透平多級氣封結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了透平多級氣封結(jié)構(gòu)，包括殼體以及穿過殼體的軸，軸上連接有葉輪，其中：葉輪的后端一體成型有平衡盤，平衡盤與殼體之間設(shè)置有階梯密封件，階梯密封件上形成有梳齒部，梳齒部由若干個密封齒組成，密封齒穿過隔離間隙與平衡盤抵觸密封配合，且相鄰密封齒之間的空間形成密封腔，梳齒部中部形成有中壓間隙，中壓間隙通過階梯密封件中開設(shè)的中壓連通腔與中壓引氣管連通，中壓引氣管引出的氣壓高于低壓間隙氣壓且低于高壓間隙氣壓。本實(shí)用新型具有多級氣封、氣封效果好、組裝方便簡單、介質(zhì)不易泄露的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】透平多級氣封結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及向心透平或離心壓氣機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種透平多級氣封結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]懸臂支撐的向心透平和離心壓氣機(jī)工作轉(zhuǎn)速高，壓比大，殼體均為整體蝸形結(jié)構(gòu)，無中分面。從裝配方面考慮，如果主軸加工成梳齒式迷宮形式，則不平滑的主軸會極大的阻礙向心透平和離心壓氣機(jī)的組裝，因此，主軸不宜加工成梳齒式迷宮形式(圖3)。同時從轉(zhuǎn)子動力學(xué)方面要求懸臂端尺寸盡可能小，以提高轉(zhuǎn)子剛度，主軸較短的軸向尺寸導(dǎo)致多段迷宮密封布置困難(圖4)。葉輪工作面與輪盤背面壓差大，較短的軸向尺寸不能布置平衡活塞，導(dǎo)致推力軸承載荷過大，難以設(shè)計(jì)。
[0003]另外隨著工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展，越來越多的場所需要高壓力的離心壓氣機(jī)。設(shè)備殼體內(nèi)與外界環(huán)境之間的高壓差使得密封困難、介質(zhì)泄漏，葉輪過大的軸向力影響推力軸承的可靠性，限制了向心透平和壓氣機(jī)的應(yīng)用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上述技術(shù)現(xiàn)狀，而提供一種多級氣封、氣封效果好、組裝方便簡單、介質(zhì)不易泄露的透平多級氣封結(jié)構(gòu)。
[0005]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:
[0006]透平多級氣封結(jié)構(gòu)，包括殼體以及穿過殼體的軸，軸上連接有葉輪，其中:葉輪的后端一體成型有平衡盤，平衡盤與殼體之間設(shè)置有階梯密封件，階梯密封件一側(cè)與殼體密封固定連接，另一側(cè)與平衡盤之間設(shè)有隔離間隙，隔離間隙從葉輪的壓氣端延伸至平衡盤背著葉輪一側(cè)的盤中部，階梯密封件上形成有梳齒部，梳齒部由若干個密封齒組成，密封齒穿過隔離間隙與平衡盤抵觸密封配合，且相鄰密封齒之間的空間形成密封腔，梳齒部將隔離間隙分隔成兩部分:葉輪壓氣端一側(cè)的高壓間隙和背對葉輪的平衡盤一側(cè)的低壓間隙，低壓間隙連接有用于將低壓間隙與低氣壓連通的低壓引氣管，梳齒部中部形成有中壓間隙，中壓間隙通過階梯密封件中開設(shè)的中壓連通腔與中壓引氣管連通，中壓引氣管引出的氣壓高于低壓間隙氣壓且低于高壓間隙氣壓。
[0007]上述的軸與殼體之間設(shè)置有數(shù)道密封浮環(huán)，密封浮環(huán)與軸浮動密封配合，密封浮環(huán)與軸的間隙中設(shè)置有潤滑液。
[0008]上述的密封浮環(huán)的數(shù)量為三道，且等間距布設(shè)。
[0009]上述的梳齒部處的隔離間隙的直徑由高壓間隙向低壓間隙方向縮小。
