CN86101322B - 涡轮机械轴的密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种涡轮机械轴的密封装置，在该装置中布置一个与壳体相联的轴密封侧盘，一个大气侧浮动环，和布置在密封箱内并由一个小空间与轴相联的机内侧浮动环。大气侧浮动环具有与轴密封侧盘接触的大气侧端表面，机内侧浮动环具有与密封箱接触的机内侧端表面；该装置特征：在大气侧浮动环和轴密封侧盘之间安装一个柔性环，该环在传动时随着大气侧浮动环的变形而变形。由此，超载荷就不作用在每个浮动环的轴瓦白合金和密封套筒之间。

Description

涡轮机械轴的密封装置

本发明涉及一种涡轮机械轴的密封装置。

下面参照附图3和图4说明通常的涡轮机轴密封装置。

参考数字1是涡轮机械的轴，数字2是涡轮机械的外壳，密封套筒3以流体密封状态沿轴1布置，一个大气侧浮动环4和机内侧浮动环5各自在大气侧和机械内部围绕密封套筒3布置，轴瓦白合金6应用于大气侧浮动环4和机内侧浮动环5内周表面上。大气侧浮动环4大气侧缘部分上的环状突缘4a，4b与以流体密封状态联接在外壳2上的轴密封侧盘7接触。大气侧浮动环4与轴密封侧盘7上定位销8接触，螺旋弹簧9放置在弹簧座中，该弹簧座由在大气侧浮动环4和机内侧浮动环5相对表面上形成的开口组成，插入螺旋弹簧9的定位销10伸入大气侧浮动环4，机内侧浮动环5部分地与流体密封地固定在密封壳11机内侧部分的壳体2上密封壳11相接触。壳体2和密封壳11各自带有进油口2a和11a，在轴密封侧盘7的大气侧，流体密封地固定在壳体2上的壳体罩12带有迷宫密封13包围着轴1。

借助于螺旋弹簧9的弹力，大气侧浮动环4的突缘4a、4b与轴密封侧盘7接触，机内侧浮动环5与密封壳11机内侧部分的内表面相接触，当涡轮机被驱动时，具有比压稍高于要密封的涡轮机中流体压力的密封流体通过油口2a和11a以图3中箭头方向流动，然后分成两股，一股流过密封套筒3和机内侧浮动环5之间的空间，并返回密封流体箱。此时，密封流体作用于由涡轮机中流体占据的密封部分并润滑机内侧浮动环的轴瓦白合金6和密封套筒3之间区域。在这种情况下，如上所述，由于机内侧浮动环5朝向机器内侧被向下压动，密封壳11在其接触部分与机内侧浮动环5相接触，但是即使由于加工误差在接触部分存在一个小空间，流动的密封流体将在此处密封这个小空间。

另一股流体流过密封套筒3和大气侧浮动环4的轴瓦白合金之间的空间并流过固定在壳体罩口的迷宫13内侧表面上的空间返回密封流体箱。同时，密封流体用于润滑轴瓦白合金6和密封套筒3之间的空间并密封该空间，防止大气从此处穿入，大气侧浮动环4强烈地压向大气侧，突缘4a、4b靠在轴密封侧盘7上。但是，即使在突缘4a、4b和密封侧盘7之间存在一个小空间，密封流体也将流过将其密封，由此防止大气进入。

当轴由于负载状况变化或振动而变形时，大气侧浮动环4由突缘4a、4b在轴密封侧盘7上滑动，机内侧浮动环5在与密封壳11接触部分上滑动。由于大气侧浮动环4借助于定位销8与轴密封侧盘7啮合并由机内侧浮动环5通过定位销10与大气侧浮动环4相连接，轴密封侧盘7并不跟随轴1的变形。

