透平机械干气密封用组合式流体动压型后置隔离密封装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种透平机械干气密封用组合式流体动压型后置隔离密封装置，该后置隔离密封装置设置在干气密封组件和轴承箱之间，包括碳环密封单元以及流体动压型密封单元，其中，碳环密封单元设置在干气密封组件和流体动压型密封单元之间，流体动压型密封单元包括旋转组件和静止组件，旋转组件套设在主轴外侧，并随着主轴高速旋转，静止组件环绕主轴布置，且和壳体固定，旋转组件的一个端面和静止组件的一个端面贴合并形成密封面，密封面与主轴轴向垂直，在旋转组件的端面上设有流体动压槽。与现有技术相比，本申请的密封装置应用在透平机械上，可以实现轴承侧润滑油向干气密封的零泄漏，且对隔离气损耗较小。

A combined hydrodynamic post isolation seal for dry gas seal of Turbomachinery

【技术实现步骤摘要】
透平机械干气密封用组合式流体动压型后置隔离密封装置
本专利技术涉及机械密封
，具体涉及一种透平机械干气密封用组合式流体动压型后置隔离密封装置。
技术介绍
透平机械包括透平压缩机(如离心压缩机、轴流压缩机)与透平膨胀机，都是高速旋转设备，也是石油、化工等装置的核心关键设备。目前透平机械普遍采用干气密封，即干运转、气体润滑、非接触式机械密封，作为其轴端密封。不管是单端面干气密封、双端面干气密封、串联式干气密封、带中间迷宫的串联式干气密封，都需要采用后置隔离密封来隔离干气密封与轴承箱，防止轴承箱中润滑油因主轴的高速旋转而产生的润滑油气通过轴向扩散污染干气密封的外侧密封，导致干气密封失效。目前后置隔离密封常用的密封形式为非接触的迷宫密封(或称梳齿密封)和分瓣碳环密封。迷宫密封是通过节流降压来实现密封的，其优点是非接触，工作间隙大，可靠性高；但缺点是隔离气消耗量大，封堵轴承润滑油气的效果较差。分瓣碳环密封也是一种节流降压型密封，有接触式分瓣碳环密封和非接触式分瓣碳环密封，由于碳环密封的工作间隙相对于迷宫密封更小，其隔离气消耗量更小，其封堵轴承润滑油气的效果更好。但接触式碳环密封，在投用初期有一段时间的跑合期，跑合期碳环会有一定的磨损，磨损量和隔离气氮气的露点有关，露点越低，氮气越干，其磨损量越大。有时跑合期磨损下来的碳石墨粉沫可能会导致干气密封外侧密封的失效。非接触式碳环密封的静态泄漏量偏大，而且其隔离气的消耗量对碳环密封处的温度非常敏感。对于一些特殊的工况，如轴承离干气密封轴向距离太近；轴承排油口位置设计不合理；轴承进油压力过高；轴承箱回油口过小、回油流动不畅等，迷宫密封和碳环密封都可能存在隔离气短路现象，导致轴承润滑油或润滑油气进入干气密封的外侧密封，污染干气密封，引起干气密封的失效。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供密封效果好的透平机械干气密封用组合式流体动压型后置隔离密封装置。为了实现本专利技术之目的，本申请提供以下技术方案。在第一方面中，本申请提供一种透平机械干气密封用组合式流体动压型后置隔离密封装置，所述后置隔离密封装置位于所述透平机械中的干气密封组件和轴承箱之间，所述透平机械设有高速旋转的主轴，所述后置隔离密封装置包括碳环密封单元以及流体动压型密封单元，其中，所述碳环密封单元设置在干气密封组件和流体动压型密封单元之间，所述流体动压型密封单元包括旋转组件和静止组件，所述主轴上设有锁母，其中，所述旋转组件的两端分别被锁母以及干气密封组件的旋转部分夹持，且所述旋转组件套设在主轴外侧，并随着主轴高速旋转，所述静止组件环绕所述主轴布置，且和所述透平机械的壳体固定，所述旋转组件的一个端面和所述静止组件的一个端面贴合并形成密封面，所述密封面与主轴轴向垂直，在所述旋转组件的端面上设有流体动压槽。在本申请中，当透平机高速旋转时，隔离气分成两股，一股进入碳环密封单元中隔离干气密封中外侧密封的泄漏，另一股进入流体动压型密封单元中，此时，所述旋转组件在锁母及干气密封组件的旋转部分夹持下，随着主轴一起高速旋转，由于所述旋转组件与所述静止组件接触的端面上设有流体动压槽，因此旋转组件高速旋转时，会在所述旋转组件和所述静止组件之间(即密封面)形成一层微米级的气膜，对密封面起着润滑和隔离的作用，实现密封的非接触运转。