[實用新型]柔性自適應動密封結構

有效

• 申請號: 202020515384.1
• 申請日: 2020-04-10
• 公開（公告）號: CN212584255U
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 張萬福;王應飛;尹露;吳可欣;王佳蓉;秦鵬博;顧承璟;楊興辰;李春
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: F16J15/447
• 分類號: F16J15/447;F16J15/453;F16J15/48
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 王晶

本實用新型涉及一種柔性自適應動密封結構，該結構中靜子外殼與軸向布置的柔性自適應變形密封齒及徑向布置的剛性密封齒構成流體耗散腔室，軸向布置的柔性自適應變形密封齒與轉子表面之間形成可變間隙的泄漏腔室。柔性自適應變形密封齒由海斯特鎳基高溫合金制作的柔性自適應變形體和復合材料制作的密封齒組成，軸向布置的柔性自適應變形密封齒由于可根據機組負荷調整變形及間隙，且具有耐高溫、質地較軟、耐磨、自潤滑等特點，因此，可避免傳統固定密封結構帶來的碰摩、彈簧卡澀、密封失效、轉子損傷等問題。

技術領域

本實用新型涉及一種動密封結構，尤其是一種柔性自適應動密封結構，可自適應調整密封間隙，有效解決工質泄漏問題。

背景技術

動密封結構是汽輪機、燃氣輪機、航空發動機、泵及壓縮機等透平機械抑制工質泄漏的重要部件。透平機械動密封結構可減小高壓區至低壓區的工質泄漏，提高機組運行效率。從傳統光滑環形密封、迷宮密封逐漸發展到蜂窩密封、孔型迷宮、袋式密封等，密封性能得到了較大的提高。然而，這些本質上屬于剛性結構，且密封間隙難以調整，限制了密封抑制工質泄漏的性能。

為了使密封能適應實際負荷與轉子振動帶來的動靜碰摩、間隙調整問題等，學者提出兩種結構：①在傳統迷宮密封結構背部增加板彈簧，這種類型密封可以抵抗轉子振動時帶來的碰摩，在一定程度上保護了轉子，但實際中板彈簧經常出現卡澀、斷裂等問題，導致密封結構無法調整，進而使磨損轉子表面；②布萊登密封結構，這種密封結構在每圈密封弧段端面處增設了多只螺旋彈簧，自由狀態時，在彈簧應力作用下密封弧塊處于張開狀態而遠離轉子，機組啟動時，隨蒸汽流量的增加，作用在每圈密封弧塊背部的蒸汽壓力逐漸增大，當這一壓力足以克服彈簧應力、摩擦阻力時，密封弧塊開始逐漸關閉至工作狀態，然而，該密封也存在彈簧老化、斷裂、卡澀等問題，導致其在實際應用中失效。

針對透平機械密封結構存在的上述問題，本實用新型提出一種柔性動密封結構，采用柔性密封齒與間隙自適應調整兩大理念，以期自動調整密封間隙，降低工質泄漏，為提高透平機械密封抑制流體泄漏的性能提供新方法。

發明內容

本實用新型提出一種柔性自適應動密封結構，可自適應調整密封間隙，有效解決工質泄漏問題，并可廣泛應用于各類透平機械，以提高透平機械運行效率。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案與方法是：一種柔性自適應動密封結構，包括：用于固定密封齒的靜子外殼，軸向布置的柔性自適應變形密封齒及徑向布置的剛性密封齒，所述靜子外殼與軸向布置的柔性自適應變形密封齒及徑向布置的剛性密封齒構成流體耗散腔室，所述軸向布置的柔性自適應變形密封齒與轉子表面之間形成可變間隙的泄漏腔室。

進一步，所述柔性自適應變形密封齒由海斯特鎳基高溫合金制作的柔性自適應變形體和復合材料制作的密封齒組成，所述密封齒設置在柔性自適應變形體前端內側上。

進一步，所述柔性自適應變形體的厚度為0.5mm-1.5mm，所述密封齒的半徑為0.5mm。

進一步，所述流體耗散腔室內流入一部分工質，使工質動能轉化為壓力能和熱能，并耗散能量；所述柔性自適應變形密封齒與轉子表面之間的間隙內流入另一部分高流速的工質，使柔性自適應變形密封齒上下表面產生壓差，在該壓差作用下，所述自適應變形密封齒產生變形，從而使密封間隙減小，降低密封泄漏。

進一步，所述軸向布置的柔性自適應變形密封齒與轉子表面之間的間隙隨機組負荷調整而變化，能夠避免碰摩、彈簧卡澀、密封失效、轉子損傷問題。

與現有技術相比，本實用新型提出的一種新型柔性自適應動密封結構及泄漏抑制方法的有益效果如下：