本發(fā)明涉及新能源發(fā)電機(jī)組機(jī)械密封的，具體涉及一種適用于氫能源發(fā)電機(jī)組軸端密封的新型箔片密封裝置。

背景技術(shù)：

1、氫能源發(fā)電被認(rèn)為是未來清潔能源發(fā)電的重要方向之一。氫能發(fā)電的基本原理是利用氫氣和氧氣在催化劑的作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電能和水。這個(gè)過程發(fā)生在燃料電池中，其中氫氣在陽極催化劑的作用下氧化，產(chǎn)生電子和質(zhì)子。氧氣在陰極催化劑的作用下還原，與電子和質(zhì)子結(jié)合生成水。電能則在外電路中傳遞，供設(shè)備使用。氫能發(fā)電具有高效、清潔、安全、持久等特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于交通、便攜式電源、固定式發(fā)電等領(lǐng)域。然而，由于氫氣分子尺寸小和滲透性高，在高速旋轉(zhuǎn)的發(fā)電機(jī)組軸端容易發(fā)生泄漏，加之軸端密封效果不佳，會導(dǎo)致能量損失和安全隱患。

2、因此，本發(fā)明提出了一種適用于氫能源發(fā)電機(jī)組軸端密封的新型箔片密封裝置，可以有效地阻止氫氣的泄漏，并提高密封效果和耐久性。該項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)和推廣應(yīng)用將進(jìn)一步推動氫能源發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)可持續(xù)能源的利用和環(huán)境保護(hù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種適用于氫能源發(fā)電機(jī)組軸端密封的新型箔片密封裝置，要解決的技術(shù)問題之一是在現(xiàn)有氫能源發(fā)電機(jī)組軸端密封效果不佳，造成氫氣能源的泄漏，不僅極大地降低了整機(jī)發(fā)電效率，而且對環(huán)境具有一定的威脅。

2、本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、針對現(xiàn)有氫能源發(fā)電機(jī)組軸端密封效果不佳，易造成氫氣能源泄漏的問題，本發(fā)明提出一種適用于氫能源發(fā)電機(jī)組軸端密封的新型箔片密封裝置，氫能源發(fā)電機(jī)組包括旋轉(zhuǎn)軸，箔片密封裝置包括套在旋轉(zhuǎn)軸上的密封腔體、套在旋轉(zhuǎn)軸上壓緊中間密封腔體的壓緊端蓋、墊于密封腔體與壓緊端蓋之間的彈性墊圈、套于旋轉(zhuǎn)軸上且嵌在密封腔體與旋轉(zhuǎn)軸之間的箔片密封組，以及處于壓緊端蓋與密封腔體之間設(shè)有套在旋轉(zhuǎn)軸上的輔助密封組，輔助密封組與密封腔體之間利用螺釘可拆卸連接。其中密封腔體、壓緊端蓋、彈性墊圈的結(jié)構(gòu)和性能等為本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的現(xiàn)有技術(shù)，軸端氫氣在箔片密封組以及輔助密封組的協(xié)調(diào)配合下達(dá)到低泄漏的效果。

4、進(jìn)一步的，所述箔片密封組主要由從內(nèi)至外依次覆蓋著的底層平箔片、二層波箔片、過渡平箔片以及頂層波箔片組成，底層平箔片、二層波箔片、過渡平箔片以及頂層波箔片為非封閉式圓柱結(jié)構(gòu)，沿著軸向方向開設(shè)一條卡接縫，沿著卡接縫方向設(shè)有徑向外展的凸起，凸起緊鄰于卡接縫，底層平箔片、二層波箔片、過渡平箔片、頂層波箔片依靠凸起相互卡接而層層扣合在一起。各個(gè)組件相互固定配合，依靠不同的形變實(shí)現(xiàn)裝置主密封的作用。箔片密封組通過開設(shè)的凹槽或凸起結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)固定，防止在工作過程中出現(xiàn)松動、干涉等不良現(xiàn)象，保證裝置的密封性能。

5、進(jìn)一步的，所述底層平箔片的凸起為直線形，所述二層波箔片的凸起上形成l形卡槽，所述底層平箔片的凸起插入l形卡槽內(nèi)配合連接。

6、進(jìn)一步的，所述過渡平箔片的凸起整體為直線形，在內(nèi)部設(shè)有內(nèi)嵌槽，二層波箔片的凸起插入內(nèi)嵌槽內(nèi)配合連接。

7、進(jìn)一步的，所述頂層波箔片的凸起為“┐”字形，設(shè)有與過渡平箔片的配合連接的垂直槽。實(shí)現(xiàn)密封組件的軸向固定，在徑向上易于安裝拆卸。

