[发明专利]一种气泡式柔性气囊孔型阻尼密封

说明书

一种气泡式柔性气囊孔型阻尼密封，包括圆柱状的密封外壳，密封外壳的内壁设有密封内衬，密封外壳的端部装有用于密封所述密封内衬的外壳端盖，密封内衬的内侧表面分布有规则排布的密封浅孔，密封内衬的外侧表面开设有与密封浅孔同轴心的外表面深孔，密封浅孔和外表面深孔之间通过小直径通孔连通；外表面深孔内部装有气泡式柔性气囊，柔性气囊的外侧设有充气气阀，充气气阀固定安装在气囊安装环架上，充气气阀穿过密封外壳上的通孔与外部气源相连。本发明利用独立的气泡式柔性气囊在转轴大震摆情况下对密封内衬结构提供缓冲作用，同时，轴向和周向多个单独的柔性气囊可针对不同的工况直接调控密封结构轴向和周向各小单元的刚度和阻尼。

技术领域

本发明涉及柱面非接触流体密封技术领域，尤其涉及一种气泡式柔性气囊孔型阻尼密封。

背景技术

旋转密封是现代叶轮机械中的关键部件，先进的旋转密封技术可显著地提高叶轮机械的运行效率和安全稳定性。旋转密封技术的首要作用是通过控制动静间隙的泄漏流动，有效地减小泄漏量和泄漏流体对主流的影响。其次，需要旋转密封在控制流体泄漏流动的同时，保证叶轮机械转子系统的稳定性。随着对叶轮机械的输出功、效率和寿命等性能要求的不断提高，叶轮机械逐渐向高温、高压和高转速方向发展，由此产生的转子失稳现象日益突出。亟待引入一种低泄漏、高密封有效阻尼的柱面密封。目前旋转机械所用的密封结构一般为迷宫密封或蜂窝密封，材质均为刚性体，一旦碰磨就会造成永久性的密封磨损。产生碰撞磨损后的不均匀间隙不仅会增大泄漏量而且还会加剧密封间隙的汽流激振现象，严重时还会导致密封结构的整体失效。针对以上问题，相关学者提出了可调式密封如专利CN107559199A，通过弹簧来调整转子与静子之间的密封间隙。转子与静子之间的间隙较大时，弹簧伸出以减小间隙。转子与静子之间的间隙小时，弹簧压缩以保持较小的间隙。然而，该可调密封属于接触式密封，摩擦时容易造成的密封磨损。并且，在高温、密封的介质不理想等情况下，弹簧容易结垢、锈蚀，从而导致弹性失效，进而影响其使用。

其次，旋转机械机组在运行周期内会经历若干个大负荷工况，密封转轴会发生高速转动、轴向偏心、大偏摆的情况。在转轴不同形式的失稳情况下所对应的密封结构刚度要求也相应不同。例如当转轴沿径向某一方向大幅度震动时，相应的密封结构在该方向刚度应较小，阻尼较大，而其它方向的密封结构仍应保持较高的刚度，以保持整体密封结构的稳定性，较低的泄漏。这就需要一个密封结构周向或轴向各部刚度阻尼可灵活调节的产品。如专利CN112065916A采用多分块气囊作为柔性支承体，将刚性孔型阻尼密封转变为柔性柱面阻尼密封，通过改变气囊内的气体压力，改变调节密封各局部结构刚度。但该种柔性气囊密封调节局部结构刚度时缺乏灵活性，且在气囊块失效时往往需要更换一整块，可替换性较差，成本较高。总之，现有的刚性密封和柔性密封都无法满足我们对密封件低泄漏、动力学特性优异且自适应强、局部失效后可替换性强的要求。

发明内容

为克服上述问题，本发明提供一种根据工况的变化可调节各密封孔单元刚度阻尼，动力特性优良且自适应性强、局部失效后可替换性强的气泡式柔性气囊孔型阻尼密封。

本发明采用的技术方案是：一种气泡式柔性气囊孔型阻尼密封，包括圆柱状的密封外壳，密封外壳的内壁设有密封内衬，以靠近密封外壳中心轴线的方向为内，密封外壳的端部装有用于密封所述密封内衬的外壳端盖，所述密封内衬的内侧表面分布有规则排布的密封浅孔，密封内衬的外侧表面开设有与密封浅孔同轴心的外表面深孔，密封浅孔和外表面深孔之间通过小直径通孔连通；

所述外表面深孔内部装有气泡式柔性气囊，气囊底面与外表面深孔孔底之间形成可调气室；柔性气囊的外侧设有充气气阀，充气气阀固定安装在气囊安装环架上；气囊安装环架为半圆环形，气囊安装环架上分布有与充气气阀一一对应的气囊安装孔；充气气阀的气管穿过密封外壳上的通孔连接外部气源，柔性气囊在充气时能从柔性气囊的低压底面伸长到高压底面；气囊安装环架设置在密封内衬外侧，两个半圆换形气囊安装环架拼装组成完整的环形。