本發(fā)明涉及一種抑制流體激振力的自動(dòng)調(diào)心球密封機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

透平機(jī)械中密封起著抑制流體泄漏、提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的重要作用。然而旋轉(zhuǎn)機(jī)械密封在抑制流體泄漏的同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生激振力，影響轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性。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。

上述密封可以統(tǒng)一看作是固定式密封，即外界工況的變化不會(huì)引起密封結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)改變。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。然而，轉(zhuǎn)子在實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中除了有一定偏心之外，還存在一定量的傾斜或彎曲變形。

已有研究表明，目前存在的問(wèn)題包括：

(1)偏心距、偏轉(zhuǎn)角度對(duì)泄漏量影響較小；

(2)偏轉(zhuǎn)角度、偏心距與徑向力和切向力基本呈線性關(guān)系，偏轉(zhuǎn)角度、偏心距對(duì)徑向力的影響較切向力大，由于轉(zhuǎn)子傾斜，徑向力隨轉(zhuǎn)速和偏心距的增大而逐漸降低；

(3)轉(zhuǎn)子傾斜角度的增加會(huì)使轉(zhuǎn)子周期解穩(wěn)定性變差，失穩(wěn)區(qū)寬度增大。

而且，由于以上問(wèn)題的存在，流體激振問(wèn)題不可能得到根本解決。因此，有必要提出一種能較小透平機(jī)械內(nèi)部密封引起的流體激振力，并提高透平機(jī)械性能的抑制流體激振力的自動(dòng)調(diào)心球密封機(jī)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種能較小透平機(jī)械內(nèi)部密封引起的流體激振力，并提高透平機(jī)械性能的抑制流體激振力的自動(dòng)調(diào)心球密封機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種抑制流體激振力的自動(dòng)調(diào)心球密封機(jī)構(gòu)，包括內(nèi)表面設(shè)有球面滾道的外殼體和外表面設(shè)有至少一個(gè)滾道的密封塊和與所述密封塊密封連接的轉(zhuǎn)子；在所述密封塊的滾道和所述外殼體的球面滾道之間還設(shè)有至少一列滾珠，每一所述滾道對(duì)應(yīng)設(shè)置一個(gè)列所述滾珠；每一所述滾珠與所述外殼體的球面滾道為點(diǎn)接觸，且每一所述滾珠與相對(duì)應(yīng)的所述密封塊的滾道為弧面接觸；所述密封塊圍繞并密封于所述轉(zhuǎn)子的外表面，并跟隨所述轉(zhuǎn)子偏轉(zhuǎn)。

優(yōu)選地，所述外殼體的球面滾道的曲率中心與所述自動(dòng)調(diào)心球密封機(jī)構(gòu)的密封中心一致。

優(yōu)選地，還包括設(shè)在所述密封塊和所述轉(zhuǎn)子之間的密封齒，且所述密封齒的齒輪朝向所述密封塊的一側(cè)設(shè)置，并與所述密封塊的內(nèi)表面密封連接；所述密封齒圍繞所述轉(zhuǎn)子的外表面，并與所述轉(zhuǎn)子的外表面之間形成密封通道。

本發(fā)明的有益效果在于：所述抑制流體激振力的自動(dòng)調(diào)心球密封機(jī)構(gòu)可以自動(dòng)補(bǔ)償由于軸的撓曲和殼體變形產(chǎn)生的同軸度誤差，進(jìn)而減小由于轉(zhuǎn)子傾斜或撓曲變形引起的流體激振力，從而提高所述自動(dòng)調(diào)心球密封機(jī)構(gòu)的抗流體激振能力。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)調(diào)心球密封機(jī)構(gòu)在同心時(shí)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)示意圖；

圖2是圖1所示自動(dòng)調(diào)心球密封機(jī)構(gòu)在轉(zhuǎn)子傾斜時(shí)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

除非上下文另有特定清楚的描述，本發(fā)明中的元件和組件，數(shù)量既可以單個(gè)的形式存在，也可以多個(gè)的形式存在，本發(fā)明并不對(duì)此進(jìn)行限定。本發(fā)明中的步驟雖然用標(biāo)號(hào)進(jìn)行了排列，但并不用于限定步驟的先后次序，除非明確說(shuō)明了步驟的次序或者某步驟的執(zhí)行需要其他步驟作為基礎(chǔ)，否則步驟的相對(duì)次序是可以調(diào)整的?？梢岳斫?，本文中所使用的術(shù)語(yǔ)“和/或”涉及且涵蓋相關(guān)聯(lián)的所列項(xiàng)目中的一者或一者以上的任何和所有可能的組合。

