一种适用于高温高背压干气密封结构的超高速涡轮机制造技术

本发明专利技术属于涡轮机技术领域，具体涉及一种适用于高温高背压干气密封结构的超高速涡轮机。本发明专利技术包括涡轮轴系组件1、干气密封组件2、机械动密封组件3、壳体组件4、冷却水套组件5；涡轮轴系组件1穿过并安装在壳体组件4内部，干气密封组件2位于壳体组件4内部并与涡轮轴系组件1连接，冷却水套组件5安装在壳体组件4外部，机械动密封组件3安装在壳体组件4内部并与轴系组件1连接。本发明专利技术能够在特殊工质作用下，完成流体热能至超高速机械轴功率的转换。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于高温高背压干气密封结构的超高速涡轮机
本专利技术属于涡轮机
，具体涉及一种适用于高温高背压干气密封结构的超高速涡轮机。
技术介绍
在特定气源压力工况下现有小型涡轮机基本都存在输出功率比较单一不可调的情况；且结构设计中动密封主要以接触式机械动密封为主，此种密封结构涡轮机很难适用于高温高背压工质的工况，或在高温高压工质作用下，动密封耐磨性较低，容易导致动密封失效；同时，涡轮机在高温工质及长期工作过程中，轴承运转所产生的热量不易散发而导致轴系工作稳定性及可靠性下降；且在轴系结构中，轴承大多采用定位预紧或弹性波浪圈式定压预紧，弹性波浪圈存在非线性强，弹力值变化较大不稳定情况；基于现有
技术介绍
设计研发了适用于高温高背压干气密封结构的超高速涡轮机。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题：针对现有技术的不足，本专利技术提供一种适用于高温高背压干气密封结构的超高速涡轮机，能够在高温高背压工质作用下，完成流体热能至超高速机械轴功率的转换。本专利技术采用的技术方案：一种适用于高温高背压干气密封结构的超高速涡轮机，包括涡轮轴系组件、干气密封组件、机械动密封组件、壳体组件、冷却水套组件；涡轮轴系组件穿过并安装在壳体组件内部，干气密封组件位于壳体组件内部并与涡轮轴系组件连接，冷却水套组件定位安装在壳体组件外部，机械动密封组件安装在壳体组件内部并与涡轮轴系组件连接。所述涡轮轴系组件包括整体式涡轮转子、螺旋槽动环、轴套、滚动轴承、滚动轴承、密封动环、定位套筒、花螺母；螺旋槽动环套在整体式涡轮转子的轴上，并且压在整体式涡轮转子的涡轮盘上，螺旋槽动环与整体式涡轮转子的涡轮盘之间设有O型密封圈；轴套紧压螺旋槽动环；滚动轴承套轴上，并与轴套接触；滚动轴承套在轴上，并通过阶梯限位；密封动环套在轴上并压紧滚动轴承，密封动环与轴之间设有O型密封圈；定位套筒套在轴上并压紧密封动环；花螺母与整体式涡轮转子轴通过螺纹连接并压紧定位套筒。所述干气密封组件包括干气密封壳体、弹性挡圈、石墨静环、静环挡圈、压缩弹簧，O型密封圈，O型密封圈；弹性挡圈安装在密封壳体的弹性挡圈槽内，8个压缩弹簧沿周向均匀搁置在干气密封壳体的弹簧孔中，静环挡圈放置在压缩弹簧上，石墨静环搁置在静环挡圈上，干气密封壳体环形槽内有对应的凸台形成对石墨静环、静环挡圈的周向限位作用；密封壳体的外壁上设置有O型密封圈，静环挡圈与密封壳体接触处设置有O型密封圈。所述石墨静环、静环挡圈通过半圆形凹槽定位在密封壳体的半圆形凸台上，压缩弹簧对静环挡圈、石墨静环提供轴向弹力，保证工作时石墨静环可以和轴系组件中的螺旋槽动环紧密贴合一起，形成动密封摩擦副。所述机械动密封组件包括压缩弹簧、O型密封圈、密封壳体、导向螺钉、静环座、石墨静环；6个压缩弹簧沿周向均匀放置于密封壳体中对应的弹簧孔内，静环座通过导向螺钉与密封壳体连接，静环座放置于压缩弹簧的端面上，石墨静环通过环氧树脂与静环座粘接在一起；压缩弹簧对石墨静环提供轴向弹力。石墨静环与轴系组件中的密封动环形成另一道动密封摩擦副。