CN111379861A - 用于回转机械的浮动密封装置和回转机械 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于回转机械的浮动密封装置和回转机械，所述回转机械包括静体和转动体，所述静体环绕所述转动体，所述回转机械具有高压端和低压端，所述浮动密封装置包括环形本体，所述环形本体具有第一端和第二端，所述环形本体的第一端邻近所述回转机械的高压端，所述环形本体的第二端邻近所述回转机械的低压端，所述环形本体的内周面具有凹槽，所述凹槽从所述环形本体的第一端的端面朝向所述环形本体的第二端延伸，所述环形本体环绕在所述静体和所述转动体之间，所述环形本体与所述静体相配合且沿所述环形本体的径向可移动。本发明的浮动密封装置，不易磨损，使用寿命长，提高了密封效果。
Description
技术领域
本发明涉及密封技术领域，具体地，涉及一种用于回转机械的浮动密封装置和回转机械。
背景技术
燃气轮机的压气机或透平等的回转机械中通常需要对流体进行密封，以降低泄漏，保证回转机械的正常工作。相关技术中，燃气轮机的压气机或透平内的部件的级间和轴端通常采用篦齿密封，以控制腔内气流从高压区流向低压区，并防止主流通道内的气流侵入腔室内部，即实现密封效果。
然而，现有的篦齿密封与转动体之间的封严间隙较大，造成气体的泄漏量大。同时，由于转动体高速旋转时容易发生径向跳动和轴心涡动，篦齿密封容易与转动体发生磨碰，从而使得篦齿密封和转动体表面出现磨损，降低密封效果。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明一方面提出了一种用于回转机械的浮动密封装置，其不易磨损，使用寿命长，提高了密封效果。
本发明另一方面还提出了一种回转机械。
根据本发明的第一方面的实施例的用于回转机械的浮动密封装置，所述回转机械包括静体和转动体，所述静体环绕所述转动体，所述回转机械具有高压端和低压端，所述浮动密封装置包括环形本体，所述环形本体具有第一端和第二端，所述环形本体的第一端邻近所述回转机械的高压端，所述环形本体的第二端邻近所述回转机械的低压端，所述环形本体的内周面具有凹槽，所述凹槽从所述环形本体的第一端的端面朝向所述环形本体的第二端延伸，所述环形本体环绕在所述静体和所述转动体之间，所述环形本体与所述静体相配合且沿所述环形本体的径向可移动。
根据本发明实施例的用于回转机械的浮动密封装置，通过在环形本体的内周面开设上述凹槽，使其不易磨损，使用寿命长，提高了密封效果。
在一些实施例中，所述凹槽与所述环形本体的第二端的端面间隔开。
在一些实施例中，所述凹槽的延伸方向相对于所述环形本体的轴向倾斜设置。
在一些实施例中，所述凹槽的倾斜角度为0°～90°。
在一些实施例中，所述凹槽凹入所述环形本体的内周面的深度为1～50μm。
在一些实施例中，所述凹槽具有多个，多个所述凹槽沿所述环形本体的周向间隔布置。
在一些实施例中，所述凹槽为直线型凹槽。
在一些实施例中，所述凹槽的横截面呈长条形。
在一些实施例中，所述凹槽具有多个，多个所述凹槽沿所述环形本体的周向均匀间隔布置，每个所述凹槽的延伸方向相对于所述环形本体的轴向倾斜设置，多个所述凹槽的倾斜角度相同且倾斜方向一致。
在一些实施例中，所述浮动密封装置还包括第一延伸部和第二延伸部，所述第一延伸部从所述环形本体的外周面沿所述环形本体的径向向外延伸，所述第二延伸部从所述第一延伸部的外端沿所述环形本体的轴向向外延伸，所述静体的内周面具有卡槽，所述第二延伸部配合在所述卡槽内且在所述卡槽内沿所述环形本体的径向可移动。
