CN107504194A - 密封间隙可调式迷宫密封装置 - Google Patents
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Abstract
一种密封间隙可调式迷宫密封装置，包括环形的梳齿座内推环，梳齿座内推环的外壁围构成一个环形的压力工作腔，压力工作腔的壁上设有流动介质加入口，梳齿座内推环的环形圈内环绕设有多个梳齿座，梳齿座内推环上设有一个以上的可膨胀收缩段，梳齿座可在梳齿座内推环的作用下沿径向运动，相邻的梳齿座朝向圆周方向的端面之间设有弹性复位装置，相邻的梳齿座可在弹性复位装置的作用下彼此远离。其目的在于提供一种可有效减少密封系统的泄漏量，降低设备在运行过程中的能源浪费，提高迷宫密封的使用寿命的密封间隙可调式迷宫密封装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种密封间隙可调式迷宫密封装置。
背景技术
迷宫密封也称梳齿密封，属于非接触式密封。主要用于密封气体介质，在汽轮机，燃气轮机，离心式压缩机，鼓风机等机器中作为级间密封、轴端密封和叶顶密封，或其他动密封的前置密封，有着广泛的用途。迷宫密封的泄漏量与节流齿隙的大小成正比，从密封性能考虑，希望节流齿隙尽可能小些，因为迷宫密封的泄漏量增大，会导致大量的能源浪费。但如果将节流齿隙设计的很小，对于汽轮机，燃气轮机等转轴较长的设备，其在启动和停止转动的过程中，转轴的转速在变化的过程中需要通过一个以上的临界转速，在临界转速附近，转轴的振动会急剧增大，由此会使得梳齿与转轴发生摩擦甚至碰撞，导致节流齿隙变大，甚至有可能会因梳齿折断而让迷宫密封丧失密封效果。因此，对于那些在启动和停止转动的过程中转轴跳动较大的设备，人们不得不将其迷宫密封的节流齿隙设计的比较大，由此导致设备在运行过程中的能源浪费较大。对于大型汽轮机，在可确认的效率损失中，40％是由于汽封间隙过大所引起的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可有效减少密封系统的泄漏量，降低汽轮机的热效率损失，降低设备在运行过程中的能源浪费，提高迷宫密封的使用寿命的密封间隙可调式迷宫密封装置。
本发明的密封间隙可调式迷宫密封装置，包括环形的梳齿座内推环，梳齿座内推环的外壁围构成一个环形的压力工作腔，梳齿座内推环的壁上设有流动介质加入口，梳齿座内推环的环形圈内环绕设有多个梳齿座，梳齿座可在梳齿座内推环的作用下沿径向运动，相邻的梳齿座朝向圆周方向的端面之间设有弹性复位装置，相邻的梳齿座可在弹性复位装置的作用下彼此远离。
本发明的密封间隙可调式迷宫密封装置，其中还包括机座，机座环绕多个梳齿座设置，机座朝向梳齿座的表面上设有环形的梳齿座内推环外安装槽，所述梳齿座内推环的中部和外端设置在梳齿座内推环外安装槽内。
本发明的密封间隙可调式迷宫密封装置，其中所述压力工作腔内填充有液态和/或固体颗粒状介质，固体颗粒状介质可在压力的作用下流动。
本发明的密封间隙可调式迷宫密封装置，其中所述梳齿座内推环沿径向的截面为圆形或椭圆形或矩形。
本发明的密封间隙可调式迷宫密封装置，其中所述压力工作腔内填充有高温润滑脂。
本发明的密封间隙可调式迷宫密封装置，其中所述压力工作腔的流体加入口通过管道与可传递压力的流动介质注入装置相连。
本发明的密封间隙可调式迷宫密封装置，其中所述弹性复位装置设置在朝向圆周方向的端面上的沉孔中，弹性复位装置为蝶形弹簧或弹性橡胶块或圆柱形压簧或空气弹簧或拨簧。
本发明的密封间隙可调式迷宫密封装置制成的迷宫密封装置，尤其适合用于汽轮机，燃气轮机等转轴较长的设备的汽密封。使用了本发明的密封间隙可调式迷宫密封装置制成的迷宫密封装置的汽轮机，燃气轮机，在启动和停止转动的过程中，对于汽轮机，燃气轮机等转轴较长的设备，在启动和停止转动之前，可让压力工作腔处于未膨胀状态的原位状态，让弹性复位装置推动梳齿座沿径向向外移动，于是，每个梳齿片也会随着梳齿座沿径向向外移动，让节流齿隙增大，从而让转轴通过振动急剧增大的转动阶段。当转轴的转动平稳后，再令压力工作腔处于膨胀状态，让梳齿座内推环推动梳齿座沿径向向里移动，于是，每个梳齿片也会随着梳齿座沿径向向里移动，让节流齿隙恢复到设定位置。由于避开了转轴振动急剧增大的阶段，可以将迷宫密封的节流齿隙设计的非常小，因此，本发明可有效减少密封系统的泄漏量，降低汽轮机的热效率损失，降低设备在运行过程中的能源浪费，提高迷宫密封的使用寿命。实验表明，本发明可将大型汽轮机的做功效率在现有基础之上提高1％—2％。