所述壳体组件包括涡轮壳体、涡轮盖、进气喷嘴、预紧弹簧、轴承挡圈、限流螺钉、转接头、转接头、转接头，堵头、堵头、堵头、堵头，O型密封圈、O型密封圈；涡轮盖通过其上凸台与涡轮壳体上的凹槽进行定位；进气喷嘴上设有喷嘴和定位孔，进气喷嘴，并通过定位孔和定位销钉与涡轮壳体连接定位，通过涡轮盖对其压紧，通过调整进气喷嘴上不同的定位孔与涡轮壳体进行定位；压缩弹簧搁置于涡轮壳体中，轴承挡圈放置于预紧弹簧端面上，预紧弹簧形成对轴承挡圈向左的弹力；同时涡轮壳体上有凸台对轴承挡圈进行向右限位；各转接头、堵头与涡轮壳体相连接处都有密封铜垫进行静密封。通过进气接头进气，通过进气喷嘴上喷嘴完成气体焓降至动能的转换进而驱动涡轮旋转，通过排气接头完成排气。通过转接头可以为涡轮机中滚动轴承，滚动轴承及动密封摩擦副提供润滑冷却。通过转接头也可以为干气密封组件提供密封干气。所述冷却水套组件包括冷却水套、排油接头、O型密封圈、O型密封圈、O型密封圈、密封铜垫、进排水接头；冷却水套通过其内圆套在涡轮壳体的外圈上，冷却水套内表面开有轴向及周向冷却水流道，并通过拧紧在冷却水套上的排油接头的下部圆柱段形成与涡轮壳体的定位；排油接头同时起着涡轮壳体内轴承腔排油孔作用；进排水接头拧紧至冷却水套上，通过进排水接头可以对冷却水套完成冷却水供水及排水，形成对壳体组件的冷却散热。所述轴系组件配合壳体组件的作用形成一套稳定运转的涡轮轴系，壳体组件内安装轴承位置处有对应的凸台对滚动轴承的左侧外圈进行限位，通过限位保证零件螺旋槽动环、轴套稳定地装配于整体式转子上；壳体组件内的轴承挡圈对滚动轴承的右侧外圈进行限位，壳体组件内的预紧弹簧压紧轴承挡圈，形成对滚动轴承外圈的向左预紧力。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术提供的一种适用于高温高背压干气密封结构的超高速涡轮机，能够通过对该专利技术中进气喷嘴进行圆周方向旋转定位，直接调整工作中进气喷嘴数量，进而调整特定气源工况下涡轮机工作进气量及输出功率，实现一台涡轮机在不更换任何零件的情况下，在较大功率范围内，满足不同功率需求；(2)本专利技术提供的一种适用于高温高背压干气密封结构的超高速涡轮机，密封结构采用非接触式干气密封，并通过对涡轮机壳体及密封壳体相关部位开槽及流道，引入外部低温流体工质对密封摩擦副部位进行冷却降温，改善摩擦副工作环境，提高高温高压环境下涡轮机密封的耐磨性及可靠性；(3)本专利技术提供的一种适用于高温高背压干气密封结构的超高速涡轮机，通过在涡轮机轴承腔外壳体设置冷却水通道，工作过程中引入冷却水对轴承腔外壳体进行冷却散热，由此降低轴承工作温度，改善轴承工作环境，提高涡轮机工作可靠性；(4)本专利技术提供的一种适用于高温高背压干气密封结构的超高速涡轮机，采用一压缩弹簧代替弹性波浪圈对轴承进行定压预紧，具有较稳定的弹力值。附图说明图1为本专利技术提供的涡轮机结构剖视图；图2为本专利技术提供的涡轮机左视图；图3为涡轮轴系组件结构示意图；图4为干气密封组件结构示意图；图5为机械动密封组件结构示意图；图6为壳体组件垂直剖面结构示意图；图7为壳体组件水平剖面结构示意图；图8为进气喷嘴结构示意图；图9为冷却水套组件垂直剖面结构示意图；图10为冷却水套组件水平剖面结构示意图；图11为螺旋槽密封动环结构示意图；图12为干气密封壳体右视图；图13为石墨静环结构右视图；图14为静环挡圈结构右视图；图15为静环组件结构方案图；图16为进气喷嘴剖面结构方案图；图17为润滑油流动通道结构示意图；图18为干气密封供气结构示意图；图19为冷却水循环结构示意图；图20为涡轮机进排气结构示意图；图中：1-涡轮轴系组件、2-干气密封组件、3-机械动密封组件、4-壳体组件、5-冷却水套组件、6-整体式涡轮转子、7-螺旋槽动环、8-轴套、9-滚动轴承一、10-滚动轴承二、11-密封动环、12-定位套筒、13-花螺母、14-O型密封圈一、15-O型密封圈二、16-干气密封壳体、17-弹性挡圈、18-石墨静环、19-静环挡圈、20-压缩弹簧、21-O型密封圈三、22-O型密封圈四、23-密封壳体、24-导向螺钉、25-静环座、26-石墨静环、27-涡轮壳体、28-涡轮盖、29-进气喷嘴、30-预紧弹簧、3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于高温高背压干气密封结构的超高速涡轮机，其特征在于：包括涡轮轴系组件(1)、干气密封组件(2)、机械动密封组件(3)、壳体组件(4)、冷却水套组件(5)；涡轮轴系组件(1)穿过并安装在壳体组件(4)内部，干气密封组件(2)位于壳体组件(4)内部并与涡轮轴系组件(1)连接，冷却水套组件(5)定位安装在壳体组件(4)外部，机械动密封组件(3)安装在壳体组件(4)内部并与涡轮轴系组件(1)连接。