根据本发明的第二方面的实施例的回转机械包括：进口导叶组件，所述进口导叶组件包括导叶片和内环，所述内环的外周面与所述导叶片相连；转子，所述内环环绕在所述转子上且与所述转子间隔开；动叶，所述动叶设在所述转子上，所述动叶与所述导叶片在所述转子的轴向上彼此相对且间隔开；浮动密封装置，所述浮动密封装置设在所述内环和所述转子之间，气流可经所述浮动密封装置进入所述动叶与所述导叶片之间的间隙以密封该间隙，其中所述浮动密封装置包括环形本体，所述环形本体的内周面设有凹槽，所述凹槽从所述环形本体的远离所述动叶的一端的端面朝向所述环形本体的邻近所述动叶的一端延伸，所述环形本体绕设所述内环和所述转子之间，所述环形本体与所述内环相配合且沿所述环形本体的径向可移动。
在一些实施例中，所述凹槽具有多个，多个所述凹槽沿所述环形本体的周向均匀间隔布置，所述凹槽的延伸方向相对于所述环形本体的轴向倾斜设置，所述凹槽的倾斜角度为0°～90°，多个所述凹槽的倾斜角度相同且倾斜方向一致。
在一些实施例中，所述凹槽凹入所述环形本体的内周面的深度为1～50μm，且所述凹槽的横截面呈长条形。
在一些实施例中，所述浮动密封装置还包括第一延伸部和第二延伸部，所述第一延伸部从所述环形本体的外周面沿所述环形本体的径向向外延伸，所述第二延伸部从所述第一延伸部的外端沿所述环形本体的轴向向外延伸，所述内环的内周面设有卡槽，所述第二延伸部配合在所述卡槽内且在所述卡槽内沿所述环形本体的径向可移动。
附图说明
图1是根据本发明实施例的回转机械的结构示意图。
图2是根据本发明实施例的用于回转机械的浮动密封装置的结构示意图。
图3是根据本发明实施例的浮动密封装置的图2中的A-A截面图。
附图标记：
静体(进口导叶组件)1，卡槽10，导叶片11，内环12，转动体(转子)2，浮动密封装置3，环形本体31，凹槽310，第一延伸部32，第二延伸部33，动叶4。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图1-3描述根据本发明实施例的回转机械和用于回转机械的浮动密封装置。
如图1所示，根据本发明实施例的回转机械包括静体1、转动体2和浮动密封装置3，静体1环绕转动体2，回转机械具有高压端(图1所示的左端)和低压端(图1所示的右端)，浮动密封装置3环绕在静体1和转动体2之间，且浮动密封装置3设在静体1的内周面。由此，气流可从静体1的邻近高压端的一侧经浮动密封装置3流向静体1的邻近低压端的一侧(如图1所示箭头所示，气流可静体1的左侧经浮动密封装置3流向静体1的右侧)。
下面描述根据本发明实施例的用于回转机械的浮动密封装置3。
如图1-3所示，根据本发明实施例的用于回转机械的浮动密封装置3包括环形本体31，环形本体31环绕在静体1和转动体2之间，且环形本体31与静体1的内周面相配合。其中环形本体31具有第一端和第二端，环形本体3的第一端邻近回转机械的高压端，如图1、3所示的环形本体3的左端，环形本体3的第二端邻近回转机械的低压端，如图1、3所示的环形本体3的右端。环形本体31的内周面具有凹槽310，凹槽310从环形本体31的第一端的端面(图1、3所示的环形本体31的左端面)朝向环形本体31的第二端延伸。
当气流经过具有上述凹槽310的浮动密封装置3时，由于在环形本体31的周向上凹槽310形成收敛间隙，浮动密封装置3在转动体2的旋转运动下产生动压效应并悬浮起来，浮动密封装置3与转动体2的外周面不会接触，防止了磨碰的产生。而且，在回转机械开始工作时，浮动密封装置3在由动压效应产生的浮升力的作用下，浮动密封装置3与转动体2之间的密封间隙逐渐变大，变大的密封间隙同样影响着动压效应，密封间隙变大导致动压效应减弱，浮升力变小，密封间隙开始变小，最后达到平衡状态。由此，通过浮动密封装置3可实现自动调节该密封间隙的过程，有利于减少泄露。
根据本发明实施例的用于回转机械的浮动密封装置3，通过在环形本体31的内周面开设上述凹槽310，是间隙式圆周密封，该密封能够适应旋转的转动体2的径向跳动和轴心涡动而径向移动，消除了可能出现的浮动密封装置3与转动体2之间硬性接触而造成的摩擦磨损，保证了浮动密封装置工作时对密封间隙的控制，有利于减小泄露。而且，通过设置上述凹槽，克服了由于气体粘度低，动压效应小，而难于避免密封装置与转动体之间接触摩擦的情况，利于增加密封装置的使用寿命。
