[实用新型]一种密封间隙可调的柔顺箔蜂窝密封结构

说明书

一种密封间隙可调的柔顺箔蜂窝密封结构，密封筒体的内壁装有柔顺箔蜂窝密封单元，密封筒体设有通气孔，密封筒体内壁沿轴向开设有多个凹槽周向连接而成的环，轴向相邻的环的凹槽错位排列，轴向相邻的环通过设置密封圈密封隔离，周向相邻的凹槽之间设有轴向沟槽；凹槽内设有柔顺箔蜂窝密封单元，包括由内到外径向叠合的分瓣式密封块、径向支撑弹力波片和压力气囊，分瓣式密封块的内壁设有均匀分布的蜂窝孔，分瓣式密封块两侧设有密封槽，密封槽里镶嵌密封条，压力气囊连通外界气压源，径向支撑弹力波片具有固定端和自由端，固定端通过软质压条压紧固定在轴向沟槽内，径向支撑弹力波片的凸峰和凹谷分别与压力气囊和分瓣式密封块压紧贴合。

技术领域

本实用新型涉及透平机械密封技术，适用于各种燃气轮机、汽轮机、压缩机等大型透平机械的轴端密封装置，属于柱面流体密封技术领域。

背景技术

蜂窝密封也称蜂窝孔型阻尼密封，属于一种非接触式柱面密封。主要用于密封气体介质或蒸汽，广泛应用在汽轮机，燃气轮机，离心式压缩机，鼓风机等机器中的级间密封、轴端密封和叶顶密封，或其他动密封的前置密封。蜂窝密封的泄漏量与节流间隙的大小成正比，因此从密封性能考虑，希望节流间隙尽可能小。蜂窝密封的泄漏量增大，会直接影响整体机组的效率，并导致大量能源的浪费。如果能够将密封组件和转轴之间的节流间隙控制在尽可能小的范围内，对于汽轮机、燃气轮机和大型离心压缩机等转轴较长的大型设备，不仅可以控制泄漏，而且可以改善机组的动力学性能。

例如，在启动和停止转动的过程中，机器通过临界转速时，转轴的振动会急剧增大，因此会使得蜂窝密封与转轴发生摩擦甚至碰撞，导致节流齿隙变大，甚至有可能会因蜂窝密封的磨损过大而让迷宫密封丧失密封效果。此外，传统的蜂窝密封由镍基合金制成，间隙过小时密封主体与转轴碰撞时会产生火花，影响机组特别是输运易燃易爆有毒介质机组的安全性。为避免或减少上述问题发生的可能性，在蜂窝密封的设计阶段就不得不放大密封间隙的安全裕量；而对于大型汽轮机来说，密封间隙每增大1mm，就会使机组泄漏量增大20％，级间效率下降1％，因此将导致设备在运行过程中的能源极大浪费，实际上这是无法为用户所接受的。

针对上述问题，研究学者们提出了自适应可控间隙的柱面密封概念，并主要采用弹簧、电磁体等作为弹力元件调控密封间隙，上述弹力元件虽然一定程度上可以实现调控密封间隙的功能，但是又各自具有明显缺点。比如，采用弹簧作为弹力元件，往往不仅需要多个弹簧组成弹簧组来控制间隙，而且随着使用时间的延长弹簧组的变形往往不一致，导致调控后密封组件和转轴之间的间隙产生倾斜状或偏斜状；如果采用电磁体作为弹力元件，而许多大型透平机组特别是大型汽轮机组、压缩机组的工况往往处于高温高压状态，此时电磁体很容易失效。采用空间占居很小的波片结构与可变压气囊组合作为弹力元件的研究甚少。

波片结构占居空间很小，不仅有利于柱面密封的径向尺寸大大减小，而且可以依据实际需要灵活调整波片用材和刚度。而作为兼顾柔性和自适应能力极强的压力气囊，不仅具有良好的顺应性，而且通过将气囊压力依据机组某进口或出口介质压力变化实施反馈调节，可以方便地实现密封间隙自适应在线调控。因此，该实用新型是一种综合性能良好特别是密封性、抗碰摩性优异的全新密封技术。

发明内容：

本实用新型目的在于提供一种有效减少透平机组的泄漏量，降低设备在运行过程中的能源消耗，提高轴端密封的密封性和使用寿命的可调密封间隙的密封装置。

本实用新型通过一下技术方案来实现：

一种密封间隙可调的柔顺箔蜂窝密封结构，包括安装在透平机组的静子部分的密封筒体1，密封筒体1的两侧装有端盖7，其特征在于：密封筒体1的内壁装有柔顺箔蜂窝密封单元，所述密封筒体1设有通气孔14，密封筒体1内壁沿轴向开设有多个凹槽13周向连接而成的环，轴向相邻的环的凹槽13错位排列，轴向相邻的环通过设置密封圈8密封隔离，周向相邻的凹槽13之间设有轴向沟槽11；