[0010]上述的密封齒的齒高由高壓間隙向低壓間隙方向縮短。
[0011]上述的平衡盤與階梯密封件配合處伸出有盤凸體，密封齒的齒尖均壓設(shè)于盤凸體的上部。
[0012]上述的盤凸體的上部形成有數(shù)個臺階從而形成階梯狀平衡活塞，臺階由高壓間隙向低壓間隙方向逐級下降。
[0013]上述的中壓間隙與高壓間隙之間的密封齒數(shù)量多于中壓間隙與低壓間隙之間的密封齒數(shù)量。
[0014]上述的中壓連通腔由內(nèi)而外貫穿階梯密封件，階梯密封件外表面上設(shè)置有集氣環(huán)，集氣環(huán)與中壓連通腔連通，中壓引氣管連入集氣環(huán)中。
[0015]上述的中壓連通腔的數(shù)量為多個，等弧度均勻布設(shè)在階梯密封件中。
[0016]上述的殼體固定連接有呈環(huán)形間隙抱合在軸上密封體，密封浮環(huán)一端固定在密封體上，另一端與軸浮動密封配合。
[0017]上述的密封體包括有連接法蘭，連接法蘭位于殼體內(nèi)側(cè)，殼體通過連接法蘭與密封體固定連接。
[0018]上述的低壓引氣管與設(shè)備外部系統(tǒng)的低壓管網(wǎng)連通。
[0019]上述的低壓間隙位于梳齒部與密封浮環(huán)之間。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型葉輪的后端一體成型有平衡盤，減少高速旋轉(zhuǎn)件之間的連接件，結(jié)構(gòu)更緊湊；平衡盤與殼體之間設(shè)置有階梯密封件，階梯密封件一側(cè)與殼體密封固定連接，另一側(cè)伸出若干個密封齒與平衡盤抵觸密封配合，且相鄰密封齒之間的空間形成密封腔，這些密封腔組合起來形成了數(shù)道密封結(jié)構(gòu)，大大增加了密封效果。本實(shí)用新型梳齒部將隔離間隙分隔成兩部分:葉輪壓氣端一側(cè)的高壓間隙和背對葉輪的平衡盤一側(cè)的低壓間隙，梳齒部中部形成有中壓間隙。這樣設(shè)置的優(yōu)點(diǎn)在于在高壓間隙和低壓間隙之間設(shè)置了一個緩沖區(qū)，防止高壓間隙和低壓間隙之間過高的壓差使梳齒部密封效果下降，通過設(shè)置中壓間隙，使原本的梳齒部成為兩部分，密封結(jié)構(gòu)也被分為兩部分，中壓間隙與高壓間隙之間的密封齒數(shù)量多于中壓間隙與低壓間隙之間的密封齒數(shù)量，使得氣壓被較為合理地分?jǐn)?，提高了梳齒部密封效果。平衡盤上部形成有數(shù)個臺階體，沿氣壓壓力降低方向直徑逐漸減小，這種臺階式密封設(shè)計(jì)既避免了等直徑迷宮密封帶來的泄漏量大，又便于裝配。相應(yīng)地，為了與臺階式密封相匹配，密封齒的齒高也各不相同。階梯密封件外表面上設(shè)置有集氣環(huán)，集氣環(huán)與中壓連通腔連通，中壓引氣管連入集氣環(huán)中。通過設(shè)置集氣環(huán)，中壓引氣管與中壓連通腔的連接更方便簡單，降低組裝難度。軸與殼體之間設(shè)置有數(shù)道密封浮環(huán)，密封浮環(huán)與軸浮動密封配合，密封浮環(huán)與軸的間隙中設(shè)置有潤滑液。密封浮環(huán)可隨主軸在徑向移動，避免動靜摩擦導(dǎo)致異常振動。密封浮環(huán)與梳齒部之間的空腔即低壓間隙連接低壓引汽管，使該腔室壓力低于葉輪工作面壓力，抵消部分軸向推力，使葉輪總軸向力減小，同時讓低壓間隙與外界環(huán)境的壓力差減小，避免介質(zhì)泄漏。
[0021]本實(shí)用新型具有多級氣封、氣封效果好、組裝方便簡單、介質(zhì)不易泄露的優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是圖1中的A部放大圖。