本发明的密封间隙可调式迷宫密封装置的其他细节和特点可通过阅读下文结合附图详加描述的实施例便可清楚明了。
附图说明
图1为本发明的迷宫密封的一种实施方式的结构示意图的主视剖面图；
图2为图1的侧视剖面图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明的密封间隙可调式迷宫密封装置，包括圆环形或椭圆形或其他环形的梳齿座内推环1，梳齿座内推环1采用弹性橡胶或高强度土工布或1—6mm厚的钢板或工程塑料制成，梳齿座内推环1的外壁围构成一个环形的压力工作腔2，梳齿座内推环1的壁上设有流动介质加入口，梳齿座内推环1的环形圈内环绕设有多个梳齿座3，梳齿座3可在梳齿座内推环1的作用下沿径向运动，相邻的梳齿座3朝向圆周方向的端面之间设有弹性复位装置4，相邻的梳齿座3可在弹性复位装置4的作用下彼此远离。
当有外界的流体介质进入压力工作腔2内部时，压力工作腔2的体积就会在压力的作用下作弹性变形向外膨胀，当压力工作腔2内部的流体介质流出时，压力工作腔2由于向外膨胀而增大的体积会作弹性变形恢复到没有膨胀前的原位；
梳齿座内推环1的环形圈内环绕设有多个梳齿座3，每个梳齿座3上并列设有一个或多个梳齿片6或毛刷或钢刷，梳齿片6向里延伸指向梳齿座内推环1的中心，梳齿座3可在梳齿座内推环1的作用下沿径向运动。
当压力工作腔2由于向外膨胀而增大体积时，梳齿座内推环1就会推动每个梳齿座3沿径向向里运动，让梳齿片6的里端靠近汽轮机或燃气轮机或离心式压缩机或鼓风机等机器的转轴11，此时相邻的梳齿片6的侧面彼此紧密相贴，多个梳齿片6的里端与转轴11之间形成最佳的密封间隙，当压力工作腔2由于泄压而恢复原位的体积时，弹性复位装置4就会推动每个梳齿座3沿径向向外运动，让梳齿片6的里端远离汽轮机或燃气轮机或离心式压缩机或鼓风机等机器的转轴11，让转轴11可以在轴向较大跳动的状态下旋转而不接触梳齿片6的里端。
本发明还包括机座5，机座5环绕多个梳齿座3设置，机座5朝向梳齿座3的表面上设有环形的梳齿座内推环外安装槽8，所述梳齿座内推环1的中部和外端设置在梳齿座内推环外安装槽8内。
作为本发明的进一步改进，上述梳齿座内推环1沿径向的截面为圆形或椭圆形或矩形。
作为本发明的进一步改进，上述压力工作腔2内填充有液态和/或固体颗粒状介质，固体颗粒状介质可在压力的作用下流动。固体颗粒状介质可以是直径小于0.5毫米的滚珠，压力工作腔2内填充有高温润滑脂。
作为本发明的进一步改进，上述压力工作腔2的流体加入口通过管道与可传递压力的流动介质注入装置相连。
作为本发明的进一步改进，上述弹性复位装置4设置在朝向圆周方向的端面上的沉孔中，弹性复位装置4为蝶形弹簧或弹性橡胶块或圆柱形压簧或空气弹簧或拨簧。
当压力工作腔2处于膨胀状态时，不同的梳齿座1上相邻的梳齿片6或毛刷或钢刷的端部相互紧贴在一起组合成环形的梳齿或密封毛刷、密封钢刷，相邻的梳齿之间具有膨胀空腔12，当压力工作腔2处于未膨胀状态的原位状态时，每个梳齿座1及梳齿片6分别沿径向向外移动，相邻的梳齿座1的端部之间相互分离，相邻的梳齿片6的端部之间相互分离。
在现有技术中，汽轮机在启动、停机过程中过临界转速时，转子振幅较大，若汽封径向安装间隙较小，汽封齿很容易磨损；在汽封齿被磨损后，由于轴封漏气量较大，蒸汽对轴的加热区段有所增加，并且温度也所升高，使胀差变大，轴上凸台和汽封块的高、低齿发生相对位移而倒伏，造成漏汽量增加，密封效果得不到保证；使用本发明的密封间隙可调式迷宫密封装置制成的迷宫密封装置，则可减少或避免上述现有技术中问题的出现。
汽封齿与轴发生碰磨时，瞬间产生大量热量，造成轴局部过热，甚至可能导致大轴弯曲。所以在机组检修时，电厂只能把汽封径向间隙调大，以牺牲经济性为代价来确保机组的安全性；使用本发明的密封间隙可调式迷宫密封装置制成的迷宫密封装置，则可减少或避免上述现有技术中问题的出现。
