[发明专利]一种径流涡轮发电系统转子大压力梯度高效密封结构

说明书

本发明涉及一种径流涡轮发电系统转子大压力梯度高效密封结构，该密封结构包括密封轴套、密封槽瓣、底座、压紧盖、固定螺钉和锁紧螺钉。根据涡轮增压发电系统结构参数，首先确定密封轴套、密封槽瓣、底座、压紧盖、固定螺钉和锁紧螺钉的尺寸参数，其次完成密封结构组件的加工，在此基础上进行密封槽瓣同底座的装配，并用固定螺钉进行装配固定；然后，进行压紧盖同底座和密封槽瓣的装配，将压紧盖安装在底座上，并用锁紧螺钉进行紧固，形成完整的密封结构。该密封结构可适用于大压差径流涡轮发电系统转子的轴端密封，不仅具有良好的密封效果，而且具有良好的工艺性。

技术领域

本发明属于径流涡轮增压发电系统结构设计领域，具体涉及一种径流涡轮发电系统转子大压力梯度高效密封结构。

背景技术

径流涡轮增压发电系统能够借助气体工质在闭式条件下通过吸收热量、膨胀做功、放热和压缩等热力循环过程实现热能向机械能的转换，并利用电机进一步将机械能转变为电能。典型的径流涡轮增压发电系统在结构上主要包括涡轮、压气机、电机等部件。

转子作为涡轮增压发电系统中最为核心的部件之一，对系统稳定运行、热电转换效率、可靠性与寿命起着决定性的作用。径流涡轮增压发电系统在运转过程中，转子处于高速旋转状态，其转速可达几万转/分，有的转子转速甚至达到十几万转/分，转子结构一旦发生故障，不仅会导致涡轮增压发电系统无法正常工作，而且还会引起系统结构损坏。因此，合理设计转子的结构对于保证涡轮发电系统的结构可靠性至关重要。

转子密封结构旨在保证气体工质的有序流动，防止气体工质沿转子与静止件的间隙部位发生泄漏，密封结构对转子的可靠运转发挥着关键作用。对于径流式涡轮发电系统转子而言，其主要关注的密封部位为压气机端和涡轮端的转子密封，特别是涡轮端的转子密封结构，由于涡轮端的密封工质压差大、温度高，其密封难度也较大。目前，涡轮增压发电系统等转子结构的密封主要通过在转子设置密封环槽，将单个或多个密封环置于环槽中，转子工作时使密封环分别同环槽的端面和静止支撑部件的端面相接触，实现转子与静止件部件间的可靠密封。这种密封方式具有结构简单、泄漏量小、制造成本低等优点，但是也存在寿命不长等问题，特别是用于高温端密封时，密封环长时间工作时容易失去弹性，导致密封失效，是制约系统工作寿命的主要因素。

针对径流涡轮增压发电系统可靠性与寿命需求，提出一种径流涡轮发电系统转子大压力梯度高效密封结构，通过合理设计转子的密封结构，既可以实现转子与静止部件之间的可靠密封，又可以符合长时间工作要求，实现涡轮增压发电系统结构的高可靠性与长寿命目标。

发明内容

本发明针对径流涡轮增压发电系统转子的密封需求，提出一种径流涡轮发电系统转子大压力梯度高效密封结构。该密封结构包括密封轴套、密封槽瓣、底座、压紧盖、固定螺钉和锁紧螺钉。根据涡轮增压发电系统结构尺寸参数，首先确定密封轴套、密封槽瓣、底座、压紧盖、固定螺钉和锁紧螺钉的尺寸参数，其次完成密封结构组件加工，在此基础上，进行密封槽瓣同底座的装配，并用固定螺钉进行装配固定；然后，进行压紧盖同底座和密封槽瓣的装配，将压紧盖安装在底座上，并用锁紧螺钉进行紧固，形成完整的密封结构。

本发明的技术方案：

一种径流涡轮发电系统转子大压力梯度高效密封结构，包括密封轴套、密封槽瓣、底座、压紧盖、固定螺钉和锁紧螺钉。

所述密封轴套的中心部位有用于将其安装在转子上的轴向通孔，所述密封轴套的外侧沿轴向设有环齿和环槽，所述密封轴套的环齿上设有沿周向均布的扰流孔；

所述密封槽瓣的轴向中心部位设有分别同密封轴套的环齿和环槽相配合的环槽和环齿，所述密封槽瓣的外侧设有将其安装在所述底座上的固定檐，所述固定檐上均布有安装紧固螺钉的带沉孔的通孔，所述密封槽瓣的第一外圆柱面同所述底座的通孔相配合，所述密封槽瓣的第二外圆柱面同所述压紧盖的通孔相配合，所述密封槽瓣的环齿和环槽表面有可磨耗耐高温涂层，所述密封槽瓣可以是2个或2个以上；