[发明专利]一种动静压混合润滑端面密封结构

说明书

本发明公开了一种动静压混合润滑端面密封结构，包括双端面密封结构、单端面密封结构和串联密封结构。双端面密封结构引入缓冲气对有毒、危险工艺气进行零泄漏密封。密封结构包括具有轴向自由度的静环和随转轴旋转的动环。静环具有润滑气通道、润滑气稳压腔、多孔介质摩擦副和高精度位移传感器等结构，通过引入压力可调的润滑气产生可控气体静压力。润滑气稳压腔沿径向具有一个或多个周向贯通的环形腔室。动环端面可为光滑端面，或加工动压槽结构。动压槽的槽型具有多种形式，可以为传统的螺旋槽、T形成等，也可为的新型菱形槽结构。本发明可实现对在高温、高压、高转速，以及超低温等极端条件下，频繁启停机和变工况下运行的叶轮机械轴端的密封。

技术领域：

本发明涉及一种密封结构，特别涉及一种叶轮机械轴端使用的可实现零泄漏密封的非接触式气体动压静压混合润滑端面密封。

背景技术：

轴端密封作为叶轮机械的关键部件之一，其运行的可靠性和稳定性对叶轮机械运行效率和安全性具有显著地影响。特别是在石化行业中普遍使用的离心压缩机，其输送的工艺气体大多具有易燃、易爆、有毒及强腐蚀的特性，而且通常处于超高压、超高温工作环境，一旦密封失效，工艺气体泄漏往往会导致环境污染、火灾、爆炸等重大事故。

干气密封是一种非接触式气体润滑机械密封，是在气体动压润滑轴承的基础上发展起来的先进轴端密封技术。干气密封利用流体动压效应，通过在密封端面上开设动压槽使两个密封端面被具有一定刚度的气膜分开，实现非接触气体润滑，是目前叶轮机械轴端密封中最先进、密封效果最好(零泄漏)的一种密封装置。

目前工程应用中，干气密封面临严重的动静环磨损和碎裂失效、泄漏量过大、振动等问题。这主要是由于干气密封的稳定运行依赖于动静环端面间动压槽动压效应形成的润滑气膜，而具有一定刚度的润滑气膜的形成需要严格的运行条件。干气密封抗扰动性能、变工况性能较差，在叶轮机械启停机、低速运行时，干气密封端面动压效应产生的开启力不足，无法使动静端面分开形成稳定气膜，进而造成了动静端面磨损；过载运行时，干气密封端面动压效应产生的开启力过大，造成动静端面间隙增大，泄漏量过大。此外，对于目前叶轮机械领域研究热点问题超临界CO₂透平和压气机的轴端密封运行在超高压、超高温和超高转速下，对密封的运行稳定性要求极高，而干气密封运行中存在动静端面间高温腐蚀、工质凝结、碰磨失效等问题，无法满足轴端密封要求。对于低温膨胀机、液氢液氧涡动泵等超低温流体叶轮机械轴端密封，干气密封动静端面间存在超低温运行、工质空化等问题，无法形成稳定润滑气膜，易造成碰磨失效。可见，基于动压效应原理的干气密封并不能满足叶轮机械启停机和变工况运行，特别是对于超临界高温流体和超低温流体叶轮机械的轴端密封。

因此，研发适用于在高温、高压、高转速，以及超低温等极端条件下，频繁启停和变工况下运行的叶轮机械轴端的新型密封技术，提高轴端密封运行的可靠性和稳定性，对保证叶轮机械高效、稳定和安全运行具有重要意义。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种动静压混合润滑端面密封结构，用于针对叶轮机械对减小轴端泄漏量(甚至零泄漏)、提高运行效率和安全稳定性的要求，以及干气密封无法满足启停、变工况和极端条件下的轴封要求的问题，其具有多孔介质摩擦副、润滑气体通道、润滑气体稳压腔室和高精度位移传感器的静环和具有新型动压槽的动环，能够实现动压气体润滑和静压气体润滑的动静压混合气体润滑端面密封结构，使其能够适用于在高温、高压、高转速，以及超低温等极端条件下，频繁启停和变工况下运行的叶轮机械轴端的密封。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现的：

一种动静压混合润滑端面密封结构，该密封结构包括转动部件和静止部件，具有双端面密封结构、单端面密封结构和串联密封结构；其中，

转动部件包括转轴、轴套、动环座、动环和防转销；

动环通过动环座、防转销和轴套安装于转轴上，动环座安装于转轴上，能够随转轴一起旋转；