[發(fā)明專利]一種低泄露含翼密封結(jié)構(gòu)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110337098.X
• 申請(qǐng)日: 2021-03-29
• 公開（公告）號(hào): CN113202928A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉偉珣;楊建剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): F16J15/40
• 分類號(hào): F16J15/40
• 代理公司: 北京德崇智捷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11467
• 代理人: 郝雅潔

本發(fā)明涉及一種低泄露含翼密封結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)子和靜子，所述轉(zhuǎn)子在其端部位置與所述靜子形成迷宮密封結(jié)構(gòu)，所述迷宮密封結(jié)構(gòu)包括若干沿軸向相互連通的密封腔，所述轉(zhuǎn)子上對(duì)應(yīng)所述密封腔的位置處，沿圓周設(shè)有動(dòng)葉柵，所述動(dòng)葉柵隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，對(duì)所述密封腔內(nèi)的空氣進(jìn)行壓縮，以減小工質(zhì)壓力與密封腔內(nèi)氣壓的差值。本發(fā)明利用高速旋轉(zhuǎn)的翼型葉柵對(duì)密封腔內(nèi)氣流做功，將轉(zhuǎn)子的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為密封腔室內(nèi)氣流壓力勢(shì)能，使其與設(shè)備內(nèi)側(cè)壓力差減小，進(jìn)而減小工質(zhì)泄漏量，增強(qiáng)密封效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)械密封技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種低泄露含翼密封結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

氣流推動(dòng)做功的旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備，如蒸汽透平，在其轉(zhuǎn)子軸端部與殼體之間留有間隙以防動(dòng)靜部件摩擦。由于設(shè)備內(nèi)部工質(zhì)壓力，流速很高，工質(zhì)很容易在間隙處產(chǎn)生泄漏。因此需要在間隙處采取密封措施。目前，對(duì)于高壓、高速大尺寸密封條件，多采用非接觸密封方式。常用的非接觸密封方法有迷宮密封，即在間隙中的靜止部件側(cè)(靜子)安裝多級(jí)密封齒，如圖1所示，密封齒對(duì)泄漏流一方面起到阻擋作用，改變其流向；另一方面起到節(jié)流作用，在節(jié)流間隙前后氣流壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，在空腔內(nèi)泄漏流會(huì)形成強(qiáng)烈漩渦，使大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏膿p。整個(gè)過(guò)程通過(guò)阻擋與節(jié)流共同作用耗散泄漏流能量，使軸向速度降低，以達(dá)到減小密封出口泄漏量的目的。然而，由于節(jié)流使設(shè)備內(nèi)部與密封腔室之間存在壓力差，而這一壓力差正是產(chǎn)生泄漏流動(dòng)的根本原因，因此需要對(duì)迷宮密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，以提高密封性能。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種低泄露含翼密封結(jié)構(gòu)，解決傳統(tǒng)迷宮密封結(jié)構(gòu)節(jié)流作用下，設(shè)備內(nèi)部壓力遠(yuǎn)高于密封腔的壓力而導(dǎo)致的工質(zhì)泄漏問題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種低泄露含翼密封結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)子和靜子，所述轉(zhuǎn)子在其端部位置與所述靜子形成迷宮密封結(jié)構(gòu)，所述迷宮密封結(jié)構(gòu)包括若干沿軸向相互連通的密封腔，所述轉(zhuǎn)子上對(duì)應(yīng)所述密封腔的位置處，沿圓周設(shè)有動(dòng)葉柵，所述動(dòng)葉柵隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，對(duì)所述密封腔內(nèi)的空氣進(jìn)行壓縮，以減小工質(zhì)壓力與密封腔內(nèi)氣壓的差值。

其進(jìn)一步技術(shù)方案為：

所述動(dòng)葉柵通過(guò)環(huán)形凸臺(tái)與所述轉(zhuǎn)子連接，所述環(huán)形凸臺(tái)套設(shè)于所述轉(zhuǎn)子上，構(gòu)成所述動(dòng)葉柵的各葉片沿所述環(huán)形凸臺(tái)的圓周面均勻分布。

所述靜子內(nèi)壁上沿軸向分布有多個(gè)齒部，所述密封腔形成于相鄰兩個(gè)所述齒部之間，所述齒部靠近轉(zhuǎn)子的一端與轉(zhuǎn)子間所形成的間隙的距離小于所述環(huán)形凸臺(tái)沿徑向的高度。

所述動(dòng)葉柵的葉片呈翼型，且葉尖相對(duì)于葉根扭轉(zhuǎn)，使得葉片靠近泄漏工質(zhì)來(lái)流側(cè)一面形成內(nèi)凹面，另一面形成相應(yīng)的外凸面。

所述動(dòng)葉柵沿軸向均勻設(shè)置有多級(jí)，級(jí)數(shù)根據(jù)工質(zhì)滯止壓力及外部空氣滯止壓力確定。

每級(jí)動(dòng)葉柵的葉片沿轉(zhuǎn)子周向均勻分布，且高度相同。

所述動(dòng)葉柵葉片高度為所在轉(zhuǎn)子直徑10％～15％，葉片寬度為其高度的一半。

所述轉(zhuǎn)子上對(duì)應(yīng)于最外端的齒部的外側(cè)設(shè)有軸流風(fēng)扇。

所述軸流風(fēng)扇也通過(guò)環(huán)形凸臺(tái)與所述轉(zhuǎn)子連接，所述環(huán)形凸臺(tái)套設(shè)于所述轉(zhuǎn)子上。

所述軸流風(fēng)扇的扇葉高度高于所述動(dòng)葉柵的葉片高度。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明利用高速旋轉(zhuǎn)的翼型葉柵對(duì)密封腔內(nèi)氣流做功，將轉(zhuǎn)子的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為密封腔室內(nèi)氣流壓力勢(shì)能，使其與設(shè)備內(nèi)側(cè)壓力差減小，進(jìn)而減小工質(zhì)泄漏量，增強(qiáng)密封效果。

本發(fā)明利用高速旋轉(zhuǎn)的翼型動(dòng)葉柵壓縮氣體，設(shè)備轉(zhuǎn)速越高，密封腔內(nèi)加壓效果越明顯，密封性能越強(qiáng)。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中迷宮密封結(jié)構(gòu)示意圖。