[0024]圖3是梳齒式迷宮式密封結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4是多段迷宮密封結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026]以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0027]圖1至圖2所示為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3至圖4為【背景技術(shù)】中梳齒式迷宮式密封和多段迷宮密封示意圖。
[0028]其中的附圖標(biāo)記為:殼體1、軸2、葉輪21、平衡盤3、盤凸體31、平衡活塞32、階梯密封件4、梳齒部41、密封齒41a、密封腔41b、中壓連通腔42、集氣環(huán)43、隔離間隙5、高壓間隙51、低壓間隙52、中壓間隙53、低壓引氣管6、密封浮環(huán)7、密封體8、連接法蘭81、中壓引氣管9。
[0029]本實(shí)用新型的透平多級氣封結(jié)構(gòu)，包括殼體I以及穿過殼體I的軸2，軸2上連接有葉輪21，葉輪21的后端一體成型有平衡盤3，平衡盤3與殼體I之間設(shè)置有階梯密封件4，階梯密封件4 一側(cè)與殼體I密封固定連接，另一側(cè)與平衡盤3之間設(shè)有隔離間隙5，隔離間隙5從葉輪21的壓氣端延伸至平衡盤3背著葉輪21 —側(cè)的盤中部，階梯密封件4上形成有梳齒部41，梳齒部41由若干個密封齒41a組成，密封齒41a穿過隔離間隙5與平衡盤3抵觸密封配合，且相鄰密封齒41a之間的空間形成密封腔41b，梳齒部41將隔離間隙5分隔成兩部分:葉輪21壓氣端一側(cè)的高壓間隙51和背對葉輪21的平衡盤3 —側(cè)的低壓間隙52，低壓間隙52連接有用于將低壓間隙52與低氣壓連通的低壓引氣管6，梳齒部41中部形成有中壓間隙53，中壓間隙53通過階梯密封件4中開設(shè)的中壓連通腔42與中壓引氣管9連通，中壓引氣管9引出的氣壓高于低壓間隙52氣壓且低于高壓間隙51氣壓。
[0030]實(shí)施例中，軸2與殼體I之間設(shè)置有三道密封浮環(huán)7，等間距布設(shè)，密封浮環(huán)7與軸2浮動密封配合，密封浮環(huán)7與軸2的間隙中設(shè)置有潤滑液。
[0031]實(shí)施例中，梳齒部41處的隔離間隙5的直徑由高壓間隙51向低壓間隙52方向縮小。
[0032]實(shí)施例中，密封齒41a的齒高由高壓間隙51向低壓間隙52方向縮短。
[0033]實(shí)施例中，平衡盤3與階梯密封件4配合處伸出有盤凸體31，密封齒41a的齒尖均壓設(shè)于盤凸體31的上部。
[0034]實(shí)施例中，盤凸體31的上部形成有數(shù)個臺階從而形成階梯狀平衡活塞32，臺階由高壓間隙51向低壓間隙52方向逐級下降。
[0035]實(shí)施例中，中壓間隙53與高壓間隙51之間的密封齒41a數(shù)量多于中壓間隙53與低壓間隙52之間的密封齒41a數(shù)量。
[0036]實(shí)施例中，中壓連通腔42由內(nèi)而外貫穿階梯密封件4，階梯密封件4外表面上設(shè)置有集氣環(huán)43，集氣環(huán)43與中壓連通腔42連通，中壓引氣管9連入集氣環(huán)43中。
[0037]實(shí)施例中，中壓連通腔42的數(shù)量為多個，等弧度均勻布設(shè)在階梯密封件4中。
[0038]實(shí)施例中，殼體I固定連接有呈環(huán)形間隙抱合在軸2上密封體8，密封浮環(huán)7 —端固定在密封體8上，另一端與軸2浮動密封配合。
[0039]實(shí)施例中，密封體8包括有連接法蘭81，連接法蘭81位于殼體I內(nèi)側(cè)，殼體I通過連接法蘭81與密封體8固定連接。
[0040]實(shí)施例中，低壓引氣管6與設(shè)備外部系統(tǒng)的低壓管網(wǎng)連通。
[0041]實(shí)施例中，低壓間隙52位于梳齒部41與密封浮環(huán)7之間。
