[发明专利]一种用于高速旋转叶轮机械的密封装置

说明书

本发明提出一种用于高速旋转叶轮机械的密封装置，该密封装置是由双端面流体动压机械密封与迷宫式旋转密封形成的多级组合式密封结构；具有密封控制系统，为密封装置提供具有一定粘性和压力的密封保护气，并对所述密封保护气和密封装置的工作状况进行实时监测和控制；利用动压弹簧为密封动环和静环端面提供预紧力；密封动环从环端面的外圆周到环端面环径向中间部分具有小于10度的倾斜面。密封装置的在低速状态下也能迅速产生迷宫密封通道压力和端面动压气膜，且端面动压气膜刚性强、稳定性好，密封性能优良和稳定。

技术领域

本申请涉及用于叶轮机械的密封领域，特别是涉及用于高速旋转的精密叶轮机械旋转轴密封的多级组合式密封设备。

背景技术

现有的叶轮机械的旋转轴的密封方式通常是采用非接触式的流体动压机械密封。非接触式的流体动压机械密封是在密封动环和静环的端面上开设不同形式的动压槽，当密封动环和静环相对旋转时产生动压效应，使密封端面打开产生密封气膜，利用密封气膜实现了密封动环和静环端面的非接触密封。减少了密封端面间的摩擦损耗，延长了密封的使用寿命，除此之外其泄漏量低且稳定性较高，所以非接触式机械密封在叶轮机械装置中有着广泛的应用。

但随着工业的发展，非接触式的流体动压机械密封运行工况更多趋向于高转速、高温和高压。随着转速的提高，虽然端面动压槽产生的动压效应会增强，现有的高速旋转的叶轮机械旋转轴的非接触式的流体动压机械密封存在以下技术问题：

1、密封效果不稳定，在轴高速旋转时泄漏量明显增大，并且转轴的轴向振动增强，这会影响密封气膜的刚度稳定性；

2、适应性和通用性差，在叶轮机械处于不同的工况中，叶轮机械内的介质压力变化或者转轴处于不同的转速，而不能够实时对密封装置的密封效能进行控制调整，导致在叶轮机械处于不同的工况时，密封性能差异较大；

3、叶轮机械启动和停机时，转速相对较低，动环和静环之间不能够及时产生密封动压气膜，导致泄漏；并且在叶轮机械正常高速运转期间，动环和静环之间的密封动压气膜刚度不足，气膜刚度的稳定性差，影响的密封效果。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于高速旋转叶轮机械的密封装置，其能够实时对密封装置的密封效能进行控制调整，使其在叶轮机械处于不同的工况运行时气膜刚度强，密封性强，并且气膜刚度的稳定性高，密封效果的稳定性高。

该密封装置具有旋转轴1、左端盖3和右端盖13，两端分别与所述左端盖3、右端盖13固定连接的圆周壳体；左端盖3和右端盖13分别设置有第一迷宫密封装置2和第二迷宫密封装置14，所述第一迷宫密封装置2和第二迷宫密封装置14分别与所述旋转轴1形成轴向迷宫式密封；所述左端盖3与迷宫密封块21形成径向的迷宫式密封，所述迷宫密封块21的外圆周上具有第三迷宫密封装置10，所述第三迷宫密封装置10与所述圆周壳体的内圆周面形成轴向迷宫式密封；

所述密封装置还具有与所述迷宫密封块21固定连接的左密封动环20；所述迷宫密封块21、左密封动环20固定在旋转轴1上，并随着旋转轴1旋转；所述密封装置具有右密封动环15，所述右密封动环15与右端盖13形成径向的迷宫式密封，所述右密封动环15固定在旋转轴1上，并随着所述旋转轴1旋转；

所述密封装置具有中间静环组件24，所述中间静环组件24具有与所述圆周壳体一体形成的肋，所述肋中设置有第一气体通道11和第二气体通道12；所述肋具有径向部分和从所述径向部分向左右延伸的轴向部分，其中，左端的轴向部分内设置左弹簧腔，左弹簧腔内设置有左气动弹簧18，所述左气动弹簧18连接有左密封静环19，所述左气动弹簧18向所述左密封静环19施加预紧力使所述左密封静环19与所述左密封动环20形成机械密封；右端的轴向部分内设置右弹簧腔，右弹簧腔内设置有右气动弹簧17，所述右气动弹簧17连接有右密封静环16，所述右气动弹簧17向所述右密封静环16施加预紧力使所述右密封静环16与所述右密封动环15形成机械密封；第一气体通道11和第二气体通道12分别与左气动弹簧18和右气动弹簧17连通；