CN218882299U - 一种反吹气转子齿密封结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种反吹气转子齿密封结构，所属透平机械密封技术领域，密封结构设置在转轴上，密封结构包括：转子齿平衡盘、平衡盘密封体和反吹气孔；密封齿设计在转子齿平衡盘上，转子齿密封相比定子齿密封来讲，间隙更小，能够极大降低机组泄漏量，提升机组整体气动性能，在高压机组中有更广泛应用。反吹气作用于密封入口处周向气流，显著降低了密封入口处气流的周向速度，使转子齿反吹气密封进口预旋明显低于无反吹气的转子齿密封，能够有效提升转子对数衰减率，提升了转子的稳定性。反吹气结构能够极大降低密封的交叉刚度系数，提升全频率范围密封的有效阻尼，降低转子由于密封激振力导致的失稳现象，提高了整个机组的稳定性。

Description

一种反吹气转子齿密封结构

技术领域

本实用新型属于透平机械密封技术领域，具体涉及一种反吹气转子齿密封结构。

背景技术

透平机械是指具有叶片的动力式流体机械，其共同特点是装有叶片的转子作高速旋转运动，流体(气体或液体)流经叶片之间通道时，叶片与流体之间产生力的相互作用，借以实现能量转化。随着技术进步，透平机械逐渐向高压高转速方向发展，为了降低气体泄漏量，提升整机性能，提高产品竞争力，间隙更小的转子齿可磨密封成为了解决方案。但是，更换转子齿密封后，反旋流反吹气结构对转子稳定性的影响程度尚无法准确预测。

实用新型内容

为了解决上述现有技术中存在的现有的齿密封多用于定子密封，更换转子齿密封后，反旋流反吹气结构对转子稳定性的影响程度无准确预测等问题，本实用新型提供一种反吹气转子齿密封结构，通过将密封齿设置在转子部件上，转子齿密封相比定子齿密封来讲，间隙更小，能够极大降低机组泄漏量，达到提升机组整体气动性能的技术效果。其具体技术方案为：

一种反吹气转子齿密封结构，密封结构设置在转轴上，密封结构包括：转子齿平衡盘、平衡盘密封体和反吹气孔；转子齿平衡盘的外侧壁上设置有密封齿，密封齿沿转子齿平衡盘的周向设置，转子齿平衡盘套装在转轴的外侧，且转子齿平衡盘与转轴同步转轴；平衡盘密封体套装在转子齿平衡盘的外侧；至少两个反吹气孔贯穿平衡盘密封体的侧壁，反吹气孔的轴线与反吹气孔轴线与平衡盘密封体靠近转轴一侧壁交点的切线方向呈角度设置，且反吹气孔沿平衡盘密封体的周向均匀分布在平衡盘密封体的侧壁上；其中，反吹气孔的倾斜方向与转轴的旋转的角速度相反。

另外，本实用新型提供的上述技术方案中的一种反吹气转子齿密封结构还可以具有如下附加技术特征：

可选的，反吹气孔设置在转子齿平衡盘靠近平衡体密封高压侧入口的一侧。

可选的，反吹气孔的入口压力大于反吹气孔的出口压力。

可选的，密封结构还包括：密封套；密封套套装在平衡盘密封体的外侧，且密封套与平衡盘密封体相卡接。

可选的，密封结构还包括：导向孔；导向孔设置在密封套的侧壁上，且导向孔与反吹气孔相连通。

可选的，气源从机组高压腔体进入导向孔内。

可选的，导向孔的轴线垂直于转轴的轴线设置。

可选的，密封结构还包括：定位槽和定位部；定位槽沿密封套的周向设置在密封套靠近平衡盘密封体的一侧壁上，且定位槽向背离平衡盘密封体的方向凹陷；定位部沿平衡盘密封体的周向设置在平衡盘密封体靠近密封套的一侧壁上，定位部向背离转子齿平衡盘的方向延伸，且定位部嵌入定位槽内。

可选的，密封齿与转子齿平衡盘为一体式结构。

可选的，密封齿与转子齿平衡盘一体加工成型。

本实用新型的一种反吹气转子齿密封结构，与现有技术相比，有益效果为：

1.密封齿设计在转子齿平衡盘上，即密封齿设置在转子部件上，转子齿密封相比定子齿密封来讲，间隙更小，能够极大降低机组泄漏量，提升机组整体气动性能，在高压机组中有更广泛应用。