在一些具体地实施例中，凹槽310与环形本体31的第二端的端面(图3所示环形本体31的右端面)间隔开。换言之，如图3所示，凹槽310未延伸至凹槽310的右端面，即凹槽310的右端面与环形本体31的右端面间隔开一定距离。
在一些实施例中，凹槽310的延伸方向相对于环形本体31的轴向倾斜设置。换言之，凹槽310并不水平延伸，而是相对于倾斜于水平方向预定角度，如图3所示的截面中，凹槽310相对于水平方向向上倾斜预定角度。具体地，凹槽310的倾斜角度为0°～90°。
可以理解的是，通过在环形本体31的内周面设置倾斜的凹槽310，能够增加动压效应，产生较大的浮升力，进一步利于调节浮动密封装置3和转动体2之间的密封间隙。
在一些实施例中，凹槽310为直线型凹槽。换言之，如图3所示，凹槽310的侧壁面均为直线。
在一些实施例中，凹槽310凹入环形本体31的内周面的深度为1～50μm。
在一些实施例中，凹槽310具有多个，多个凹槽310沿环形本体31的周向间隔布置。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
进一步地，多个凹槽310沿环形本体31的周向均匀间隔布置，即相邻两个凹槽310之间的距离相同。更进一步地，多个凹槽310相对于环形本体31的轴向的倾斜角度相同且倾斜方向一致。换言之，每个凹槽310均朝向同一个方向倾斜且相对于环形本体31的轴向的倾斜角度相同。
在一些实施例中，凹槽310的横截面呈长条形。换言之，如图3所示，凹槽310的延伸长度大于凹槽310在环形本体31的周向上的长度。
在一些实施例中，静体1具有卡槽10，浮动密封装置3还包括第一延伸部32和第二延伸部33，第一延伸部32从环形本体31的外周面沿环形本体31的径向向外延伸，第二延伸部33从第一延伸部32的外端沿环形本体31的轴向向外延伸，第二延伸部33配合在卡槽10内且在卡槽10内沿环形本体31的径向可移动。
换言之，如图1、3所示，第一延伸部32从环形本体31的外周面沿环形本体31的径向向远离环形本体31的中心的方向延伸，第二延伸部33从第一延伸部32的远离所述环形本体31的一端的外周面沿左右方向向远离第一延伸部32的中心的方向延伸，即第二延伸部33的轴向与环形本体31的轴向一致，且第二延伸部33和环形本体31在环形本体31的径向上彼此相对且彼此通过第一延伸部32间隔开。其中第二延伸部33配合在静体1的内周面的卡槽10内且在卡槽10内沿环形本体31的径向可移动。在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
下面参考附图1描述根据本发明一个具体实施例的回转机械。
如图1所示，根据本发明的实施例的回转机械包括进口导叶组件1、转子2、动叶4和浮动密封装置3，进口导叶组件1包括导叶片11和内环12，内环12的外周面与导叶片11相连，内环12环绕在转子2上且与转子2间隔开。具体地，进口导叶组件1与转子2同轴设置。
动叶4设在转子2上，即与转子2的外表面相连，动叶4和导叶片11在转子2的轴向(图1所示的左右方向)上彼此相对且间隔开；
浮动密封装置3设在内环12和转子2之间，气流可经浮动密封装置3进入动叶4与导叶片11之间的间隙(如图1中箭头所示)以密封该间隙。如图2、3所示，浮动密封装置3包括环形本体31，环形本体31的内周面设有凹槽310，凹槽310从环形本体31的远离动叶4的一端的端面(图1、3所示的环形本体31的左端面)朝向环形本体31的邻近动叶4的一端(图1、3所示的环形本体31的右端)延伸，环形本体31绕设在内环12和转子2之间，环形本体31与内环12相配合且沿环形本体31的径向可移动。可以理解的是，在该实施例中，将前述实施例的用于回转机械的浮动密封装置3安装在进口导叶组件1和转子2之间。
