[發明專利]一種超臨界二氧化碳轉子分段冷卻及密封結構

有效

• 申請號: 202011127247.1
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112228160B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 陳臺杰;唐松
• 申請（專利權）人: 北京前沿動力科技股份有限公司
• 主分類號: F01D5/08
• 分類號: F01D5/08;F01D11/02;F01D11/04;F01D25/12
• 代理公司: 北京八月瓜知識產權代理有限公司 11543
• 代理人: 張夏

本發明提供了一種超臨界二氧化碳轉子分段冷卻及密封結構，包括：缸體、轉子和分段冷卻密封組件；所述轉子與所述缸體連接；所述分段冷卻密封組件安裝在所述轉子與所述缸體之間。本發明實現了轉子溫度從排氣溫度逐漸下降到100℃，極大的減少了轉子沿軸向的熱傳導和熱輻射，使干氣密封可在安全的溫度下運行。此外，本發明結構安全、可靠，可有效解決超臨界二氧化碳轉子冷卻及密封問題。

技術領域

本發明涉及冷卻及密封結構技術領域，尤其是涉及一種超臨界二氧化碳轉子分段冷卻及密封結構。

背景技術

超臨界二氧化碳布雷頓循環由于效率高、系統體積小、噪聲低等優點，在很多領域具有很好的應用前景，因此研究超臨界二氧化碳透平機組的技術具有很重要的意義。

對于超臨界二氧化碳發電機組，由于透平排氣壓力比較高，為了減少軸端泄漏，通常采用干氣密封系統。但干氣密封結構對溫度有一定要求，即密封氣空間的溫度不能超過200℃，而透平的排氣溫度都遠超過此溫度。因此，為了使干氣密封系統能安全可靠運行，設計合理的密封及轉子冷卻結構成為解決此問題的關鍵。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種能夠使密封氣空間溫度低于200℃的冷卻及密封結構。

本發明提供一種超臨界二氧化碳轉子分段冷卻及密封結構，包括：缸體、轉子和分段冷卻密封組件；所述轉子與所述缸體連接；所述分段冷卻密封組件安裝在所述轉子與所述缸體之間；所述缸體包括：外缸和內缸；所述外缸與所述內缸之間設置有空腔；所述外缸和所述內缸分別與所述轉子連接；所述分段冷卻密封組件包括：軸端迷宮冷卻密封結構和干氣密封結構；所述軸端迷宮冷卻密封結構和所述干氣密封結構安裝在所述外缸與所述轉子之間；所述軸端迷宮冷卻密封結構包括：若干段軸端迷宮密封齒和設置在相鄰兩段所述軸端迷宮密封齒之間的若干冷氣進氣口；若干所述冷氣進氣口從所述外缸通入到相鄰兩段所述軸端迷宮密封齒之間。

優選地，所述軸端迷宮密封齒設置有三段，所述冷氣進氣口設置有兩個，分別是一段冷氣進氣口和二段冷氣進氣口。

優選地，三段所述軸端迷宮密封齒采用階梯設置，與其配合的階梯軸兩端采用尖角設置。

優選地，所述干氣密封結構包括：干氣密封體、密封氣進氣口、第一排氣口和第二排氣口；所述干氣密封體設置在所述外缸和所述轉子之間；所述干氣密封體與所述軸端迷宮密封齒相鄰設置；所述密封氣進氣口設置在所述軸端迷宮密封齒和所述干氣密封體之間；所述第一排氣口和所述第二排氣口并列設置，且均從所述干氣密封體經所述外缸通往外部。

優選地，所述干氣密封結構還包括隔離氣進氣口，所述隔離氣進氣口連接所述外缸與所述干氣密封體。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：通過安裝在轉子與缸體之間的分段冷卻密封組件對轉子軸端分段冷卻，可以減小機組運行的熱應力，提高轉子壽命；大幅減少了轉子軸向熱傳導效應，使干氣密封可以在安全可靠的溫度下運行，不受進氣溫度的影響。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例一種超臨界二氧化碳轉子分段冷卻及密封結構示意圖。

附圖標記說明：

1：外缸；2：內缸；3：轉子；4：軸端迷宮密封齒；5：干氣密封體；6：一段冷氣進氣口；7：二段冷氣進氣口；8：密封氣進氣口；9：隔離氣進氣口；10：第一排氣口；11：第二排氣口。

具體實施方式