径向环形混合式密封制造技术

本实用新型专利技术公开了一种径向环形混合式密封，包括：转子及套设在转子上的密封套，在密封套上设有压力腔排气孔和压力腔进气孔，在所述的密封套内设置有调节板和波纹节，所述的波纹节的一端固定在密封套上，波纹节的另一端与所述的调节板连接，调节板与密封套之间形成了压力腔，其特征在于，在所述的转子上设置有蜂窝密封盘，该蜂窝密封盘位于所述的调节板中间，调节板与蜂窝密封盘之间形成了密封腔。径向环形混合式密封将气体的轴向流动改为径向流动，消除了轴向螺旋形流动，设置了蜂窝密封盘，泄漏量比一般密封有较大改善，密封间隙有很好的自适应调整能力，密封使用寿命较长，密封内气流激振力明显减小，气流激振问题得到很大改善。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种应用于旋转机械中的密封型式，尤其涉及一种用于旋转机械的径向环形混合式密封。
技术介绍
目前，减少密封泄漏量和提高密封耐磨性一直是人们关注的焦点，这两点可以看成是密封的静力特性(增效)。近年来，密封动力特性(减振)得到了国内外越来越多的重视。 这是因为，随着工作参数的提高，密封内流体所产生的激振力越来越大，对机组安全运行所带来的危害也越来越大。为此人们在传统疏齿密封的基础上，通过改变密封本身的结构提出了蜂窝、刷式、反旋流、阻尼、螺旋槽、阶梯、混合等新型密封型式，取得了一定的效果。但密封结构型式越来越复杂，而泄漏量和耐磨性之间的矛盾并没有得到很好解决。为了解决密封耐磨性与泄漏量之间的矛盾，上世纪90年代，美国提出可调密封概念，其主要思想是引入一股气流到密封背部，通过改变气体压力来改变动静间隙。1990年，美国GE公司研发了正压密封，通过引入高压蒸汽来手动控制密封块的开合。1995年，日本东芝公司提出了采用压力波纹管控制的可调密封。近几年，还有人提出各种密封间隙调整控制方法。上述密封可以统一看作是“轴向密封”，虽然机理不完全相同，但本质上都属于“轴向密封”，即沿转子轴线方向布置若干组(对)密封，通过逐级减压来达到密封效果。对于“轴向密封”而言，主要存在以下几个问题(1)螺旋形流动，在流体沿轴向泄漏流动和转子高速旋转的共同作用下，密封腔内不可避免地会出现螺旋形流动现象，这正是目前所公认的气流激振力主要来源；(2)预旋对流体激振力影响大，旋转机械密封进口处会出现预旋，预旋会加大螺旋形流动现象，从而产生较大的气流激振力；(3)泄漏量和耐磨性之间存在矛盾；(4)密封间隙自适应调整困难，轴向布置的密封，间隙调整需要在周向上进行，要求密封块能够自如地“扩张”和“收缩”，这给密封间隙自适应调整带来了很大困难。实践表明，这类密封特别容易出现密封卡涩故障。由于以上问题的存在，气流激振问题不可能得到根本解决。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提出一种消除气流激振的径向环形混合式密封。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种径向环形混合式密封，包括转子及套设在转子上的密封套，在密封套上设有压力腔排气孔和压力腔进气孔，在所述的密封套内设置有调节板和波纹节，所述的波纹节的一端固定在密封套上，波纹节的另一端与所述的调节板连接，调节板与密封套之间形成了压力腔，其特征在于，在所述的转子上设置有蜂窝密封盘，该蜂窝密封盘位于所述的调节板中间，调节板与蜂窝密封盘之间形成了密封腔。在所述的密封套与调节板之间还设置有支撑弹簧。在调节板上设有环形密封齿，且该环形密封齿位于蜂窝密封盘与调节板之间，在调节板上设有加速度传感器。与现有技术相比，本技术提出的径向环形混合式密封的有益效果如下(1)结构简单，任何固定式密封都可据此改变为相应的径向环形混合式密封；(2)除了传统密封现有能量耗散机理外，设置了蜂窝密封盘，此过程中会形成多个漩涡，能量耗散大，湍流增阻效果明显，泄漏量也因此而较常规密封小。通过前期数值模拟计算结果，径向环形混合式密封比传统梳齿密封减少泄漏量30% 50%。