[发明专利]密封装置及方法

说明书

技术领域

本公开涉及流体机械、能源动力装备和发电系统领域，尤其涉及一种密封装置及方法。

背景技术

透平机械(Turbo machinery)是具有叶片的旋转式流体机械的统称。透平机械的共同特点是装有叶片的转子作高速旋转运动，流体(气体或液体)流经叶片之间通道时，叶片与流体之间产生力的相互作用，借以实现能量转化。按能量转化方向的不同，透平机械分为原动机和从动机。原动机将流体的能量(热能、势能或动能)转化为机械能，通过主轴带动发电机或其他从动机。原动机有汽轮机、燃气轮机、透平膨胀机、水轮机和风力机等。从动机由电动机或其他原动机拖动，将机械能转换为流体的能量，即提高流体的压力。从动机有通风机、透平压缩机、离心泵和轴流泵等。从动机和原动机在原理和结构上基本相同，只是工作过程相反。

透平机械的密封设计是设计中非常重要的部分。篦齿密封是普遍使用的一种密封结构。现有的篦齿密封结构一般采用直通型篦齿密封或者普通错齿型密封，会影响轴的刚度以及破坏机械整体的稳定性。

公开内容

(一)要解决的技术问题

本公开的目的在于提供一种密封装置及方法，以解决上述的至少一项技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一方面，提供了一种密封装置，包括：机匣，其内表面上分别设置有至少一层第一阶梯，每层第一阶梯上各有一个第一篦齿；以及轴，沿所述机匣方向放置，其外表面上分别设置有至少一层第二阶梯，每层第二阶梯上各有一个第二篦齿，所述第一篦齿与所述第二篦齿交错分布，且第一篦齿与第二篦齿不接触。

在本公开的一些实施例中，所述第一阶梯与所述第二阶梯的层数相同。

在本公开的一些实施例中，机匣内表面与第二篦齿齿顶对应的位置涂覆有涂层。

在本公开的一些实施例中，所述涂层的材料包括银铜合金、NiCrAl和/或镍石墨。

在本公开的一些实施例中，距离流体入口最远的第一篦齿和第二篦齿之间设置有一个或者多个引射部，通过引射部将流体引射到外部并回收。

在本公开的一些实施例中，各第一篦齿的形状相同，且与各第二篦齿的形状相同。

基于同一构思，本公开还提供了一种密封方法，包括：在机匣的内表面上分别设置至少一层第一阶梯，每层第一阶梯上各有一个第一篦齿；在轴的外表面分别设置至少一层第二阶梯，每层第二阶梯上各有一个第二篦齿；以及将轴沿着机匣的方向放置在机匣中，所述第一篦齿与所述第二篦齿交错分布，且第一篦齿与第二篦齿不接触。

在本公开的一些实施例中，在机匣内表面与第二篦齿齿顶对应的位置涂覆涂层。

在本公开的一些实施例中，距离流体入口最远的第一篦齿和第二篦齿之间设置有一个或者多个引射部，通过引射部将流体引射到外部并回收。

(三)有益效果

本公开的密封装置及方法相较于现有技术，至少具有以下优点其中之一：

(1)本公开提供的密封装置，可以应用于高压高转速流体机械领域，可以实现较好的密封效果且不影响机匣的一体化设计，同时又方便轴和机匣的装配。

(2)本公开是一种通用化设计，可用于各种透平机械，具有广泛的应用前景，符合设计规范，加工工艺和装配易于实现。

附图说明

图1为现有技术的直通型篦齿密封装置的剖面示意图；

图2为现有技术的普通错齿型密封装置的剖面示意图；

图3为本公开实施例的密封装置的剖面示意图；

图4为本公开实施例一具体实施例的密封装置的剖面示意图；

图5为本公开实施例的密封方法的步骤流程示意图。

具体实施方式

图1为现有技术的直通型篦齿密封装置的剖面示意图，如图1所示，在直通型篦齿密封装置中，轴或机匣的表面加工有篦齿结构，利用流体在篦齿齿顶的涡旋消耗流体能量，实现密封效果。虽然其装配方便，但是由于直通型篦齿密封装置一般需要设置多个篦齿，相应的会导致密封段变长，影响轴的刚度，不利于高速转子设计。图2为现有技术的普通错齿型密封装置的剖面示意图，如图2所示，该普通错齿型密封装置中，轴和机匣上都加工有篦齿结构，虽然其密封效果在直通型篦齿密封装置的基础上进一步加强，但这种密封装置在装配时，需要将机匣剖开，因此机匣应设计为分体式才能够实现装配，破坏了机匣一体性进而影响系统的稳定性。由此可见，现有技术的密封装置无法同时具有优良的密封效果和方便装配的结构。

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。