CN109595257A - 组合式高温高压高速密封轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明提供组合式高温高压高速密封轴承，主要由端面径向迷宫式密封、推力轴承和向心轴承组成，在T型内圈的前端面外侧沿径向设置环形齿的静环和推力轴承，沿轴向设置着向心轴承；П型外圈的后端面内侧沿径向设置环形齿的动环；T型内圈和П型外圈装配时，环形齿的静环和动环凸凹配合形成端面径向迷宫式密封，推力轴承防止了轴的轴向窜动使径向迷宫式密封卡死，向心轴承消除了轴的径向载荷对径向迷宫式密封的破坏，获得密封效果较好的轴承结构型式，可安装在涡轮机、压缩机、鼓风机、通风机、热分离机及油泵、水泵等旋转轴上密封气体或液体。

Description

组合式高温高压高速密封轴承
一、技术领域
本发明涉及机械设备领域，特别地，涉及转动轴的非接触式密封结构。
二、背景技术
旋转轴密封属于精密、结构较为复杂的机械基础元件之一，是各种泵类、反应合成釜、透平压缩机、潜水电机等设备的关键部件。尽管旋转轴密封的形式有垫片密封、填料密封、机械密封、非接触型密封等多种形式，但非接触型密封中的迷宫密封是在转轴周围设若干个依次排列的环行密封齿，齿与齿之间形成一系列截流间隙与膨胀空腔，被密封介质在通过曲折迷宫的间隙时产生节流效应而达到阻漏的目的。由于迷宫密封的转子和机壳间存在间隙，无固体接触，毋须润滑，并允许有热膨胀，适应高温、高压、高转速频率的场合，被广泛用于汽轮机、燃汽轮机、压缩机、鼓风机的轴端和各级间的密封。
在平滑式、曲折式、阶梯式和蜂窝式四种迷宫密封结构中，就密封而言，曲折式效果最好，阶梯式、蜂窝式其次，最不好的是平滑式。但是就强度而言，整体式梳齿片和插嵌式的梳齿片强度大，但加工困难；高低式便于加工，强度低。在高压离心压缩机和高温汽轮机的高速转轴伸出气缸的两端和转轴穿过隔板中心孔的地方，为了避免转动部件与静止部件摩擦碰撞，必须留有适当间隙，由于在这些间隙的前后都存在气体的压力差，这就必须要通过这些间隙发生泄漏，对中间隔板与转轴间的级间密封，只要求气体的泄漏量较小就可以了。因此，径向曲折型迷宫密封既具有最佳的密封性，又易于加工，是高温高压流体高速转动设备的最佳密封选择。
径向曲折型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。另外由于高压差，轴的轴向窜动使径向迷宫式密封卡死。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。
三、发明内容
本发明的目的就是为了克服现有迷宫密封技术存在的上述缺陷和不足而提供一种组合式高温高压高速密封轴承，利用推力轴承防止了轴的轴向窜动使径向迷宫式密封卡死，解决高压流体超大压差密封难题；利用向心轴承消除了轴的径向载荷或震动对径向迷宫式密封的破坏，尽可能减小节流齿隙，提高密封性；通过端面径向迷宫式密封、推力轴承和向心轴承的集成组合，形成具有密封功能的轴承，，占用空间小，缩小了主机尺寸、简化了结构，使轴承更容易定位，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。
本发明的技术方案：
本发明提供组合式高温高压高速密封轴承，主要包括编织换热管排、分支管、汇集管、细管、外壳等，分支管和汇集管的一端头部封闭、另一端作为开口端；分支管在径向中下部的两侧对称设置“八”字形细管接管、轴向每侧相邻的细管接管上下错位排列；每根细管的两端分别与进口和出口分支管对应的细管接管进行承插式连接，分支管两侧的细管通过中间隔离杆交错编织，成连续“8”字形交替排列的一组管排；进口和出口的汇集管一侧分别设置有上下错位排列的分支管接管，与对应的分支管管排开口端承插式连接，形成编织填料式换热芯体；按热冷流体逆流或错流方式将换热芯体装入壳体内，形成管壳式超高温超高压换热器。
本发明提供组合式高温高压高速密封轴承，主要由端面径向迷宫式密封、推力轴承和向心轴承组成，在T型内圈的前端面外侧沿径向依次设置环形齿的静环和推力轴承，在前端面内侧沿轴向设置着外径不小于前端面直径的向心轴承；П型外圈的后端面内侧沿径向设置环形齿的动环，动环的齿数比静环的齿数多一个；T型内圈和П型外圈装配形成密封轴承，环形齿的静环和动环凹凸配合，构成端面径向迷宫式密封，推力轴承作为端面径向迷宫式密封的限位，向心轴承成为密封轴承的滚动体。
推力轴承和向心轴承先通过加热方式利用热膨胀安装在T型内圈上，然后П型外圈再通过加热方式利用热膨胀安装在T型内圈上。
各静环的环形槽底面加设或不加设填料层。
静环的齿数为3-35，用作叶轮前后的级间密封的齿数为3-6，用作轴端密封的齿数为6～35。
密封轴承的外轮上带有或不带有凸缘法兰。
四、附图说明
图1是本发明的组合式高温高压高速密封轴承整体结构示意图。
图2是本发明的组合式高温高压高速密封轴承的П型外圈结构示意图。
图3是本发明的组合式高温高压高速密封轴承的T型内圈组装结构示意图。
附图的图面设明如下：1.T型内圈、2.前端面、3.静环、4.推力轴承、5.向心轴承、6.П型外圈、7.后端面、8.动环、9.凸缘法兰。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明做出进一步的说明。
组合式高温高压高速密封轴承，主要由端面径向迷宫式密封、推力轴承(4)和向心轴承(5)组成，在T型内圈(1)的前端面(2)外侧沿径向依次设置环形齿的静环(3)和推力轴承(4)，在前端面(2)内侧沿轴向设置着外径不小于前端面(2)直径的向心轴承(5)；П型外圈(6)的后端面(7)内侧沿径向设置环形齿的动环(8)，动环(8)的齿数比静环(3)的齿数多一个；T型内圈(1)和П型外圈(6)装配形成密封轴承，环形齿的静环(3)和动环(8)凹凸配合，构成端面径向迷宫式密封，推力轴承(4)作为端面径向迷宫式密封的限位，向心轴承(5)成为密封轴承的滚动体。
推力轴承(4)和向心轴承(5)先通过加热方式利用热膨胀安装在T型内圈(1)上，然后П型外圈(6)再通过加热方式利用热膨胀安装在T型内圈(1)上。
各静环(3)的环形槽底面加设或不加设填料层。
静环(3)的齿数为3-35，用作叶轮前后的级间密封的齿数为3-6，用作轴端密封的齿数为6～35。
密封轴承的外轮上带有或不带有凸缘法兰(9)。
综上所述，本发明提供的一种组合式高温高压高速密封轴承，通过端面径向迷宫式密封、推力轴承、向心轴承和凸缘法兰的组合，解决了高压高温流体高速转动轴的超大压差密封难题，使用压力高达40MPa以上，温度800℃以上，尤其是各静环的环形槽底面加设填料层，可使泄露量减少2个数量级。同时组合式高温高压高速密封轴承占用空间仅为普通高速转动轴密封系统的1/3～1/2,非正常运行时损坏率大大降低，延长使用寿命1倍以上，安装拆卸方便、造价也比较低。另外密封轴承的外轮上带有凸缘法兰，简化了主机结构，缩小了主机尺寸，使密封轴承更容易定位和安装。