請(qǐng)參閱圖1，是本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)調(diào)心球密封機(jī)構(gòu)在同心時(shí)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)示意圖。本發(fā)明實(shí)施例提供的抑制流體激振力的自動(dòng)調(diào)心球密封機(jī)構(gòu)包括包括內(nèi)表面設(shè)有球面滾道2的外殼體1、至少一列滾珠3、外表面設(shè)有至少一個(gè)滾道4的密封塊5、與所述密封塊5密封連接的密封齒6和與所述密封齒6密封連接的轉(zhuǎn)子7。優(yōu)選地，所述滾珠3是鋼球。

其中，所述自動(dòng)調(diào)心球密封機(jī)構(gòu)的密封中心就是所述轉(zhuǎn)子7的轉(zhuǎn)動(dòng)中心。

在本實(shí)施例中，所述外殼體1的球面滾道2的曲率中心與所述自動(dòng)調(diào)心球密封機(jī)構(gòu)的密封中心一致。

所述密封塊5的每一所述滾道4對(duì)應(yīng)設(shè)置一列所述滾珠3。在本實(shí)施例中，所述密封塊5的外表面設(shè)置有兩個(gè)所述滾道4，相對(duì)應(yīng)地，所述自動(dòng)調(diào)心球密封機(jī)構(gòu)設(shè)置有兩列所述滾珠3，且每一列所述滾珠3沿一個(gè)所述滾道4滾動(dòng)。可選擇的，根據(jù)實(shí)際情況的需要，所述密封塊5的外表面還可以設(shè)置有一個(gè)或者至少兩個(gè)所述滾道4，相對(duì)應(yīng)地，所述自動(dòng)調(diào)心球密封機(jī)構(gòu)可以設(shè)置一列或者至少兩列所述滾珠3，本發(fā)明對(duì)此不做限定。

在本實(shí)施例中，每一所述滾珠3與相對(duì)應(yīng)的所述密封塊(5)的滾道(4)為弧面接觸；每一所述滾珠(3)與所述外殼體(1)的球面滾道(2)為點(diǎn)接觸。優(yōu)選地，每一所述滾珠3與相對(duì)應(yīng)的所述密封塊(5)的滾道(4)為橢圓弧面接觸。

所述密封齒6設(shè)在所述密封塊5和所述轉(zhuǎn)子7之間，且所述密封塊5通過(guò)所述密封齒6圍繞并密封于所述轉(zhuǎn)子7的外表面。

在本實(shí)施例中，所述密封齒6的齒輪朝向所述密封塊5的一側(cè)設(shè)置，并與所述密封塊5的內(nèi)表面密封連接；而且，所述密封齒6圍繞所述轉(zhuǎn)子7的外表面，并與所述轉(zhuǎn)子7的外表面之間形成密封通道。

因此，在所述自動(dòng)調(diào)心球密封機(jī)構(gòu)內(nèi)，如果所述轉(zhuǎn)子7偏轉(zhuǎn)，則所述密封齒6帶動(dòng)所述密封塊5跟隨所述轉(zhuǎn)子7偏轉(zhuǎn)。

此外，所述自動(dòng)調(diào)心球密封機(jī)構(gòu)的工作原理如下：

所述自動(dòng)調(diào)心球密封機(jī)構(gòu)內(nèi)設(shè)有兩列所述滾珠3，每一列所述滾珠3嵌于所述密封塊5外表面相對(duì)應(yīng)地滾道4內(nèi)；所述外殼體1的內(nèi)表面為球面滾道2，且所述球面滾道2的曲率中心與所述自動(dòng)調(diào)心球密封機(jī)構(gòu)的密封中心一致，因此，可以自動(dòng)補(bǔ)償由于軸的撓曲和殼體變形產(chǎn)生的同軸度誤差。

請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D1，此時(shí)，所述轉(zhuǎn)子7與所述密封塊5和所述外殼體1同心，在這種情況下，所述自動(dòng)調(diào)心球密封機(jī)構(gòu)內(nèi)流體激振力為零。

請(qǐng)參閱圖2，是圖1所示自動(dòng)調(diào)心球密封機(jī)構(gòu)在轉(zhuǎn)子傾斜時(shí)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)示意圖。此時(shí)，所述密封塊5受到由于所述轉(zhuǎn)子7傾斜所引起的氣流力作用，也自動(dòng)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，直到所述密封塊5與所述轉(zhuǎn)子7同心，氣流力為零。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的抑制流體激振力的自動(dòng)調(diào)心球密封機(jī)構(gòu)可以自動(dòng)補(bǔ)償由于軸的撓曲和殼體變形產(chǎn)生的同軸度誤差，進(jìn)而減小由于轉(zhuǎn)子傾斜或撓曲變形引起的流體激振力，從而提高所述自動(dòng)調(diào)心球密封機(jī)構(gòu)的抗流體激振能力。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。