8、進(jìn)一步的，在底層平箔片內(nèi)環(huán)側(cè)周向均勻設(shè)有微米級的凹槽。凹槽形式不作出規(guī)定，可為一字槽、螺旋槽、人字槽等形式。

9、進(jìn)一步的，所述二層波箔片的形狀為若干個(gè)內(nèi)凹扇形部件首尾相接而一體化構(gòu)成，卡接縫和凸起設(shè)置于其中一個(gè)內(nèi)凹扇形部件上，在二層波箔片上沿著軸向方向等間距開設(shè)有萊羅三角形孔與橢圓孔，萊羅三角形孔與橢圓孔間隔交叉布置，除開帶有卡接縫和凸起的其他內(nèi)凹扇形部件為間斷式結(jié)構(gòu)，沿著軸向方向其表面沿周向進(jìn)行一定量的切除。

10、進(jìn)一步的，所述頂層波箔片的形狀為若干個(gè)內(nèi)凹扇形部件首尾相接而一體化構(gòu)成，卡接縫和凸起設(shè)置于其中一個(gè)內(nèi)凹扇形部件上，在頂層波箔片上沿著軸向方向等間距開設(shè)有橢圓孔，除開帶有卡接縫和凸起的其他內(nèi)凹扇形部件為間斷式結(jié)構(gòu)，沿著軸向方向其表面沿周向進(jìn)行一定量的切除。

11、進(jìn)一步的，所述輔助密封組主要由多層圓周指尖密封片組成，圓周指尖密封片的內(nèi)徑與底層平箔片的內(nèi)徑相同，圓周指尖密封片的表面沿著圓周方向設(shè)有交錯(cuò)排列的溝槽間隙，溝槽間隙由曲線與直線組合的方式構(gòu)成，但其數(shù)量及尺寸不一，以此實(shí)現(xiàn)交錯(cuò)排列。各圓周指尖密封片相互固定配合實(shí)現(xiàn)輔助密封的作用，進(jìn)一步減小軸端氫氣泄漏。另外，其內(nèi)徑與底層平箔片內(nèi)徑相同且接觸面緊密貼合，阻斷氫氣沿軸端泄漏，迫使其沿開設(shè)的溝槽間隙流動，但由于多層圓周指尖密封片的交錯(cuò)排列，再次阻斷了氣體周向泄漏，最大程度地減小氣體軸端泄漏。

12、進(jìn)一步的，所述密封腔體的內(nèi)環(huán)側(cè)沿著軸向方向開設(shè)有一溝槽，頂層波箔片的凸起插入溝槽內(nèi)配合連接。

13、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：1、該密封裝置可以有效地阻止氫氣的泄漏，并改善密封效果和耐久性，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、運(yùn)行可靠等特點(diǎn)。

14、2.各箔片由薄而柔軟的金屬片壓彎而成，保證了結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，起到了提供密封和隔離下層箔片的效果。

15、3.其底層平箔片在內(nèi)環(huán)側(cè)周向設(shè)有若干微米級的凹槽，當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，由微槽產(chǎn)生的動壓效應(yīng)和楔形效應(yīng)，在旋轉(zhuǎn)軸與凹槽間形成一層微米級的剛性氣膜，增加了原有軸端密封效果。

16、4.各波箔片截面采用拱形形式，利用其特殊的幾何形狀和受力特點(diǎn)，能夠有效地分散和承受外部荷載，提供了穩(wěn)定可靠的結(jié)構(gòu)支撐；通過對其表面沿周向進(jìn)行一定量的切除，在受力時(shí)，各波箔片不僅會發(fā)生軸向變形，還能產(chǎn)生一定程度的軸向變形，實(shí)現(xiàn)多自由度下的密封性能效果。

17、5.腔體、端蓋連接件之間添加彈性墊圈，不僅提供了可靠的密封效果，同時(shí)能夠緩沖和減震作用，為裝置正常運(yùn)行和可靠性提供了重要的保障。

18、6.各組件均為可拆卸組件，以便于更換損壞的箔片或進(jìn)行清潔。

技術(shù)特征：

1.適用于氫能源發(fā)電機(jī)組軸端密封的新型箔片密封裝置，氫能源發(fā)電機(jī)組包括旋轉(zhuǎn)軸（1），其特征在于：箔片密封裝置包括

2.根據(jù)權(quán)利1所述的適用于氫能源發(fā)電機(jī)組軸端密封的新型箔片密封裝置，其特征在于，所述箔片密封組（2）主要由從內(nèi)至外依次覆蓋著的底層平箔片（21）、二層波箔片（22）、過渡平箔片（23）以及頂層波箔片（24）組成，