曲径汽封环形腔室的不均匀性，是产生气流激振的重要原因，而汽轮机高压转子产生的气流激振一旦发生就很难解决，危及机组的安全运行；弹簧弹性不好，或出现断裂，造成漏气量增加；汽封的磨损是永久性的；使用本发明的密封间隙可调式迷宫密封装置制成的迷宫密封装置，则可减少或避免上述现有技术中问题的出现。
汽封性能的优劣，不仅影响机组的经济性，而且影响机组的可靠性；汽轮机级间蒸汽泄露使得机组内效率降低；汽封泄露对液体主流的干扰，引起主流流场的变化；使用本发明的密封间隙可调式迷宫密封装置制成的迷宫密封装置，则可减少或避免上述现有技术中问题的出现。
轴封的蒸汽泄露除了浪费大量高品质的蒸汽外，外漏蒸汽进入轴承箱还会使油中带水，油质乳化，润滑油膜质量变差，破坏动态润滑效果，引起油膜振荡，造成机组振动甚至烧轴瓦停机；油中进水还可能造成调节部件锈蚀卡涩，危及机组安全；使用本发明的密封间隙可调式迷宫密封装置制成的迷宫密封装置，则可减少或避免上述现有技术中问题的出现。
本发明的密封间隙可调式迷宫密封装置制成的迷宫密封装置，尤其适合用于汽轮机，燃气轮机等转轴较长的设备的汽密封。使用了本发明的密封间隙可调式迷宫密封装置制成的迷宫密封装置的汽轮机，燃气轮机，在启动和停止转动的过程中，对于汽轮机，燃气轮机等转轴11较长的设备，在启动和停止转动之前，可让压力工作腔2处于未膨胀状态的原位状态，让弹性复位装置4推动梳齿座1沿径向向外移动，于是，每个梳齿片6也会随着梳齿座1沿径向向外移动，让节流齿隙增大，从而让转轴11通过振动急剧增大的转动阶段。当转轴11的转动平稳后，再令压力工作腔2处于膨胀状态，让梳齿座内推环1推动梳齿座1沿径向向里移动，于是，每个梳齿片6也会随着梳齿座1沿径向向里移动，让节流齿隙恢复到设定位置。由于避开了转轴振动急剧增大的阶段，可以将迷宫密封的节流齿隙设计的非常小，因此，可有效减少密封系统的泄漏量，降低设备在运行过程中的能源浪费，提高迷宫密封的使用寿命。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (8)
1.密封间隙可调式迷宫密封装置，其特征在于包括环形的梳齿座内推环(1)，梳齿座内推环(1)的壁围构成一个环形的压力工作腔(2)，梳齿座内推环(1)的壁上设有流动介质加入口，梳齿座内推环(1)的环形圈内环绕设有多个梳齿座(3)，梳齿座(3)可在梳齿座内推环(1)的作用下沿径向运动，相邻的梳齿座(3)朝向圆周方向的端面之间设有弹性复位装置(4)，相邻的梳齿座(3)可在弹性复位装置(4)的作用下彼此远离。
2.根据权利要求1所述的密封间隙可调式迷宫密封装置，其特征在于还包括机座(5)，机座(5)环绕多个梳齿座(3)设置，机座(5)朝向梳齿座(3)的表面上设有环形的梳齿座内推环外安装槽(8)，所述梳齿座内推环(1)的中部和外端设置在梳齿座内推环外安装槽(8)内。
3.根据权利要求2所述的密封间隙可调式迷宫密封装置，其特征在于所述压力工作腔(2)内填充有液态和/或固体颗粒状介质，固体颗粒状介质可在压力的作用下流动。
4.根据权利要求3所述的密封间隙可调式迷宫密封装置，其特征在于所述梳齿座内推环(1)沿径向的截面为圆形或椭圆形或矩形。
5.根据权利要求4所述的密封间隙可调式迷宫密封装置，其特征在于所述压力工作腔(2)内填充有高温润滑脂。
6.根据权利要求1至5中任何一项所述的密封间隙可调式迷宫密封装置，其特征在于所述压力工作腔(2)的流体加入口通过管道与可传递压力的流动介质注入装置相连。
7.根据权利要求6所述的密封间隙可调式迷宫密封装置，其特征在于所述弹性复位装置(4)设置在朝向圆周方向的端面上的沉孔中，弹性复位装置(4)为蝶形弹簧或弹性橡胶块或圆柱形压簧或空气弹簧或拨簧。
8.根据权利要求1至5中任何一项所述的密封间隙可调式迷宫密封装置，其特征在于所述弹性复位装置(4)设置在朝向圆周方向的端面上的沉孔中，弹性复位装置(4)为蝶形弹簧或弹性橡胶块或圆柱形压簧或空气弹簧或拨簧。
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