[发明专利]一种流动调控型减振密封装置

说明书

本发明公开了一种腔内设置螺旋诱导片的流动调控型减振密封装置，包括转轴、密封座、安装在密封座上的梳齿、安装在相邻两道梳齿之间的螺旋诱导片。在相邻两道梳齿构成的环形密封腔内，所述螺旋诱导片沿周向均匀分布，螺旋诱导片将环形密封腔分割成多个封闭的螺旋形诱导腔。螺旋诱导片的螺旋角方向和转轴的旋转方向相反，诱导腔内的流体逆转动方向流动，大幅减小流体激振力，甚至改变流体激振力的方向，提高旋转机械的稳定性。本发明通过在密封腔内设置螺旋诱导片，对流动结构的调控能力强，同时该装置是对密封内部流体进行全局调控，适用于各种密封长度的旋转机械。

技术领域

本发明属于旋转机械非接触式密封装置，尤其涉及一种流动调控型减振密封装置。

背景技术

旋转机械(蒸汽/燃气透平、航空发动机、压缩机等)动静部件之间存在相对运动，为避免摩擦，两者之间留有一定间隙，在两侧压差作用下形成泄漏流。梳齿密封是抑制间隙泄漏的重要部件。然而，梳齿密封容易诱发流体激振问题。转轴在密封内偏置，受入口预旋和转轴旋转带动的影响，流体在密封腔内周向流动，导致周向压力分布不均匀。顺着转轴旋转方向，最高压力点滞后于最小间隙点一个角度，从而产生一个垂直于转轴偏心方向的切向流体力，该力的方向与转轴的旋转方向相同，促进转轴涡动，引发流体激振。

抑制密封腔内流体的周向流动是解决流体激振问题的主要方法。为此，人们在传统梳齿密封的基础上提出了阻旋栅、反预旋栅和逆向射流等技术。阻旋栅技术是指在密封入口处安装一系列挡板降低入口预旋速度。为了进一步逆转入口预旋方向，反预旋栅结构被提出。逆向射流技术是指在密封入口附近向密封腔内注入高压流体，高压流体的入射方向与转轴的转动方向相反，可以抵消密封腔内流体的周向流动。上述方法的调控对象是密封入口预旋，属于局部调控。事实上，周向流动还受转轴旋转带动的影响，仅仅依靠入口预旋的调节不能有效抑制密封腔内流体的周向流动。现有的密封技术不能满足现代旋转机械高参数化发展的要求。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提出了一种流动调控型减振密封装置，能有效改变密封腔内流体的周向流动方向。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明实施例采用以下技术方案：

一种流动调控型减振密封装置，包括转轴、密封座、梳齿和螺旋诱导片，转轴穿过密封座的中空腔；梳齿和密封座内壁固定连接，相邻两道梳齿之间设有螺旋诱导片，螺旋诱导片和密封座内壁固定连接；所述螺旋诱导片靠近转轴的轮廓线是绕密封座内壁轴线的螺旋线；所述螺旋诱导片的螺旋角方向和转轴的旋转方向相反。

优选的，所述密封座内壁为圆柱面。

优选的，所述梳齿的高度沿周向相等。

优选的，所述螺旋诱导片的截面为矩形、三角形或者梯形。

优选的，所述螺旋诱导片的高度不大于梳齿的高度，并且螺旋诱导片和梳齿的高度差不大于0.05mm。

优选的，所述螺旋诱导片的厚度不小于梳齿的厚度。

优选的，在相邻两道所述梳齿构成的密封腔内，所述螺旋诱导片沿周向均匀分布。

优选的，所述螺旋诱导片将相邻两道梳齿构成的密封腔分割成多个封闭的螺旋形诱导腔；封闭的螺旋形诱导腔的数目等于螺旋诱导片的数目。

优选的，在相邻两道所述梳齿构成的密封腔内，螺旋诱导片的数量大于4。

有益效果：本发明相对于现有技术而言具有如下优点：

1、螺旋诱导片可以引导腔内流体逆转动方向流动，减小流体激振力，甚至改变流体激振力的方向，提高转子稳定性。

2、腔内设置螺旋诱导片可以对密封内部流体流动进行全局调控，对流场的调控能力更强。

3、采用腔内设置螺旋诱导片，不需要对转动部件做改动，对机组安全运行影响小。