3.根據(jù)權(quán)利2所述的適用于氫能源發(fā)電機(jī)組軸端密封的新型箔片密封裝置，其特征在于，所述底層平箔片（21）的凸起為直線形，所述二層波箔片（22）的凸起上形成l形卡槽（221），所述底層平箔片（21）的凸起插入l形卡槽（221）內(nèi)配合連接。

4.根據(jù)權(quán)利3所述的適用于氫能源發(fā)電機(jī)組軸端密封的新型箔片密封裝置，其特征在于，所述過渡平箔片（23）的凸起整體為直線形，在內(nèi)部設(shè)有內(nèi)嵌槽（231），二層波箔片（22）的凸起插入內(nèi)嵌槽（231）內(nèi)配合連接。

5.根據(jù)權(quán)利4所述的適用于氫能源發(fā)電機(jī)組軸端密封的新型箔片密封裝置，其特征在于，所述頂層波箔片（24）的凸起為“┐”字形，設(shè)有與過渡平箔片（23）的配合連接的垂直槽（241）。

6.根據(jù)權(quán)利3所述的適用于氫能源發(fā)電機(jī)組軸端密封的新型箔片密封裝置，其特征在于，在底層平箔片（21）內(nèi)環(huán)側(cè)周向均勻設(shè)有微米級的凹槽（213）。

7.根據(jù)權(quán)利2所述的適用于氫能源發(fā)電機(jī)組軸端密封的新型箔片密封裝置，其特征在于，所述二層波箔片（22）的形狀為若干個(gè)內(nèi)凹扇形部件首尾相接而一體化構(gòu)成，卡接縫和凸起設(shè)置于其中一個(gè)內(nèi)凹扇形部件上，在二層波箔片（22）上沿著軸向方向等間距開設(shè)有萊羅三角形孔（222）與橢圓孔（223），萊羅三角形孔（222）與橢圓孔（223）間隔交叉布置，

8.根據(jù)權(quán)利5所述的適用于氫能源發(fā)電機(jī)組軸端密封的新型箔片密封裝置，其特征在于，所述頂層波箔片（24）的形狀為若干個(gè)內(nèi)凹扇形部件首尾相接而一體化構(gòu)成，卡接縫和凸起設(shè)置于其中一個(gè)內(nèi)凹扇形部件上，在頂層波箔片（24）上沿著軸向方向等間距開設(shè)有橢圓孔，

9.根據(jù)權(quán)利1所述的適用于氫能源發(fā)電機(jī)組軸端密封的新型箔片密封裝置，其特征在于，所述輔助密封組（5）主要由多層圓周指尖密封片（51）組成，圓周指尖密封片的內(nèi)徑與底層平箔片（21）的內(nèi)徑相同，圓周指尖密封片（51）的表面沿著圓周方向設(shè)有交錯(cuò)排列的溝槽間隙（511），溝槽間隙（511）由曲線與直線組合的方式構(gòu)成。

10.根據(jù)權(quán)利5所述的適用于氫能源發(fā)電機(jī)組軸端密封的新型箔片密封裝置，其特征在于，所述密封腔體?。?1）和密封腔體ⅱ（42）的內(nèi)環(huán)側(cè)沿著軸向方向開設(shè)有一溝槽（413），頂層波箔片（24）的凸起插入溝槽（413）內(nèi)配合連接。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及新能源發(fā)電機(jī)組機(jī)械密封的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于氫能源發(fā)電機(jī)組軸端密封的新型箔片密封裝置，箔片密封裝置包括套在旋轉(zhuǎn)軸上的密封腔體、套在旋轉(zhuǎn)軸上壓緊中間密封腔體的壓緊端蓋、墊于密封腔體與壓緊端蓋之間的彈性墊圈、套于旋轉(zhuǎn)軸上且嵌在密封腔體與旋轉(zhuǎn)軸之間的箔片密封組，以及處于壓緊端蓋與密封腔體之間設(shè)有套在旋轉(zhuǎn)軸上的輔助密封組，輔助密封組與密封腔體之間利用螺釘可拆卸連接。本技術(shù)方案可以有效地阻止氫氣的泄漏，并提高密封效果和耐久性。該項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)和推廣應(yīng)用將進(jìn)一步推動氫能源發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)可持續(xù)能源的利用和環(huán)境保護(hù)。

技術(shù)研發(fā)人員：王世鵬,丁雪興,張?zhí)m霞,張帥
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘭州理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9