(3)密封间隙调节方便，避免动静碰磨，通过设置在调节板上的加速度传感器及密封套上的进排气压力调节孔，可以监测摩擦故障，并通过改变压力腔内的压力可以方便地调整调节板与蜂窝密封盘之间的间隙，动静间隙可以达到最优。(4)因为蜂窝密封盘的存在，密封内气流螺旋形流动被切断，并且该密封间隙方向垂直于主要振动方向，对轴的径向动静偏心不敏感，气流激振问题得到大大改善，接近消除。附图说明图1是径向环形混合式密封结构图；图2是径向环形混合式密封示意图；图3是径向环形混合式密封气流激振力分析示意图；图中，1是气流进口，2是径向环形密封齿，3是加速度传感器，4是支撑弹簧，5是调节板，6是轴向密封齿，7是密封腔，8是波纹节，9是压力腔，10是蜂窝密封盘，11是气流出口，12是转子，13是密封套，14是压力腔排气孔，15是压力腔进气孔。具体实施方式一种径向环形混合式密封，包括转子12及套设在转子12上的密封套13，在密封套13内设有调节板5，调节板5通过安装在密封套13内的波纹节8和支撑弹簧4与密封套 13相连，调节板5与密封套13之间形成了压力腔9，调节板5与安装在转子12上的蜂窝密封盘10之间形成了密封腔7，在调节板5上设有环形密封齿2且环形密封齿2位于蜂窝密封盘10与调节板5之间，在调节板5上设有加速度传感器3，在密封套13上设有压力腔排气孔14和压力腔进气孔15。图1所示，在转轴上设计了蜂窝密封盘，即在盘面上设置蜂窝孔。密封盘两侧各有一个调节板，调节板上安装了数组直径不等的环形密封，环形密封与蜂窝密封盘之间的间隙可以方便地通过调节压力腔内压力来调节，并通过设在调节板上的加速度传感器来判断是否发生碰磨，若出现摩擦现象，则可以通过调节压力腔进气孔开度来减小压力腔压力，增大间隙，避免摩擦，动静间隙可以达到最优。沿径向布置的环形密封齿与蜂窝密封盘组合形成的混合密封能有效减少旋转机械(如汽轮机、压缩机等)中密封的泄漏量，并能大幅提高密封抗气流激振能力，达到增效减振效果。如图3所示，在蜂窝密封盘阻隔下，新密封内气体主要沿径向流动，气流泄漏过程中被蜂窝密封盘阻碍，并在蜂窝内形成大量的漩涡，增大了耗散效应，并避免了气流沿轴向螺旋流动现象。转子振动方向(X方向和y方向)与密封间隙调整方向(Z方向)垂直，因此转子振动及偏心对密封性能影响很小，密封腔内压力对转子作用主要沿轴向，密封盘两侧气体流动方向相反，两侧气流力可以部分抵消，因此，气流激振力会很小，气流激振力产生的主要原因得以消除。本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种径向环形混合式密封，包括：转子（１２）及套设在转子（１２）上的密封套（１３），在密封套（１３）上设有压力腔排气孔（１４）和压力腔进气孔（１５），在所述的密封套（１３）内设置有调节板（５）和波纹节（８），所述的波纹节（８）的一端固定在密封套上，波纹节（８）的另一端与所述的调节板（５）连接，调节板（５）与密封套（１３）之间形成了压力腔（９），其特征在于，在所述的转子（１２）上设置有蜂窝密封盘（１０），该蜂窝密封盘（１０）位于所述的调节板（５）中间，调节板（５）与蜂窝密封盘（１０）之间形成了密封腔（７）。

【技术特征摘要】
1.一种径向环形混合式密封，包括转子(12)及套设在转子(12)上的密封套(13)，在密封套(13)上设有压力腔排气孔(14)和压力腔进气孔(15)，在所述的密封套(13)内设置有调节板(5)和波纹节(8)，所述的波纹节(8)的一端固定在密封套上，波纹节(8)的另一端与所述的调节板(5)连接，调节板(5)与密封套(13)之间形成了压力腔(9)，其特征在于，在所述的转子(12)上设置有蜂窝密封盘(10)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建刚，张万福，曹浩，郭瑞，孙丹，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：实用新型
国别省市：84