【技术特征摘要】
1.一种适用于高温高背压干气密封结构的超高速涡轮机，其特征在于：包括涡轮轴系组件(1)、干气密封组件(2)、机械动密封组件(3)、壳体组件(4)、冷却水套组件(5)；涡轮轴系组件(1)穿过并安装在壳体组件(4)内部，干气密封组件(2)位于壳体组件(4)内部并与涡轮轴系组件(1)连接，冷却水套组件(5)定位安装在壳体组件(4)外部，机械动密封组件(3)安装在壳体组件(4)内部并与涡轮轴系组件(1)连接。2.根据权利要求1所述的一种适用于高温高背压干气密封结构的超高速涡轮机，其特征在于：所述涡轮轴系组件(1)包括整体式涡轮转子(6)、螺旋槽动环(7)、轴套(8)、滚动轴承(9)、滚动轴承(10)、密封动环(11)、定位套筒(12)、花螺母(13)；螺旋槽动环(7)套在整体式涡轮转子(6)的轴上，并且压在整体式涡轮转子(6)的涡轮盘上，螺旋槽动环(7)与整体式涡轮转子(6)的涡轮盘之间设有O型密封圈(14)；轴套(8)紧压螺旋槽动环(7)；滚动轴承(9)套轴上，并与轴套(8)接触；滚动轴承(10)套在轴上，并通过阶梯限位；密封动环(11)套在轴上并压紧滚动轴承(10)，密封动环(11)与轴之间设有O型密封圈(15)；定位套筒(12)套在轴上并压紧密封动环(11)；花螺母(13)与整体式涡轮转子(6)轴通过螺纹连接并压紧定位套筒(12)。3.根据权利要求1所述的一种适用于高温高背压干气密封结构的超高速涡轮机，其特征在于：所述干气密封组件(2)包括干气密封壳体(16)、弹性挡圈(17)、石墨静环(18)、静环挡圈(19)、压缩弹簧(20)，O型密封圈(21)，O型密封圈(22)；弹性挡圈(17)安装在密封壳体(16)的弹性挡圈槽内，8个压缩弹簧(20)沿周向均匀搁置在干气密封壳体(16)的弹簧孔中，静环挡圈(19)放置在压缩弹簧(20)上，石墨静环(18)搁置在静环挡圈(19)上，干气密封壳体(16)环形槽内有对应的凸台形成对石墨静环(18)、静环挡圈(19)的周向限位作用；密封壳体(16)的外壁上设置有O型密封圈(21)，静环挡圈(19)与密封壳体(16)接触处设置有O型密封圈(22)。4.根据权利要求2或3所述的一种适用于高温高背压干气密封结构的超高速涡轮机，其特征在于：所述石墨静环(18)、静环挡圈(19)通过半圆形凹槽定位在密封壳体(16)的半圆形凸台上，压缩弹簧(20)对静环挡圈(19)、石墨静环(18)提供轴向弹力，保证工作时石墨静环(18)可以和轴系组件(1)中的螺旋槽动环(7)紧密贴合一起，形成动密封摩擦副。5.根据权利要求1所述的一种适用于高温高背压干气密封结构的超高速涡轮机，其特征在于：所述机械动密封组件(3)包括压缩弹簧(20)、O型密封圈(14)、密封壳体(23)、导向螺钉(24)、静环座(25)、石墨静环(26)；6个压缩弹簧(20)沿周向均匀放置于密封壳体(23)中对应的弹簧孔内，静环座(25)通过导向螺钉(24)与密封壳体(23)连接，静环座(25)放置于压缩弹簧(20)的端面上，石墨静环(26)通过环氧树脂与静环座(25)粘接在一起；压缩弹簧(20)对石墨静环(26)提供轴向弹力。6.根据权利要求2或5所述的一种适用于高温高背压干气密...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝小龙，胡丽国，李振将，郭军刚，王志峰，
申请(专利权)人：北京精密机电控制设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11