專利名稱：徑向環(huán)形密封的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的密封型式，尤其涉及一種用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械 的徑向環(huán)形密封。
背景技術(shù)：
目前，泄漏量和耐磨性是密封設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮的因素，隨著工作介質(zhì)參數(shù)的不斷 提高，密封內(nèi)氣流激振力越來(lái)越大，氣流激振故障越來(lái)越突出，因此密封動(dòng)力特性也越來(lái)越 重要。為此人們?cè)趥鹘y(tǒng)疏齒密封的基礎(chǔ)上，通過(guò)改變密封本身的結(jié)構(gòu)提出了蜂窩、刷式、反 旋流、阻尼、螺旋槽、階梯、混合等新型密封型式，取得了一定的效果。但密封結(jié)構(gòu)型式越來(lái) 越復(fù)雜，而泄漏量和耐磨性之間的矛盾并沒(méi)有得到很好解決。為了解決密封耐磨性與泄漏 量之間的矛盾，上世紀(jì)90年代，美國(guó)提出可調(diào)密封概念，其主要思想是引入一股氣流到密 封背部，通過(guò)改變氣體壓力來(lái)改變動(dòng)靜間隙。1990年，美國(guó)GE公司研發(fā)了正壓密封，通過(guò)引 入高壓蒸汽來(lái)手動(dòng)控制密封塊的開合。1995年，日本東芝公司提出了采用壓力波紋管控制 的可調(diào)密封。近幾年，還有人提出各種密封間隙調(diào)整控制方法。上述型式的密封雖然機(jī)理 不完全相同，但本質(zhì)上都屬于軸向密封，即沿轉(zhuǎn)子軸線方向布置若干組(對(duì))密封，通過(guò)逐 級(jí)減壓來(lái)達(dá)到密封效果。對(duì)于軸向密封而言，在轉(zhuǎn)軸表面線速度的帶動(dòng)下，流體進(jìn)口端和出 口端不在同一圓周角度上，由此產(chǎn)生的螺旋形流動(dòng)正是產(chǎn)生氣流力的主要原因之一。因此， 氣流激振問(wèn)題也不可能得到根本解決。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提出一種增效減振的徑向環(huán)形密封。解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種徑向環(huán)形密封，包括轉(zhuǎn)子及套設(shè)在轉(zhuǎn)子上的密封套，在密封套內(nèi)設(shè)有密封 腔，在密封腔上滑動(dòng)連接有調(diào)節(jié)板，在密封腔上設(shè)有調(diào)節(jié)螺釘，所述調(diào)節(jié)螺釘?shù)囊欢俗鳛檎{(diào) 節(jié)端并位于密封套的外部，調(diào)節(jié)螺釘?shù)牧硪欢伺c所述調(diào)節(jié)板轉(zhuǎn)動(dòng)連接，在轉(zhuǎn)子上設(shè)有密封 盤，在調(diào)節(jié)板上設(shè)有環(huán)形密封齒且環(huán)形密封齒位于密封盤與所述調(diào)節(jié)板之間。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提出的徑向環(huán)形密封的有益效果如下(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，任何固定式密封都可據(jù)此改變?yōu)橄鄳?yīng)的徑向密封；(2)將密封沿軸向布置改為沿徑向布置。通過(guò)在轉(zhuǎn)軸上設(shè)置密封盤以及在密封盤 和密封套之間設(shè)置環(huán)形密封，氣流泄漏過(guò)程中被密封盤阻礙，減少了氣體軸向渦旋形流動(dòng) 現(xiàn)象；密封盤兩側(cè)氣體流動(dòng)方向相反，兩側(cè)氣流力可以部分抵消。因此，氣流激振力會(huì)很小。 數(shù)值模擬研究表明，安裝新型徑向環(huán)形密封軸系的穩(wěn)定性高于傳統(tǒng)密封軸系15%。(3)除了傳統(tǒng)密封現(xiàn)有能量耗散機(jī)理外，徑向環(huán)形密封氣體泄漏路徑上增加了 4 個(gè)90度的直角轉(zhuǎn)彎，此過(guò)程中會(huì)形成多個(gè)漩渦，能量耗散大，湍流增阻效果明顯，泄漏量也 因此而較常規(guī)密封小。通過(guò)前期CFD數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果，徑向環(huán)形密封比傳統(tǒng)梳齒密封減 少泄漏量30% 50%。[0010](4)密封間隙調(diào)節(jié)方便，動(dòng)靜間隙可以達(dá)到最優(yōu)。
圖1是徑向環(huán)形密封結(jié)構(gòu)圖；圖2是徑向環(huán)形密封示意圖；圖3是徑向環(huán)形密封氣流激振力分析示意圖；圖4是傳統(tǒng)密封速度流場(chǎng)分布；圖5是徑向環(huán)形密封速度場(chǎng)分布；圖6是徑向環(huán)形密封速度場(chǎng)局部放大圖。圖1中，1是密封套，2是調(diào)節(jié)螺釘，3是環(huán)形密封齒，4是氣流出口，5是轉(zhuǎn)子，6是 氣流入口，7是調(diào)節(jié)板，8是密封盤，9是密封腔。圖2中，1是密封套，2是調(diào)節(jié)螺釘，3是環(huán)形密封齒，4是氣流出口，5是轉(zhuǎn)子，6是 氣流入口，7是調(diào)節(jié)板，8是密封盤，9是密封腔。圖3中，6是氣流入口，4是氣流出口。圖5中，6是氣流入口，4是氣流出口，13是漩渦，11是直角轉(zhuǎn)彎，12是直角轉(zhuǎn)彎，14 是直角轉(zhuǎn)彎，15是直角轉(zhuǎn)彎。
