[发明专利]主动式动压型气膜端面密封装置及其智能控制方法

说明书

本发明公开了新型主动式动压型气膜端面密封装置与智能控制方法，装置包括气膜端面密封装置、外部监测及控制系统。气膜端面密封装置包括动环、静环、磁控形状记忆合金、气控弹簧、励磁线圈、动压槽、静环座；外部监测及控制系统包括流量计、气压调节阀、气源、电压调节器、电源、控制器。智能控制方法是指流量计将实时泄漏率传入控制器，根据实时泄漏率与目标泄漏率的差值可以得到闭合力调节量，再通过控制器控制气压调节阀和电压控制器，改变气控弹簧刚度和弹簧压缩量，最终实现闭合力的自适应控制。本发明结构简单、体积小、调控速率快，适用于工况多变和高参数工况的场合，能维持密封稳定运行，降低密封失效风险。

技术领域

本发明涉及轴密封领域，具体涉及一种主动式动压型气膜端面密封装置及其智能控制方法。

背景技术

干气密封是以气体作为密封介质的非接触式端面密封，通过气体动压效应，在动、静环之间形成一层微米级的气膜，实现非接触式运行，以其低泄漏、长寿命、磨损少等优点被广泛应用在各种旋转机械的轴端密封，如离心压缩机等。

由于机械密封在运行过程中不可避免的受到轴系振动，特别是随着机械设备向超高速发展，轴系振动更加剧烈，机械密封不可避免的出现密封失效，造成介质泄漏和磨损剧烈等各种问题，不仅对工业生产造成损失，还对操作人员造成伤害。因此有必要针对机械干气密封在动态运行过程中的稳定性进行研究，使密封能在长周期内完全稳定运行。

目前，国内对机械密封系统的密封参数检测方面已经有了较为成熟的技术，但受到控制设备落后的限制，大部分对于密封系统的控制需要人工进行，不能实现自适应和实时控制，因此膜厚实时变化会对密封性能产生较大影响，使密封发生失效。

发明内容

本发明的第一个目的是提供主动式动压型气膜端面密封装置，可以解决上述技术问题中的一个或是多个。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案如下：

主动式动压型气膜端面密封装置，包括气膜端面密封装置、外部监测及控制系统；

所述气膜端面密封装置包括动环、静环、动压槽、静环座、励磁线圈、磁控形状记忆合金、气控弹簧；所述动环和静环中至少有一个密封端面上开设动压槽。

所述静环安装在所述静环座上；所述静环座背面开设环形槽，所述励磁线圈安装在所述环形槽内；所述励磁线圈在通电后产生磁场。

所述静环座正面开设安装孔，所述磁控形状记忆合金安装在所述安装孔内；所述气控弹簧安装于所述磁控形状记忆合金与所述静环之间。

定义所述动环与所述静环的旋转中心轴轴线方向为轴向；所述磁控形状记忆合金在所述磁场作用下沿所述轴向发生变形，以使所述静环与所述动环紧密贴合形成密封端面。

所述外部监测及控制系统包括流量计、气压调节阀、气源、电压调节器、电源、控制器；所述流量计用于测量所述气膜端面密封装置的泄漏率；所述气压调节阀用于调节气源的供气压力；所述电压调节器用于调节电源的电压；所述控制器用于控制所述气压调节阀和电压调节器。

进一步的：所述气控弹簧为具有弹性的橡胶或箔片。

进一步的：安装孔沿所述静环座的圆周方向均匀设置。

进一步的：所述气控弹簧内部中空且连通，所述气控弹簧通过注气管路与气源连通。

进一步的：所述气控弹簧包括充气单元，所述充气单元多组并列重复排列，相邻两充气单元之间通过圆孔连通。

进一步的：所述充气单元的横截面形状为菱形或椭圆形。

进一步的：所述磁控形状记忆合金的横截面形状为“T”字形或矩形。

本发明的第二个目的是提供新型主动式动压型干气密智能调控方法，可以解决上述技术问题中的一个或是多个。