由于透平机械的转速非常高，密封面这层极薄的气膜刚度非常大，能有效地隔离轴承侧的润滑油气，即使隔离气的供气压力低于轴承侧的油气压力，也能保证轴承侧润滑油气向干气密封的零泄漏，从而保证干气密封长周期稳定运转。在本申请中描述的干气密封组件的旋转部分可以为干气密封组件的压紧套等部件，根据实际设备的不同可进行选择，均为现有技术。在第一方面的一种优选方案中，所述旋转组件包括动环、轴套和压紧套，所述轴套、压紧套均呈环状且均套设在所述主轴外部，其中，所述轴套与压紧套通过内六角螺钉固定，所述轴套的尾端与锁母抵接，所述压紧套的前端与干气密封组件的旋转部分抵接，所述动环通过传动销与所述轴套固定并同步转动。在第一方面的一种优选方案中，所述轴套包括同轴且一体化设置的第一环和第二环，所述第二环的尾端与锁母抵接，第二环的前端与第一环的尾端一体化连接，所述动环的尾端与第二环的前端贴合，通过所述传动销进行传动，通过密封圈密封，所述动环的内缘与所述第一环的外缘抵接。在第一方面的一种优选方案中，所述压紧套的尾端且与主轴接触处设有一凹槽，所述第一环的前端插入凹槽中且与槽壁抵接，所述凹槽的槽底通过内六角螺钉与所述第一环的前端固定，所述压紧套的尾端与所述动环的前端抵接。在第一方面的一种优选方案中，所述动环的内缘与所述第一环的外缘之间设有定心波纹带。由于动环在工作时处于高速旋转的状态，因此非常小的偏心都会造成附加的振动，从而影响整个设备的动力学性能。本申请在动环和第一环之间加入定心波纹带，可以消除两者之间的缝隙，从而保证动环与主轴同轴心，确保其运行稳定性。优选的，定心波纹带为市售的高合金材料公差带。在第一方面的一种优选方案中，所述轴套与主轴之间设有O型圈。在第一方面的一种优选方案中，所述动环前端的端面通过喷涂或堆焊的方式附着一层耐磨层，并在所述耐磨层内侧设置环状的流体动压槽，所述流体动压槽为单向旋转的槽型或双向旋转的槽型，所述单向旋转的槽型包括圆弧槽、螺旋槽等，所述双向旋转的槽型包括U型槽、T型槽等。旋转件基体材料优先推荐高强度的沉淀硬化不锈钢，对于转速不是很高的工况可以选用马氏体不锈钢或双相钢；耐磨层可以是超音速火焰喷涂的硬质合金，也可以是表面堆焊的硬质合金。在第一方面的一种优选方案中，所述耐磨层的外侧为无槽的坝区。在第一方面的一种优选方案中，所述流体动压槽的槽深为3～20μm。在第一方面的一种优选方案中，位于外侧的所述坝区的径向宽度为所述密封面宽度的0.2～0.7。当坝区的宽度太小，流体动压槽形成的气膜过厚，隔离气容易越过坝区向外泄漏，从而降低密封的性能；当坝区宽度太大，意味着流体动压槽的径向宽度小，不易形成气膜，也会影响密封的使用寿命和性能。在第一方面的一种优选方案中，所述静止组件包括弹簧座、弹簧、推环和静环，所述弹簧座通过内六角螺钉与壳体固定；所述静环尾端的端面与动环前端的端面贴合并并形成密封面，所述推环的前端与弹簧的后端贴合，所述弹簧的前端与所述弹簧座上的弹簧孔底部端面贴合。在所述推环、静环与弹簧座配合处设有密封圈。依靠弹簧的轴向压紧力和隔离气的气体压力来实现静环端面与动环端面的贴合。更优选的，静环的材料为优质浸树脂碳石墨或浸锑碳石墨。在第一方面的一种优选方案中，所述弹簧座内设有隔离气通道，隔离气通过隔离通道进入所述静环的内径处。。弹簧座隔离气通道出来的隔离气被分成两股，其中一股进入静环内径与压紧套外径之间的腔室，然后进入流体动压槽中，利用流体动压槽产生的流体动压效应，将内径处的隔离气向外泵送，从而在密封面间形成一层微米量级的气膜，对密封面起着润滑和隔离的作用，实现密封的非接触运转。在第一方面的一种优选方案中，所述弹本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种透平机械干气密封用组合式流体动压型后置隔离密封装置，所述后置隔离密封装置设置在所述透平机械中的干气密封组件和轴承箱之间，所述透平机械设有高速旋转的主轴，其特征在于，所述后置隔离密封装置包括碳环密封单元以及流体动压型密封单元，其中，所述碳环密封单元设置在干气密封组件和流体动压型密封单元之间，所述流体动压型密封单元包括旋转组件和静止组件，所述主轴上设有锁母，其中，所述旋转组件的两端分别被锁母以及干气密封组件的旋转部分夹持，且所述旋转组件套设在主轴外侧，并随着主轴高速旋转，所述静止组件环绕所述主轴布置，且和所述透平机械的壳体固定，所述旋转组件的一个端面和所述静止组件的一个端面贴合并形成密封面，所述密封面与主轴轴向垂直，在所述旋转组件的端面上设有流体动压槽。/n