[0042]以離心壓氣機(jī)為例，軸2轉(zhuǎn)動帶動葉輪21，氣流被葉輪壓縮到高壓間隙51處，壓縮氣流會產(chǎn)生軸向推力，會極大的增加止推軸承的工作壓力，因此，要設(shè)置平衡盤3分擔(dān)一部分的軸向推力。本實(shí)用新型將平衡盤3與葉輪21鑄成一體件，直接略去了現(xiàn)有技術(shù)中平衡盤3與葉輪21之間的連接件，組裝更加簡單，結(jié)構(gòu)也更緊湊；本實(shí)用新型在密封上主要采用了兩種密封手段，一種是階梯密封，另一種是浮環(huán)密封，通過這兩種密封組合可以有效防止介質(zhì)泄漏。階梯密封包括有多個小的密封腔41b，將壓差逐步分解，在階梯密封中部形成的中壓間隙53可以作為緩沖區(qū)，中壓間隙53與高壓間隙51之間的密封齒41a數(shù)量多于中壓間隙53與低壓間隙42之間的密封齒41a的數(shù)量，使得氣壓被較為合理地分?jǐn)?，提高了階梯密封效果。浮環(huán)密封主要包括設(shè)置在殼體I與軸2之間的密封浮環(huán)7，密封浮環(huán)7可隨軸2在徑向移動，避免動靜摩擦導(dǎo)致異常振動；密封浮環(huán)7設(shè)置多道，可以避免介質(zhì)泄漏。階梯密封件4外表面上設(shè)置有集氣環(huán)43，集氣環(huán)43與中壓連通腔42連通，中壓引氣管9連入集氣環(huán)43中。通過設(shè)置集氣環(huán)43，中壓引氣管9與中壓連通腔42的連接更方便簡單，降低組裝難度。密封浮環(huán)7與梳齒部41之間的空腔即低壓間隙52連接低壓引氣管6，使該腔室壓力低于葉輪工作面壓力，抵消部分軸向推力，使葉輪總軸向力減小，同時讓低壓間隙52與外界環(huán)境的壓力差減小，避免介質(zhì)泄漏。
[0043]以上僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本實(shí)用新型思路下的技術(shù)方案均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾，應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.透平多級氣封結(jié)構(gòu)，包括殼體(I)以及穿過殼體(I)的軸(2)，所述的軸(2)上連接有葉輪(21)，其特征是:所述的葉輪(21)的后端一體成型有平衡盤(3)，所述的平衡盤(3)與殼體(I)之間設(shè)置有階梯密封件(4)，所述的階梯密封件(4) 一側(cè)與殼體(I)密封固定連接，另一側(cè)與平衡盤⑶之間設(shè)有隔離間隙(5)，所述的隔離間隙(5)從葉輪(21)的壓氣端延伸至平衡盤(3)背著葉輪(21) —側(cè)的盤中部，所述的階梯密封件(4)上形成有梳齒部(41)，所述的梳齒部(41)由若干個密封齒(41a)組成，所述的密封齒(41a)穿過隔離間隙(5)與平衡盤(3)抵觸密封配合，且相鄰密封齒(41a)之間的空間形成密封腔(41b)，所述的梳齒部(41)將隔離間隙(5)分隔成兩部分:葉輪(21)壓氣端一側(cè)的高壓間隙(51)和背對葉輪(21)的平衡盤(3) —側(cè)的低壓間隙(52)，所述的低壓間隙(52)連接有用于將低壓間隙(52)與低氣壓連通的低壓引氣管(6)，所述的梳齒部(41)中部形成有中壓間隙(53)，所述的中壓間隙(53)通過階梯密封件(4)中開設(shè)的中壓連通腔(42)與中壓引氣管(9)連通，所述的中壓引氣管(9)引出的氣壓高于低壓間隙(52)氣壓且低于高壓間隙(51)氣壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透平多級氣封結(jié)構(gòu)，其特征是:所述的軸(2)與殼體(I)之間設(shè)置有數(shù)道密封浮環(huán)(7)，所述的密封浮環(huán)(7)與軸(2)浮動密封配合，所述的密封浮環(huán)(7)與軸(2)的間隙中設(shè)置有潤滑液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的透平多級氣封結(jié)構(gòu)，其特征是:所述的密封浮環(huán)(7)的數(shù)量為三道，且等間距布設(shè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透平多級氣封結(jié)構(gòu)，其特征是:所述的梳齒部(41)處的隔離間隙(5)的直徑由高壓間隙(51)向低壓間隙(52)方向縮小。