Claims (5)

1.组合式高温高压高速密封轴承，其特征在于在T型内圈的前端面外侧沿径向依次设置环形齿的静环和推力轴承，在前端面内侧沿轴向设置着外径不小于前端面直径的向心轴承；П型外圈的后端面内侧沿径向设置环形齿的动环，动环的齿数比静环的齿数多一个；T型内圈和П型外圈装配形成密封轴承，环形齿的静环和动环凹凸配合，构成端面径向迷宫式密封，推力轴承作为端面径向迷宫式密封的限位，向心轴承成为密封轴承的滚动体。
2.根据权利要求书1所述的组合式高温高压高速密封轴承，其特征在于推力轴承和向心轴承先通过加热方式利用热膨胀安装在T型内圈上，然后П型外圈再通过加热方式利用热膨胀安装在T型内圈上。
3.根据权利要求书1所述的组合式高温高压高速密封轴承，其特征在于各静环的环形槽底面加设或不加设填料层。
4.根据权利要求书1所述的组合式高温高压高速密封轴承，其特征在于静环的齿数为3-35，用作叶轮前后的级间密封的齿数为3-6，用作轴端密封的齿数为6～35。
5.根据权利要求书1所述的组合式高温高压高速密封轴承，其特征在于密封轴承的外轮上带有或不带有凸缘法兰。
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