[發(fā)明專利]向心透平葉尖間隙超聲波密封結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110622086.1
• 申請(qǐng)日: 2021-06-03
• 公開（公告）號(hào): CN113266431B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬晨曦;高鐵瑜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): F01D11/02
• 分類號(hào): F01D11/02;F01D11/04;F01D5/20;F01D25/24
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

本發(fā)明屬于向心透平密封技術(shù)領(lǐng)域，公開一種向心透平葉尖間隙超聲波密封結(jié)構(gòu)，包括葉輪、機(jī)匣、密封齒、聲透鏡、聲電晶片帶和背襯；葉輪包括輪盤和葉片；密封齒安裝在葉片葉尖位置；緊貼機(jī)匣靠近葉片的一側(cè)設(shè)置背襯，緊貼背襯設(shè)置聲電晶片帶，緊貼聲電晶片帶設(shè)置聲透鏡；葉片葉尖位置與聲透鏡之間形成葉尖間隙。本發(fā)明結(jié)構(gòu)裝配方便，成本低，能夠減小葉輪葉尖間隙的泄露，提高透平效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于向心透平密封技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種向心透平葉尖間隙超聲波密封結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

向心透平按照是否存在輪蓋分為三種，分別為：閉式葉輪、半開式葉輪以及開式葉輪。

閉式葉輪將整個(gè)葉柵通道在垂直于流體方向封閉，實(shí)現(xiàn)了零泄露的目標(biāo)，但是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)上的改變，導(dǎo)致閉式葉輪轉(zhuǎn)速不能太高，這樣就限制了其效率與功率的進(jìn)一步提高。

半開式和開式葉輪由于不存在輪蓋，葉輪轉(zhuǎn)速可以提的很高，透平裝置體積也可以做得很小，但是由于缺少輪蓋，由葉輪葉尖間隙的泄露則無法避免。

向心透平葉尖泄露的產(chǎn)生，是由于葉片吸力面和壓力面上存在壓差，導(dǎo)致葉尖間隙處出現(xiàn)了壓力梯度。在壓力梯度的作用下，向心透平葉尖處的工質(zhì)就會(huì)由壓力面?zhèn)鹊耐ǖ?，?jīng)過葉尖間隙，流向吸力面?zhèn)鹊耐ǖ?。葉輪葉尖間隙的泄露會(huì)逐漸降低透平效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種向心透平葉尖間隙超聲波密封結(jié)構(gòu)，以減小葉輪葉尖間隙的泄露，提高透平效率。本發(fā)明利用密封齒和超聲波共同實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)密封效果的作用；密封齒能夠減緩葉尖間隙中流體沿子午方向的流動(dòng)，而超聲波能夠使氣體在密封齒內(nèi)形成漩渦，增強(qiáng)密封齒內(nèi)流體的動(dòng)能耗散。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

向心透平葉尖間隙超聲波密封結(jié)構(gòu)，包括葉輪、機(jī)匣、密封齒、聲透鏡、聲電晶片帶和背襯；

葉輪包括輪盤和葉片；

密封齒安裝在葉片葉尖位置；

緊貼機(jī)匣靠近葉片的一側(cè)設(shè)置背襯，緊貼背襯設(shè)置聲電晶片帶，緊貼聲電晶片帶設(shè)置聲透鏡；葉片葉尖位置與聲透鏡之間形成葉尖間隙。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：聲電晶片帶包含若干連續(xù)排列的聲電晶片。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：聲電晶片為矩形聲電晶片。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：聲電晶片產(chǎn)生的超聲波頻率范圍為40kHz至200kHz。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：聲電晶片的厚度為超聲波在聲電晶片內(nèi)傳播時(shí)的0.5-1.5倍波長(zhǎng)。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：聲電晶片選用矩形PZT壓電陶瓷片。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：工作狀態(tài)時(shí)，聲透鏡與密封齒保持非接觸；聲透鏡與密封齒之間形成密封間隙，密封間隙≤0.1mm。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：密封齒的梳齒節(jié)距為2mm至6mm；密封齒的梳齒相對(duì)高度為40％至60％；密封齒的密封齒厚度為0.5mm至2mm。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：密封齒采用矩形或者三角形的截面形狀。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：密封齒布置在葉片葉尖位置子午方向10％到90％的范圍內(nèi)。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：