[实用新型]一种浮动环密封装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种浮动环密封装置。

背景技术

浮动环密封是一种非接触式密封装置，通过间隙节流作用控制封严流体的泄漏，广泛用于燃气涡轮发动机中的气路，或轴承腔的油/气密封。浮动环密封工作中，主密封间隙内的封严流体的流动对密封环产生动压升力，当浮升力大于浮环重力，同时，能够克服浮环与密封座二次密封面的摩擦力，以及浮环转动惯性时，浮环将产生流体膜浮动效应，形成非接触式密封。

典型浮环密封装置是使用石墨材料作为浮动环，也有应用金属材料，聚四氟乙烯等非金属，或在金属材料里衬非金属材料的浮动环结构。对于最常用的石墨材料，当气膜对浮环的浮升力不够时，浮动环封严界面与转子发生碰磨，极易出现磨损。同时，石墨材料的强度较低，在发生转子轴向窜动或径向跳动时，浮动环易发生损坏，此类事故在燃气涡轮机械的使用过程中屡屡发生。对于其它的金属或非金属材料制作浮动环，往往存在重量大，强度、耐高温、耐磨和抗腐蚀等性能上的缺陷。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种浮动环密封装置，使其能适应高温、高压差、高转速工况，在应对转子跳动偏移等瞬态恶劣工况时，仍能保持良好的封严性能和寿命。

本实用新型的技术方案为：一种浮动环密封装置，包括密封座、前挡板、卡圈和浮环组件，浮环组件内径与转子外径构成主密封面，浮环组件贴合密封座和前挡板构成二次密封面，其特征在于：所述浮环组件由金属材料制成的浮动外环和C/C复合材料制成的浮动内环组成，浮动内环外径与浮动外环内径通过过盈配合成一整圈浮环结构。

上述浮动环密封装置中浮动内环两侧的二次密封面上沿周向开有若干减压槽，减压槽的径向两端形成密封坝。

本实用新型的有益成果：本实用新型所提供的浮动环密封装置，其浮环组件由浮动外环与浮动内环组成，浮动内环采用C/C复合材料制作，相对于石墨材料，密度更低、强度更高，摩擦系数也更小，具有更好的耐磨性能和抗冲击破损能力；当浮环组件相对于密封座产生相对运动，通过浮动内环两侧的减压槽和密封坝设计，可以减小摩擦接触面积，降低浮环磨损、热产，从而保证其封严性能，延长其使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型浮动环密封装置结构示意图；

其中，1-转子、2-前挡板、3-卡圈、4-密封座、5-浮动外环、6-浮动内环、7-密封坝、8-减压槽。

具体实施方式

图1示出了浮动环密封装置实施方案，包括密封座1、前挡板2、卡圈3、浮环组件。浮环组件内径与转子1外径贴合处构成主密封面，高压腔PH的高压气体推动浮环组件向低压腔PL移动，使浮环组件紧贴密封座形成二次密封面。

浮环组件由浮动内环6、浮动外环5组成，其中，浮动外环5为不锈钢金属材料，浮动内环6为C/C复合材料，常温下浮动外环5内径与浮动内环6外径为过盈配合，在一定温度下热压成整圈的浮动环结构。浮动环组件通过金属浮动外环5与C/C复合材料浮动内环6配合成一体，可以提高组件强度。随着温度的上升，内外环的热涨系数不同，能抵消部分初始过盈，浮动环组件仍具有良好的结合强度。浮动组件左右两侧结构对称，无特定安装方向，能适应正负压差。

浮动内环两侧的二次密封面上加工有减压槽8，在正负压差作用下，可以减小浮动内环6与密封座4、前挡板2的接触面积，设计减压槽8深0.15～0.3mm。浮动内环两侧的减压槽8的径向内外两端为两个密封坝7，每个密封坝径向宽度0.7～1.5mm。

前挡板2嵌入密封座4，并通过卡圈3限制其轴向移动，浮环组件与前挡板2之间形成最大间隙L1，L1宽度为0.10～0.25mm。

密封座4内径与转子1外表面形成的间隙为下游挡板保护高度H1，前挡板与转子外表面形成的间隙H2不小于H1。浮动环组件外径与密封座4内壁间距H3不小于H1，H1取0.5～0.8mm。

本实用新型浮动环密封结构，其结构简单，加工容易，同时具有良好稳定的封严性能，具有一定的应用价值。