2.反吹气作用于密封入口处周向气流，显著降低了密封入口处气流的周向速度，使转子齿反吹气密封进口预旋明显低于无反吹气的转子齿密封，能够有效提升转子对数衰减率，提升了转子的稳定性。

3.反吹气结构能够极大降低密封的交叉刚度系数，转子齿反吹气密封交叉刚度低于无反吹气的转子齿密封，能够提升全频率范围密封的有效阻尼，特别是低频段有效阻尼，降低转子由于密封激振力导致的失稳现象，提高了整个机组的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种反吹气转子齿密封结构的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的一种反吹气转子齿密封结构的反吹气孔布置及角度示意图；

图3为本实用新型实施例的一种反吹气转子齿密封结构安装位置的示意图；

其中，图1至图3中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1、转轴；2、转子齿平衡盘；3、平衡盘密封体；4、反吹气孔；5、密封齿；6、密封套；7、导向孔；8、定位槽；9、定位部。

具体实施方式

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

结合参见图1-图3所示，根据本申请的实施例，一种反吹气转子齿密封结构，密封结构设置在转轴1上，密封结构包括：转子齿平衡盘2、平衡盘密封体3和反吹气孔4；转子齿平衡盘2的外侧壁上设置有密封齿5，密封齿5沿转子齿平衡盘2的周向设置，转子齿平衡盘2套装在转轴1的外侧，且转子齿平衡盘2与转轴1同步转轴1；平衡盘密封体3套装在转子齿平衡盘2的外侧；至少两个反吹气孔4贯穿平衡盘密封体3的侧壁，反吹气孔4的轴线与反吹气孔4轴线与平衡盘密封体3靠近转轴1一侧壁交点的切线方向呈角度设置，且反吹气孔4沿平衡盘密封体3的周向均匀分布在平衡盘密封体3的侧壁上；其中，反吹气孔4的倾斜方向与转轴1的旋转的角速度相反。通过转动的转子齿平衡盘2上设置密封齿5，结构简单，易于加工，不改变转子齿迷宫密封的内部结构，只需要在靠近平衡盘密封体3上沿周向均匀设置反吹气孔4，密封齿5表面的密封腔与平衡盘密封体3外表面间的密封间隙，反吹气作用于密封入口处周向气流，能够显著降低密封入口处气流周向速度，降低进口预旋，可极大降低密封的交叉刚度系数，提高密封有效阻尼，提高机组稳定性。转子齿密封相比于定子齿密封，间隙更小，能够极大降低机组泄漏量，提升了机组整体气动性能。

具体的，如图1所示，反吹气孔4轴线方向与平衡盘密封体3轴向夹角a为65°～80°，反吹气孔4的直径为3～10mm。

具体的，如图2所示，反吹气孔4的轴线与反吹气孔4轴线与平衡盘密封体3靠近转轴1一侧壁交点的法线方向的夹角b为0°～80°。

需要说明的是，反吹气孔4的数量、直径、长度根据具体结构尺寸和气体参数调整。反吹气孔4与主轴旋转方向相反，角度可调，以获得最优反旋流效果。

作为一种实施例，反吹气孔4设置在转子齿平衡盘2靠近平衡体密封高压侧入口的一侧，反吹气孔4的入口压力大于反吹气孔4的出口压力。通过在平衡盘密封体3靠近高压侧入口一侧沿周向均匀设置反吹气孔4，并使反吹气孔4的入口压力大于反吹气孔4的出口压力，使反吹气作用于密封入口处周向气流，降低密封入口处气流周向速度，起到降低进口预旋的技术效果。

作为另一种实施例，密封套6套装在平衡盘密封体3的外侧，且密封套6与平衡盘密封体3相卡接。通过使密封套6与平衡盘密封体3卡接连接，以将平衡盘密封体3安装在定子上，从而避免平衡盘密封体3与转子齿平衡盘2发生同步转动。

导向孔7设置在密封套6的侧壁上，且导向孔7与反吹气孔4相连通。通过使导向孔7与反吹气孔4相连通，利用导向孔7和反吹气孔4导向使得气流能够从高压侧流向低压侧，从而实现对密封腔内原有的流体的反旋流作用，有效降低转子齿平衡盘2进口预旋，降低密封内气流周向速度，从而降低密封交叉刚度，提升密封有效阻尼系数。