但是，在图3和图4所示涡轮机轴密封装置的情况中，密封流体的压力P作用在轴密封侧盘7的内侧表面以及大气侧浮动环4的外圆周表面上。如图5所示，此外，大气压力同样也作用在轴密封侧盘7的大气侧表面，斜线分布的压力作用在大气侧浮动环4轴瓦白合金6的表面上，就是说，大气压力作用在大气侧浮动环4轴瓦白合金6大气侧表面端部，密封流体压力P作用在轴瓦白合金6和内侧表面端部，因此，弯矩（Mb）作用在轴密封侧盘7上，使侧盘7以该弯矩方向弯转，大气侧浮动环4在由压力P₀作用产生的力矩Ma影响下以力矩Ma方向弯转，P₀为上述两个在轴瓦白合金6表面上压力之间压差，结果，轴密封侧盘7通过突缘4a外缘部分与大气侧浮动环4相接触，如图6所示，其结果是接触面积显著减小，接触压力明显增加。因此，大气侧浮动环4在轴密封侧盘7上的滑动受到阻碍，并且大气侧浮动环4不能跟随轴1的变形，由于这一原因，轴瓦白合金6和密封套筒3之间表面压力过度增加，由此在轴瓦白合金6和密封套筒3之间产生硬化和氧化剥落损失。

因此，本发明的目的就是要提供一种涡轮机轴密封装置，其中在轴密封侧盘和大气侧浮动环之间不存在任何位置的接触，大气侧浮动环跟随轴的变形，其结果是可以防止大气侧浮动环的合金和固定在轴上的密封套筒之间的硬化和氧化剥落损失，这样就能改善涡轮机中流体密封的可靠性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种涡轮机轴密封装置，其中轴密封侧盘固定在壳体上，大气侧浮动环和机内侧浮动环排列在密封壳中并以一个小空间与轴相连，大气侧浮动环具有与轴密封侧盘相接触的大气侧端表面。机内侧浮动环具有与密封壳相接触的机内侧端表面;该装置特征在于在大气侧浮动环和轴密封侧盘之间插入一个在传动时随大气侧浮动环变形的柔性环。

根据本发明，大气侧浮动环的大气侧缘之大直径部分，在密封流体压力的作用下向大气侧变形，压住柔性环的大直径部分，最终使柔性环朝向大气侧变形。结果，在柔性环的内侧表面和大气侧浮动环大气侧缘部分之间获得均匀的接触，其间的表面压力均匀地减小，因此，有利于大气侧浮动环在柔性环上的滑动，大气侧浮动环将跟随轴的变形，其结果是轴瓦白合金和密封套筒之间的表面压力不会过大，就不会发生硬化和氧化剥落。

此外，机内侧浮动环和密封壳机内侧部分前后表面压力之间差距很小，这样，机内侧浮动环很容易在密封环上滑动。因此，机内侧浮动环将跟随轴的变形，就不会发生机内侧浮动环轴瓦白合金部分的硬化和氧化剥落。简而言之，密封流体有效地密封每个大气侧浮动环和机内侧浮动环与轴之间的小空间。

图1是本发明涡轮机轴密封装置的垂直截面图;

图2是图1中部分C的垂直截面放大图;

图3是通常涡轮机轴密封装置的垂直截面图;

图4是沿图3中Ⅳ-Ⅳ线截取的截面图;

图5是一个截面图，表示通常涡轮机轴密封装置大气侧浮动环和轴密封侧盘上密封流体的影响;

图6是一个截面图，表示在通常涡轮机中轴密封装置的大气侧浮动环和轴密封侧盘的变形状态。

参照图1和图2的实施例将对本发明涡轮机轴密封装置进行说明。

参考数字21为一个轴，22为一个壳体，22a为一个进油口，23为一个密封套筒，25为机内侧浮动环，26为用在机内侧浮动环25内周表面的轴瓦白合金，29为螺旋弹簧，30为一个定位销，31为一个密封壳，31a为一个进油口，32为一个壳体罩，33为一个迷宫密封，这些参考数字的部件相应于图3中的数字1，2，3，5，6，9，10，11，12和13。

