[发明专利]一种动态调节的气体密封系统及方法

说明书

本发明涉及动态调节的气体密封系统及方法，至少包括静环和动环，所述静环以可移动的密封方式设置在由静环座和弹簧座拼合形成的限制静环移动范围的动态腔内，所述静环通过至少一个弹簧与弹簧座连接以传递所述弹簧加载的开启力，所述静环的第二端设置有与主轴间隙配合的迷宫密封结构，从而泄漏气体通过迷宫密封结构在静环前后形成的压差对所述静环产生闭合力，所述静环在由方向相反的所述开启力与所述闭合力形成的合力的作用下进行动态移动，使得所述静环与所述动环接触形成密封状态或者所述静环回复原位。当泄漏侧的气体的压力消失，静环通过自动复位机构向远离动环的一侧移动直到回复到原位。

本分案申请的原始基础是申请号为(202010775165.1)、申请日为2020年8月4日，发明名称为“一种超临界二氧化碳的密封装置及方法”的专利申请，其要求了申请号为(201911087538X)的专利申请的优先权，优先权日为2019年11月8日。

技术领域

本发明涉及超临界气体密封技术领域，尤其涉及一种动态调节的气体密封系统及方法。

背景技术

现有技术中，超临界CO2发电作为一种新型发电技术，是以超临界状态的二氧化碳作为工质，将热源的热量转化为机械能，其热源可来自核反应堆、太阳能、地热能、工业废热、化石燃料燃烧等。在当前能源和环保形势下，超临界二氧化碳工质的优良特性使得其系统具有良好的应用前景和研究价值。但目前采用的密封结构为干气密封。安全密封的目的是为了避免大量高压气体进入轴承箱造成超高压安全事故。超临界CO2循环发电是各主要国家正在研发的高效新能源发电技术，其透平压缩机及膨胀机是整个循环发电系统的心脏。透平压缩机及膨胀机能不能稳定安全工作，取决于轴端密封性能。但干气密封发生较大泄漏时，尤其是CO2进入轴承箱，会引起轴承的损坏。

例如中国专利文献CN108612570A公开了采用干气密封的超临界二氧化碳叶轮机械工质置换装置及方法，该装置包括叶轮机械静子、主轴、干气密封、静叶、动叶、支撑轴承、进口段管道、进口段管道、出口段管道、抽吸管路、关断阀、真空泵、事故工况排空管路、高纯度二氧化碳气源、干气密封管路、主补气管路、调阀，通过控制该装置各管道上阀门的通断和真空泵的启停，实现超临界二氧化碳叶轮机械设备内的空气经过多次抽吸、充气、静置循环，最终被替换为高纯度的超临界二氧化碳工质。但是，在超临界CO2出现较大量泄漏时，该发明依然容易引起轴承的损坏，增加车间生产成本。

中国专利文献CN106352094B公开了一种用于动静压型的静压气体迷宫节流调控机构，第三径向进气孔和轴向节流孔均设置在密封静环内，第三径向进气孔与迷宫密封相通，位于迷宫密封的梳齿区域，轴向节流孔与密封端面的均压槽连通，另一端被沉头螺栓封严；迷宫密封内部加工有第二径向进气孔，外周与内压盖、静环之间形成静压气体腔，第一径向进气孔和第二径向进气孔均与静压气体腔连通；迷宫密封的内周设置两道密封圈，进入迷宫密封的气体只能流入第三径向节流孔，其外周与内压盖之间设置第三密封圈，静环与内压盖之间设置第一密封圈；迷宫密封靠近外压盖一端装有调控机构弹簧，依据静压气体腔内压力使迷宫密封沿静环外周面产生轴向滑动，实现通过第三径向进气孔的气体静压调控。该专利文献是完全是靠静压力推动的，目的是为了控制静压式干气密封的输入压力，其根本是通过孔与孔连通时中间的不同迷宫齿数的变化来实现压差的变化的。该专利是通过静压力的变化，改变迷宫齿数，调节输入压力，从而稳定静压式干气密封的开启力。但是，该专利的缺陷在于，无法实现动态的压差变化，从而对于气体泄露和气体排出后安全状态变化不能够及时对应变化，存在延迟。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容