气源从机组高压腔体进入导向孔7内。通过从机组高压腔体直接引入气源，无需再单独提供气源，降低了使用成本。

导向孔7的轴线垂直于转轴1的轴线设置。通过使导向孔7的轴线垂直于转轴1的轴线，使导向孔7与气流的流向一致，从而使气流快速从高压侧流向低压侧，作用于密封入口处周向气流，降低密封入口与气流周向流速，从而达到降低进口预旋的技术效果。

定位槽8沿密封套6的周向设置在密封套6靠近平衡盘密封体3的一侧壁上，且定位槽8向背离平衡盘密封体3的方向凹陷；定位部9沿平衡盘密封体3的周向设置在平衡盘密封体3靠近密封套6的一侧壁上，定位部9向背离转子齿平衡盘2的方向延伸，且定位部9嵌入定位槽8内。

作为另一种实施例，密封齿5与转子齿平衡盘2为一体式结构。通过使密封齿5与转子齿平衡盘2为一体式结构，结构简单紧凑，保证转子齿平衡盘2的整体强度。

密封齿5与转子齿平衡盘2一体加工成型。通过使密封齿5与转子齿平衡盘2一体加工成型，易于加工，提高了加工和生产效率高。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种反吹气转子齿密封结构，密封结构设置在转轴(1)上，其特征在于，所述密封结构包括：

转子齿平衡盘(2)，所述转子齿平衡盘(2)的外侧壁上设置有密封齿(5)，所述密封齿(5)沿所述转子齿平衡盘(2)的周向设置，所述转子齿平衡盘(2)套装在所述转轴(1)的外侧，且所述转子齿平衡盘(2)与所述转轴(1)同步转轴(1)；

平衡盘密封体(3)，所述平衡盘密封体(3)套装在所述转子齿平衡盘(2)的外侧；

反吹气孔(4)，至少两个所述反吹气孔(4)贯穿所述平衡盘密封体(3)的侧壁，所述反吹气孔(4)的轴线与所述反吹气孔(4)轴线与所述平衡盘密封体(3)靠近所述转轴(1)一侧壁交点的切线方向呈角度设置，且所述反吹气孔(4)沿所述平衡盘密封体(3)的周向均匀分布在所述平衡盘密封体(3)的侧壁上；

其中，所述反吹气孔(4)的倾斜方向与所述转轴(1)的旋转的角速度相反。

2.根据权利要求1所述的一种反吹气转子齿密封结构，其特征在于：

所述反吹气孔(4)设置在所述转子齿平衡盘(2)靠近所述平衡体密封高压侧入口的一侧。

3.根据权利要求1所述的一种反吹气转子齿密封结构，其特征在于：

所述反吹气孔(4)的入口压力大于所述反吹气孔(4)的出口压力。

4.根据权利要求1所述的一种反吹气转子齿密封结构，其特征在于，所述密封结构还包括：

密封套(6)，所述密封套(6)套装在所述平衡盘密封体(3)的外侧，且所述密封套(6)与所述平衡盘密封体(3)相卡接。

5.根据权利要求4所述的一种反吹气转子齿密封结构，其特征在于，所述密封结构还包括：

导向孔(7)，所述导向孔(7)设置在所述密封套(6)的侧壁上，且所述导向孔(7)与所述反吹气孔(4)相连通。

6.根据权利要求5所述的一种反吹气转子齿密封结构，其特征在于：

气源从机组高压腔体进入导向孔(7)内。

7.根据权利要求5所述的一种反吹气转子齿密封结构，其特征在于：

所述导向孔(7)的轴线垂直于所述转轴(1)的轴线设置。

8.根据权利要求4所述的一种反吹气转子齿密封结构，其特征在于，所述密封结构还包括：

定位槽(8)，所述定位槽(8)沿所述密封套(6)的周向设置在所述密封套(6)靠近所述平衡盘密封体(3)的一侧壁上，且所述定位槽(8)向背离所述平衡盘密封体(3)的方向凹陷；

定位部(9)，所述定位部(9)沿所述平衡盘密封体(3)的周向设置在所述平衡盘密封体(3)靠近所述密封套(6)的一侧壁上，所述定位部(9)向背离所述转子齿平衡盘(2)的方向延伸，且所述定位部(9)嵌入所述定位槽(8)内。

9.根据权利要求1所述的一种反吹气转子齿密封结构，其特征在于：

所述密封齿(5)与所述转子齿平衡盘(2)为一体式结构。

10.根据权利要求9所述的一种反吹气转子齿密封结构，其特征在于：

所述密封齿(5)与所述转子齿平衡盘(2)一体加工成型。

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