【技术特征摘要】
1.一种透平机械干气密封用组合式流体动压型后置隔离密封装置，所述后置隔离密封装置设置在所述透平机械中的干气密封组件和轴承箱之间，所述透平机械设有高速旋转的主轴，其特征在于，所述后置隔离密封装置包括碳环密封单元以及流体动压型密封单元，其中，所述碳环密封单元设置在干气密封组件和流体动压型密封单元之间，所述流体动压型密封单元包括旋转组件和静止组件，所述主轴上设有锁母，其中，所述旋转组件的两端分别被锁母以及干气密封组件的旋转部分夹持，且所述旋转组件套设在主轴外侧，并随着主轴高速旋转，所述静止组件环绕所述主轴布置，且和所述透平机械的壳体固定，所述旋转组件的一个端面和所述静止组件的一个端面贴合并形成密封面，所述密封面与主轴轴向垂直，在所述旋转组件的端面上设有流体动压槽。


2.如权利要求1所述的透平机械干气密封用组合式流体动压型后置隔离密封装置，其特征在于，所述旋转组件包括动环、轴套和压紧套，所述轴套、压紧套均呈环状且均套设在所述主轴外部，其中，所述轴套与压紧套通过内六角螺钉固定，所述轴套的尾端与锁母抵接，所述压紧套的前端与干气密封组件的旋转部分抵接，所述动环通过传动销与所述轴套固定并同步转动。


3.如权利要求2所述的透平机械干气密封用组合式流体动压型后置隔离密封装置，其特征在于，所述轴套包括同轴且一体化设置的第一环和第二环，所述第二环的尾端与锁母抵接，第二环的前端与第一环的尾端一体化连接，所述动环的尾端与第二环的前端通过所述传动销固定，所述动环的内缘与所述第一环的外缘抵接；
所述压紧套的尾端且与主轴接触处设有一凹槽，所述第一环的前端插入凹槽中且与槽壁抵接，所述凹槽的槽底通过内六角螺钉与所述第一环的前端固定，所述压紧套的尾端与所述动环的前端抵接；
所述动环的内径与所述第一环的外缘之间设有定心波纹带；
所述轴套与主轴之间设有O型圈。


4.如权利要求3所述的透平机械干气密封用组合式流体动压型后置隔离密封装置，其特征在于，所述动环前端的端面通过喷涂或堆焊的方式附着一层耐磨层，并在所述耐磨层内侧设置环状的流体动压槽，所述流体动压槽为单...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨惠霞，陈嘉懿，张小明，郑毅，
申请(专利权)人：上海好米密封科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31