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的透平多級氣封結(jié)構(gòu)，其特征是:所述的密封齒(41a)的齒高由高壓間隙(51)向低壓間隙(52)方向縮短。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的透平多級氣封結(jié)構(gòu)，其特征是:所述的平衡盤(3)與階梯密封件(4)配合處伸出有盤凸體(31)，所述的密封齒(41a)的齒尖均壓設(shè)于盤凸體(31)的上部。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的透平多級氣封結(jié)構(gòu)，其特征是:所述的盤凸體(31)的上部形成有數(shù)個臺階從而形成階梯狀平衡活塞(32)，所述的臺階由高壓間隙(51)向低壓間隙(52)方向逐級下降。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透平多級氣封結(jié)構(gòu)，其特征是:所述的中壓間隙(53)與高壓間隙(51)之間的密封齒(41a)數(shù)量多于中壓間隙(53)與低壓間隙(52)之間的密封齒(41a)數(shù)量。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透平多級氣封結(jié)構(gòu)，其特征是:所述的中壓連通腔(42)由內(nèi)而外貫穿階梯密封件(4)，所述的階梯密封件(4)外表面上設(shè)置有集氣環(huán)(43)，所述的集氣環(huán)(43)與中壓連通腔(42)連通，所述的中壓引氣管(9)連入集氣環(huán)(43)中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的透平多級氣封結(jié)構(gòu)，其特征是:所述的中壓連通腔(42)的數(shù)量為多個，等弧度均勻布設(shè)在階梯密封件(4)中。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的透平多級氣封結(jié)構(gòu)，其特征是:所述的殼體(I)固定連接有呈環(huán)形間隙抱合在軸(2)上密封體(8)，所述的密封浮環(huán)(7) —端固定在密封體(8)上，另一端與軸(2)浮動密封配合。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的透平多級氣封結(jié)構(gòu)，其特征是:所述的密封體(8)包括有連接法蘭(81)，所述的連接法蘭(81)位于殼體(I)內(nèi)側(cè)，所述的殼體(I)通過連接法蘭(81)與密封體(8)固定連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透平多級氣封結(jié)構(gòu)，其特征是:所述的低壓引氣管(6)與設(shè)備外部系統(tǒng)的低壓管網(wǎng)連通。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的透平多級氣封結(jié)構(gòu)，其特征是:所述的低壓間隙(52)位于梳齒部(41)與密封浮環(huán)(7)之間。
【文檔編號】F01D11/00GK204002939SQ201420414030
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】馮明飛, 鄭曉宗, 周平 申請人:江蘇金通靈流體機(jī)械科技股份有限公司