(nèi)表面布置的旋向與轉(zhuǎn)速方向相反的螺旋齒(2)，或同時(shí)在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子部件(1)表面和靜子部件(7)內(nèi)表面布置的螺旋齒(2)；其中，螺旋齒(2)的齒頂布置有織構(gòu)結(jié)構(gòu)(5)，相鄰兩個(gè)螺旋齒(2)之間的螺旋槽(3)內(nèi)布置有擋板(6)，擋板(6)向螺旋槽(3)上游傾斜設(shè)定角度。本發(fā)明提供的新型齒密封結(jié)構(gòu)，能夠顯著降低密封泄漏量，提升旋轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)行效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于旋轉(zhuǎn)機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種能夠增強(qiáng)封嚴(yán)性能的新型齒密封結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于泵、壓縮機(jī)、透平等旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子部件與靜子部件間隙中。

背景技術(shù)

透平機(jī)械是熱功轉(zhuǎn)換過程中的關(guān)鍵裝置，在火力發(fā)電、航空航天等諸多重要領(lǐng)域起著至關(guān)重要的作用。近些年，工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械功率、效率和壽命等參數(shù)的要求也越來越高。在旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子部件與靜止部件間隙處安裝密封裝置來減少間隙處的泄漏流量，是提高旋轉(zhuǎn)機(jī)械功率、效率等參數(shù)最有效的方式。因此，發(fā)展先進(jìn)的密封技術(shù)，對(duì)于提升旋轉(zhuǎn)機(jī)械效率、節(jié)約能源消耗、具有重大工程意義。

密封裝置通常安裝在軸端、葉頂間隙等旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子部件與靜子部件間隙處，限制間隙處由高壓端向低壓端的工質(zhì)泄漏流，減少泄漏損失。現(xiàn)有密封裝置主要包括：迷宮密封、螺旋密封等。迷宮密封裝置通常在旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子部件表面或者靜子部件表面布置環(huán)形密封齒，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于安裝等優(yōu)點(diǎn)。泄漏流體通過密封齒時(shí)，由于通流面積不斷變化，泄漏流體經(jīng)過多次節(jié)流膨脹和動(dòng)能耗散，泄漏流體的動(dòng)能不斷轉(zhuǎn)化為熱能，進(jìn)而達(dá)到控制泄漏流量的目的。迷宮密封封嚴(yán)性能較差，已逐漸不能滿足先進(jìn)旋轉(zhuǎn)機(jī)械封嚴(yán)性能要求。

螺旋密封通常在旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子部件表面或者靜子部件表面布置螺旋形密封齒，密封原理是螺旋形密封齒之間形成螺旋槽，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，螺旋形密封齒側(cè)壁面會(huì)對(duì)螺旋槽內(nèi)泄漏流體施加軸向負(fù)方向的推力，驅(qū)使溝槽內(nèi)流體沿螺旋向密封進(jìn)口流動(dòng)，部分抵消了密封進(jìn)口與密封出口壓差導(dǎo)致的軸向正方向的泄漏流量，從而降低密封泄漏流量。螺旋密封封嚴(yán)性能主要取決于轉(zhuǎn)子部件轉(zhuǎn)動(dòng)速度，在高轉(zhuǎn)速情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)較好的封嚴(yán)效果，然而在低轉(zhuǎn)速以及機(jī)組啟停機(jī)階段，封嚴(yán)性能較差。此外，螺旋密封的兩條相鄰螺旋形密封齒之間構(gòu)成的螺旋槽也由密封進(jìn)口延伸至密封出口。螺旋槽加大了密封通流面積，進(jìn)而導(dǎo)致螺旋密封封嚴(yán)性能下降。

現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械提出了更高功率、效率和壽命等參數(shù)的要求，現(xiàn)有密封技術(shù)已不能滿足先進(jìn)旋轉(zhuǎn)機(jī)械封嚴(yán)性能要求。發(fā)展更加先進(jìn)的密封技術(shù)，對(duì)現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)先進(jìn)旋轉(zhuǎn)機(jī)械中對(duì)密封裝置封嚴(yán)性能的更高要求，提出了一種能夠增強(qiáng)封嚴(yán)性能的新型齒密封結(jié)構(gòu)。本發(fā)明以典型螺旋密封為基礎(chǔ)，增加設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，獲得具有不同封嚴(yán)機(jī)理的新型齒密封結(jié)構(gòu)。該新型齒密封結(jié)構(gòu)在旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子部件表面或靜子部件內(nèi)表面，布置與周向具有一定傾斜角度的螺旋齒，在螺旋齒齒頂布置織構(gòu)結(jié)構(gòu)；相鄰螺旋齒之間形成螺旋槽，螺旋槽由密封進(jìn)口螺旋延伸至密封出口，在螺旋槽內(nèi)布置向螺旋槽上游傾斜的擋板。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

一種能夠增強(qiáng)封嚴(yán)性能的新型齒密封結(jié)構(gòu)，包括在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子部件表面布置的旋向與轉(zhuǎn)速方向相同的螺旋齒，或在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的靜子部件內(nèi)表面布置的旋向與轉(zhuǎn)速方向相反的螺旋齒，或同時(shí)在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子部件表面和靜子部件內(nèi)表面布置的螺旋齒；其中，

螺旋齒的齒頂布置有織構(gòu)結(jié)構(gòu)，相鄰兩個(gè)螺旋齒之間的螺旋槽內(nèi)布置有擋板，擋板向螺旋槽上游傾斜設(shè)定角度。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，螺旋齒的截面形狀為三角形、梯形或半圓形。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，螺旋齒在轉(zhuǎn)子部件表面或靜子部件內(nèi)表面呈任意規(guī)律分布。