[发明专利]用于径流式叶轮机械的耐高温高压一体式叶轮-密封结构

说明书

本发明公开了一种用于径流式叶轮机械的耐高温高压一体式叶轮‑密封结构，包括静叶、动叶、壳体、轮背、轮盖、密封转子和密封静子；其中，若干静叶固定于壳体内壁上，并均匀分布在叶轮周边，若干动叶均匀布置在轮背正面；轮盖与静叶紧密贴合，形成静叶流道；轮盖与动叶间隙配合，形成动叶流道；轮盖前端延伸段构成出汽腔室；密封转子布置于轮背背面，密封静子固定于壳体上，密封转子与密封静子共同形成一体式叶轮‑密封结构；在密封转子与密封静子之间以及轮背与密封静子和壳体之间共同形成泄露间隙。本发明具有磨损影响小、耐高温高压的优点，是一种结构简单、安全性和经济性高、可平衡轴向推力的叶轮‑密封一体式结构，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种叶轮机械密封结构，特别涉及一种用于径流式叶轮机械的耐高温高压一体式叶轮-密封结构。

背景技术

与轴流式叶轮机械相比，径流式叶轮机械具有结构紧凑、制造工艺简单、造价低廉，以及在流量较小时的设计条件下仍可获得较高效率等优点。因此，随着工程技术的迅速发展，径流式叶轮机械被广泛运用于中、小功率的动力装置。迷宫式密封是一种传统的密封方式，由于其具有结构简单、成本较低等诸多优点，现在仍然是叶轮机械广泛应用的密封方式。

通常径流式叶轮机械具有尺寸小、转速高的特点，在某些应用场景中其设计转速甚至高达每分钟十几万转。在高转速的条件下，普通轴端密封装置已经不能满足密封性和安全性的需求。理论上为了减小漏气损失，会尽量减小密封齿与转子表面的径向间隙，但在机组启动和停机通通过临界转速时时，转子的振动幅度加大，特别是转子中部的振幅最大，当转子的振动幅度超过密封间隙值，就会与密封齿发生碰磨。碰磨将使密封齿尖端磨损、变形甚至失去密封作用，碰磨瞬间在密封齿和转轴接触处将产生大量热量，使转子表面局部过热，有可能造成转轴弯曲的严重事故。特别的，当叶轮机械内的工质温度和压力很高时，静子与转子发生胀差，密封齿相对于凸台的位置发生变化。同时，较大的轴向投影面积将会产生巨大的轴向推力载荷，进而产生轴向窜动。这将使得漏气量增加，甚至破坏轴端密封，整个动力装置的密封性和安全性受到严重影响。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种用于径流式叶轮机械的耐高温高压一体式叶轮-密封结构，其具有磨损影响小、耐高温高压的优点，是一种结构简单、安全性和经济性高、可平衡轴向推力的叶轮-密封一体式结构，具有广阔的应用前景。

本发明采用如下技术方案来实现的：

用于径流式叶轮机械的耐高温高压一体式叶轮-密封结构，包括静叶、动叶、壳体、轮背、轮盖、密封转子和密封静子；其中，

若干静叶固定于壳体内壁上，并均匀分布在叶轮周边，若干动叶均匀布置在轮背正面；轮盖与静叶紧密贴合，形成静叶流道；轮盖与动叶间隙配合，形成动叶流道；轮盖前端延伸段构成出汽腔室；密封转子布置于轮背背面，密封静子固定于壳体内壁上，密封转子与密封静子无间隙配合，共同形成一体式叶轮-密封结构；在密封转子与密封静子之间以及轮背与密封静子和壳体之间共同形成泄露间隙。

本发明进一步的改进在于，密封转子采用轴向锥形凸台结构，密封转子与轮背连接处的根部直径和轮背外径之比为0.2～0.8，密封转子的顶部直径与根部直径之比为0.3～0.7，密封转子的轴向长度与轮背外径之比为0.3～0.7。

本发明进一步的改进在于，密封转子表面布置有密封齿，密封齿的布置个数为4～15个，密封齿的齿厚与齿高之比在0.1～2之间。

本发明进一步的改进在于，密封齿包括高低齿、斜平齿、侧齿及纵树形结构。

本发明进一步的改进在于，密封静子采用可更换结构，通过定位销固定于壳体上，密封静子采用阶梯式结构，阶梯数与密封齿的个数相对应，相邻阶梯的高度差为密封齿齿高的0.1～0.5。

本发明进一步的改进在于，密封静子采用耐高温石墨材料制成。