具體實(shí)施方式
一種徑向環(huán)形密封，包括轉(zhuǎn)子5及套設(shè)在轉(zhuǎn)子5上的密封套1，在密封套1內(nèi)設(shè) 有密封腔9，在密封腔9上滑動(dòng)連接有調(diào)節(jié)板7，在密封腔9上設(shè)有調(diào)節(jié)螺釘2，所述調(diào)節(jié)螺 釘2的一端作為調(diào)節(jié)端并位于密封套1的外部，調(diào)節(jié)螺釘2的另一端與所述調(diào)節(jié)板7轉(zhuǎn)動(dòng) 連接，在轉(zhuǎn)子5上設(shè)有密封盤8，在調(diào)節(jié)板7上設(shè)有環(huán)形密封齒3且環(huán)形密封齒3位于密封 盤8與所述調(diào)節(jié)板7之間。圖1所示，在轉(zhuǎn)軸上設(shè)計(jì)了密封盤，密封盤兩側(cè)各有一個(gè)調(diào)節(jié)板，調(diào)節(jié)板上安裝了 數(shù)組直徑不等的環(huán)形密封，環(huán)形密封與密封盤之間的間隙可以方便地通過(guò)調(diào)節(jié)螺釘來(lái)調(diào)節(jié) 以達(dá)到最優(yōu)。沿徑向布置的環(huán)形密封，該密封能有效減少旋轉(zhuǎn)機(jī)械(如汽輪機(jī)、壓縮機(jī)等) 中密封的泄漏量，并能大幅提高密封抗氣流激振能力，達(dá)到增效減振效果。如圖3所示，在密封盤阻隔下，新密封內(nèi)氣體主要沿徑向流動(dòng)，氣流泄漏過(guò)程中被 密封盤阻礙，減少了氣體軸向渦旋形流動(dòng)現(xiàn)象，密封盤兩側(cè)氣體流動(dòng)方向相反，兩側(cè)氣流力 可以部分抵消。因此，氣流激振力會(huì)很小，氣流激振力產(chǎn)生的主要原因得以消除。徑向環(huán)形密封氣體泄漏路徑上增加了 4個(gè)90度的直角轉(zhuǎn)彎。圖4、圖5及圖6為 同一結(jié)構(gòu)尺寸下兩種密封的CFD數(shù)值模擬結(jié)果，可以看出此過(guò)程中會(huì)形成多個(gè)漩渦，如圖 5所示，能量耗散大，湍流增阻效果明顯，泄漏量也因此而較常規(guī)密封小。
權(quán)利要求一種徑向環(huán)形密封，包括轉(zhuǎn)子(5)及套設(shè)在轉(zhuǎn)子(5)上的密封套(1)，其特征在于，在密封套(1)內(nèi)設(shè)有密封腔(9)，在密封腔(9)上滑動(dòng)連接有調(diào)節(jié)板(7)，在密封腔(9)上設(shè)有調(diào)節(jié)螺釘(2)，所述調(diào)節(jié)螺釘(2)的一端作為調(diào)節(jié)端并位于密封套(1)的外部，調(diào)節(jié)螺釘(2)的另一端與所述調(diào)節(jié)板(7)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，在轉(zhuǎn)子(5)上設(shè)有密封盤(8)，在調(diào)節(jié)板(7)上設(shè)有環(huán)形密封齒(3)且環(huán)形密封齒(3)位于密封盤(8)與所述調(diào)節(jié)板(7)之間。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種徑向環(huán)形密封，包括轉(zhuǎn)子(5)及套設(shè)在轉(zhuǎn)子(5)上的密封套(1)，在密封套(1)內(nèi)設(shè)有密封腔(9)，在密封腔(9)上滑動(dòng)連接有調(diào)節(jié)板(7)，在密封腔(9)上設(shè)有調(diào)節(jié)螺釘(2)，所述調(diào)節(jié)螺釘(2)的一端作為調(diào)節(jié)端并位于密封套(1)的外部，調(diào)節(jié)螺釘(2)的另一端與所述調(diào)節(jié)板(7)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，在轉(zhuǎn)子(5)上設(shè)有密封盤(8)，在調(diào)節(jié)板(7)上設(shè)有環(huán)形密封齒(3)且環(huán)形密封齒(3)位于密封盤(8)與所述調(diào)節(jié)板(7)之間。徑向環(huán)形密封將氣體的軸向流動(dòng)改為徑向流動(dòng)，消除了軸向螺旋形流動(dòng)，比一般密封泄漏量較?。幻芊獗P兩側(cè)氣流力流動(dòng)方向相反而可以部分抵消，密封內(nèi)氣流力因此也會(huì)明顯減小。
文檔編號(hào)F16J15/16GK201621272SQ20102013707
公開日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2010年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月19日
發(fā)明者孫丹, 張萬(wàn)福, 曹浩, 楊建剛, 郭瑞 申請(qǐng)人:東南大學(xué)