[发明专利]一种新型动压阻尼密封结构

说明书

本发明公开了一种新型动压阻尼密封结构，其特征在于，包括密封转子部件，以及套装在密封转子部件外配合使用的密封静子部件；该密封转子部件的表面上布置有若干微型叶轮，该密封静子部件的内表面上布置有织构结构。当转子部件转动时，转子部件表面的微型叶轮，会产生动压泵送效应，驱赶微型叶轮间的流体向密封进口流动，部分抵消了因密封进出口压差产生的轴向正方向泄漏流量，从而达到显著降低密封泄漏流量、提高旋转机械运行效率的目的。同时，静子部件布置有织构结构，可以显著增加静子部件表面粗糙度以及密封阻尼，有效抑制密封转子部件与静子部件间隙内流体的周向旋流发展，减小流体激振力周向分量，从而达到增强系统稳定性的目的。

技术领域

本发明属于旋转机械技术领域，具体涉及一种新型动压阻尼密封结构，适用于泵、压缩机、透平等旋转机械转子部件与静子部件间隙中。

背景技术

旋转密封装置是泵、压缩机、透平等现代旋转机械的重要组成部件之一。旋转密封装置通常安装在旋转机械的轴端、叶顶间隙等转子部件与静子部件间隙处，通过减少间隙处由高压端向低压端的工质泄漏流量来提高旋转机械运行效率。另外，石油化工等领域的旋转机械中，也常应用旋转密封装置，防止工质泄漏，污染环境。因此，发展先进的旋转密封技术，对于提升旋转机械效率、节约能源消耗、减少环境污染具有重大工程意义。

旋转密封装置在限制转子部件与静子部件间隙内的泄漏流量时，还会诱发流体激振力作用于转子部件表面，影响转子轴承系统稳定性。特别是液相工质旋转机械中，由于液相工质具有大密度、高粘性以及不可压缩性，流体激振力更加显著。因此，发展兼具优良的封严性能与转子稳定性能的液相密封技术，对于提高旋转机械效率，保证机组运行安全稳定性至关重要。

液相旋转机械中，常用的旋转密封装置有迷宫密封和螺旋密封。迷宫密封装置通常在静子部件表面或者转子部件表面布置周向的环形沟槽，具有结构简单，易于安装等优点，但是密封效果较差，不能满足多数情况下旋转机械的封严要求。螺旋密封是一种在静子部件表面或者转子部件表面布置螺旋槽结构的密封装置，密封原理是当转子转动时，螺旋槽内流体受到的合力驱使螺旋槽内流体沿螺旋槽向密封进口流动，部分抵消了密封进出口压差导致的轴向正方向的泄漏流量，从而降低密封泄漏流量。螺旋密封的封严能力与转速的平方成正比，因此在高转速情况下，封严性能极佳，甚至能实现完全封严，但是在机组启停等转速较低的情况，螺旋密封封严能力较差。另外，螺旋密封螺旋槽内泄漏流具有很大的周向速度，进而导致较大的周向流体激振力，不利于转子轴承系统稳定。目前，更高转速、压力、温度的运行环境，对旋转机械的效率以及稳定性也提出了更高的要求，常用的迷宫密封、螺旋密封已逐渐不能满足现代液相旋转机械的需要。

现代工业技术的发展，对旋转机械提出了更高的经济性、安全性、环境友好性要求。因此，开展更高性能的液相旋转机械密封装置，对提升旋转机械效率、节约能源消耗、提高旋转机械安全稳定性，减少环境污染都具有重大的工程意义。

发明内容

本发明针对液相旋转机械中对密封装置降低泄漏量、增加稳定性等要求，提供了一种新型的动压阻尼密封装置。该动压阻尼密封装置在密封转子部件表面布置有微型叶轮，微型叶轮向转子部件转动方向倾斜，能够在密封转子部件转动时产生动压泵送效应，依靠微型叶轮侧壁面的推力，推动微型叶轮间流体向轴向负方向(负Z方向)流动，大大降低泄漏量，提升密封封严能力，同时，该密封静子部件表面布置有织构结构，能够有效抑制密封间隙内周向旋流，增大密封静子部件表面粗糙度以及阻尼系数，提高稳定性。

本发明采用以下技术方案来实现的：

一种新型的动压阻尼密封结构，包括密封转子部件，以及套装在密封转子部件外配合使用的密封静子部件；其中，该密封转子部件的表面上布置有若干微型叶轮，该密封静子部件的内表面上布置有织构结构。

本发明进一步的改进在于，密封转子部件表面上布置的若干微型叶轮均朝向转子部件转动方向倾斜，微型叶轮中弦线与密封转子部件轴向所成角度为微型叶轮倾斜角α。