本发明的特点如下所述：

大气侧浮动环24的大气侧端表面34垂直于轴21的轴线，端面34中间有一个环状槽35，在其大直径部分还有许多槽36，轴瓦白合金26应用于大气侧浮动环24内周表面，流体密封地固定在壳体22的轴密封侧盘27的机内侧表面小直径部分37垂直于轴21的轴线，在靠近小直径部分37处有环状凹槽38，该凹槽38的外端部分有一个圆柱表面39，此外，一个合成树脂制造的柔性环40设置在轴密封侧盘27和大气侧浮动环24之间，其内外直径基本上等于大气侧浮动环24的内外径。柔性环40的机内侧表面D垂直于轴21的轴线，其大气侧表面E以朝向大气侧膨胀的凸出状形成，定位销28固定在轴密封侧盘27上并与大气侧浮动环的啮合部分24a啮合。

当涡轮机被驱动时，具有比压力稍高于机内流体比压的密封流体以箭头B方向流过进油口22a和31a，然后分为二股，其中一股流过机内侧浮动环25和密封套筒23之间空间，然后返回密封流体箱，在这种情况下，密封流体的作用与在通常涡轮机轴密封装置中作用一样。

另一股密封流体流过密封套筒23和大气侧浮动环24轴瓦白合金26之间的空间并流过柔性环40小直径部分和朝向大气侧的轴密封侧盘27，通过壳体罩32的迷宫密封33内侧部分返回密封流体箱。在这种情况下，如参照图2进行的说明，大气侧浮动环24的端表面34以箭头F方向变形，使柔性环40机内侧表面D受到压力，并由于这个压力，柔性环40以箭头F方向变形，另一方面，轴密封侧盘27同样以箭头G方向变形，如对图5的说明，但由于柔性环40的大气侧表面E成凸出状，轴密封侧盘27小直径部分37和朝的其大直径部分的大气侧表面E接触部分的运动小于以平面形状形成的侧表面E，因此，柔性环40平滑地弯转。在柔性环4G的机内侧表面D和大气侧浮动环24端表面34之间保持均匀接触。结果，其间表面压力均匀地降低，大气侧浮动环24很容易在柔性环40上滑动，大气侧浮动环24的轴瓦白合金26和密封套筒23之间表面压力不会过大，其结果是不会发生轴瓦白合金的任何硬化和氧化剥落。

因此，密封流体密封由流体和机内大气占据的部分并润滑每个轴瓦白合金部分26和密封套筒23之间的空间，此外，大气侧浮动环24由定位销28与轴密封侧盘27啮合，机内侧浮动环25借助于定位销30与大气侧浮动环24啮合。因此，轴21通过密封套筒23在轴瓦白合金部分26内转动，使涡轮机以平滑状态驱动。

在本发明中，柔性环插入轴密封侧盘和大气侧浮动环大气侧端表面之间，这样，柔性环和大气侧浮动环之间的表面压力可以降低，使大气侧浮动环很容易在柔性环上滑动。此外，由于机内浮动环同样很容易在密封壳接触部分滑动，过载荷不会作用在两个浮动环轴瓦白合金部分和密封套筒之间，就能防止轴瓦白合金的硬化和氧化剥落，由此改善涡轮机中密封可靠性。

现在已经参照实施例对本发明进行了说明，但这些实施例并不是限制性的，不脱离本发明精神和范围就能作出其它改进和变化。

Claims (2)

1、一种涡轮机械轴的密封装置，其中有固定在壳体上的轴密封侧盘。在密封壳中排列的大气侧浮动环和机内侧浮动环并由一个小空间与上述轴相联，上述大气侧浮动环具有一个与上述轴密封侧盘相接触的大气侧端表面，上述机内侧浮动环具有一个与上述密封壳相接触的机内侧端表面;本涡轮机械轴密封装置的特征在于在上述大气侧浮动环和上述轴密封侧盘之间插入一个在传动时随着上述大气侧浮动环变形而变形的柔性环。

2、根据权利要求1所述的涡轮机械轴的密封装置，其特征在于上述柔性环的内外径基本上等于上述大气侧浮动环的内外径，上述柔性环的机内侧表面垂直于上述轴的轴线，上述柔性环的大气侧表面以朝向其大气侧膨胀的凸出形状形成。

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