[發明專利]一種流動調控型減振密封裝置

在審

• 申請號: 202110521545.7
• 申請日: 2021-05-13
• 公開（公告）號: CN113431902A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 張明杰;楊建剛
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: F16J15/447
• 分類號: F16J15/447
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 黃雪

本發明公開了一種腔內設置螺旋誘導片的流動調控型減振密封裝置，包括轉軸、密封座、安裝在密封座上的梳齒、安裝在相鄰兩道梳齒之間的螺旋誘導片。在相鄰兩道梳齒構成的環形密封腔內，所述螺旋誘導片沿周向均勻分布，螺旋誘導片將環形密封腔分割成多個封閉的螺旋形誘導腔。螺旋誘導片的螺旋角方向和轉軸的旋轉方向相反，誘導腔內的流體逆轉動方向流動，大幅減小流體激振力，甚至改變流體激振力的方向，提高旋轉機械的穩定性。本發明通過在密封腔內設置螺旋誘導片，對流動結構的調控能力強，同時該裝置是對密封內部流體進行全局調控，適用于各種密封長度的旋轉機械。

技術領域

本發明屬于旋轉機械非接觸式密封裝置，尤其涉及一種流動調控型減振密封裝置。

背景技術

旋轉機械(蒸汽/燃氣透平、航空發動機、壓縮機等)動靜部件之間存在相對運動，為避免摩擦，兩者之間留有一定間隙，在兩側壓差作用下形成泄漏流。梳齒密封是抑制間隙泄漏的重要部件。然而，梳齒密封容易誘發流體激振問題。轉軸在密封內偏置，受入口預旋和轉軸旋轉帶動的影響，流體在密封腔內周向流動，導致周向壓力分布不均勻。順著轉軸旋轉方向，最高壓力點滯后于最小間隙點一個角度，從而產生一個垂直于轉軸偏心方向的切向流體力，該力的方向與轉軸的旋轉方向相同，促進轉軸渦動，引發流體激振。

抑制密封腔內流體的周向流動是解決流體激振問題的主要方法。為此，人們在傳統梳齒密封的基礎上提出了阻旋柵、反預旋柵和逆向射流等技術。阻旋柵技術是指在密封入口處安裝一系列擋板降低入口預旋速度。為了進一步逆轉入口預旋方向，反預旋柵結構被提出。逆向射流技術是指在密封入口附近向密封腔內注入高壓流體，高壓流體的入射方向與轉軸的轉動方向相反，可以抵消密封腔內流體的周向流動。上述方法的調控對象是密封入口預旋，屬于局部調控。事實上，周向流動還受轉軸旋轉帶動的影響，僅僅依靠入口預旋的調節不能有效抑制密封腔內流體的周向流動。現有的密封技術不能滿足現代旋轉機械高參數化發展的要求。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提出了一種流動調控型減振密封裝置，能有效改變密封腔內流體的周向流動方向。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明實施例采用以下技術方案：

一種流動調控型減振密封裝置，包括轉軸、密封座、梳齒和螺旋誘導片，轉軸穿過密封座的中空腔；梳齒和密封座內壁固定連接，相鄰兩道梳齒之間設有螺旋誘導片，螺旋誘導片和密封座內壁固定連接；所述螺旋誘導片靠近轉軸的輪廓線是繞密封座內壁軸線的螺旋線；所述螺旋誘導片的螺旋角方向和轉軸的旋轉方向相反。

優選的，所述密封座內壁為圓柱面。

優選的，所述梳齒的高度沿周向相等。

優選的，所述螺旋誘導片的截面為矩形、三角形或者梯形。

優選的，所述螺旋誘導片的高度不大于梳齒的高度，并且螺旋誘導片和梳齒的高度差不大于0.05mm。

優選的，所述螺旋誘導片的厚度不小于梳齒的厚度。

優選的，在相鄰兩道所述梳齒構成的密封腔內，所述螺旋誘導片沿周向均勻分布。

優選的，所述螺旋誘導片將相鄰兩道梳齒構成的密封腔分割成多個封閉的螺旋形誘導腔；封閉的螺旋形誘導腔的數目等于螺旋誘導片的數目。

優選的，在相鄰兩道所述梳齒構成的密封腔內，螺旋誘導片的數量大于4。

有益效果：本發明相對于現有技術而言具有如下優點：

1、螺旋誘導片可以引導腔內流體逆轉動方向流動，減小流體激振力，甚至改變流體激振力的方向，提高轉子穩定性。

2、腔內設置螺旋誘導片可以對密封內部流體流動進行全局調控，對流場的調控能力更強。

3、采用腔內設置螺旋誘導片，不需要對轉動部件做改動，對機組安全運行影響小。