在一些具体地实施例中，凹槽310与环形本体31的邻近动叶4的一端的端面(图1、3所示的环形本体31的右端面)间隔开，凹槽310为直线型凹槽且呈长条形，凹槽310的延伸方向相对于环形本体31的轴向倾斜预定角度0°～90°，每个凹槽310凹入环形本体31的内周面的深度为1～50μm。
在一些具体地实施例中，凹槽310具有多个，多个凹槽310沿环形本体31的周向均匀间隔布置，每个且多个凹槽310的倾斜角度相同且倾斜方向一致。
在一些具体地实施例中，内环12的内周面具有卡槽10，浮动密封装置3还包括第一延伸部32和第二延伸部33，第一延伸部32从环形本体31的外周面沿环形本体31的径向向外延伸，第二延伸部33从第一延伸部32的外端沿环形本体31的轴向向外延伸，第二延伸部33配合在卡槽10内且在卡槽10内沿环形本体31的径向可移动。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (14)
1.一种用于回转机械的浮动密封装置，所述回转机械包括静体和转动体，所述静体环绕所述转动体，所述回转机械具有高压端和低压端，其特征在于，所述浮动密封装置包括环形本体，所述环形本体具有第一端和第二端，所述环形本体的第一端邻近所述回转机械的高压端，所述环形本体的第二端邻近所述回转机械的低压端，所述环形本体的内周面具有凹槽，所述凹槽从所述环形本体的第一端的端面朝向所述环形本体的第二端延伸，所述环形本体环绕在所述静体和所述转动体之间，所述环形本体与所述静体相配合且沿所述环形本体的径向可移动。
2.根据权利要求1所述的用于回转机械的浮动密封装置，其特征在于，所述凹槽与所述环形本体的第二端的端面间隔开。
3.根据权利要求1所述的用于回转机械的浮动密封装置，其特征在于，所述凹槽的延伸方向相对于所述环形本体的轴向倾斜设置。
4.根据权利要求3所述的用于回转机械的浮动密封装置，其特征在于，所述凹槽的倾斜角度为0°～90°。
5.根据权利要求1所述的用于回转机械的浮动密封装置，其特征在于，所述凹槽凹入所述环形本体的内周面的深度为1～50μm。
6.根据权利要求1所述的用于回转机械的浮动密封装置，其特征在于，所述凹槽具有多个，多个所述凹槽沿所述环形本体的周向间隔布置。
7.根据权利要求1所述的用于回转机械的浮动密封装置，其特征在于，所述凹槽为直线型凹槽。
8.根据权利要求7所述的用于回转机械的浮动密封装置，其特征在于，所述凹槽的横截面呈长条形。
9.根据权利要求1所述的用于回转机械的浮动密封装置，其特征在于，所述凹槽具有多个，多个所述凹槽沿所述环形本体的周向均匀间隔布置，每个所述凹槽的延伸方向相对于所述环形本体的轴向倾斜设置，多个所述凹槽的倾斜角度相同且倾斜方向一致。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的用于回转机械的浮动密封装置，其特征在于，所述浮动密封装置还包括第一延伸部和第二延伸部，所述第一延伸部从所述环形本体的外周面沿所述环形本体的径向向外延伸，所述第二延伸部从所述第一延伸部的外端沿所述环形本体的轴向向外延伸，所述静体的内周面具有卡槽，所述第二延伸部配合在所述卡槽内且在所述卡槽内沿所述环形本体的径向可移动。
11.一种回转机械，其特征在于，包括：
进口导叶组件，所述进口导叶组件包括导叶片和内环，所述内环的外周面与所述导叶片相连；
转子，所述内环环绕在所述转子上且与所述转子间隔开；
动叶，所述动叶设在所述转子上，所述动叶与所述导叶片在所述转子的轴向上彼此相对且间隔开；
浮动密封装置，所述浮动密封装置设在所述内环和所述转子之间，气流可经所述浮动密封装置进入所述动叶与所述导叶片之间的间隙以密封该间隙，
其中所述浮动密封装置包括环形本体，所述环形本体的内周面设有凹槽，所述凹槽从所述环形本体的远离所述动叶的一端的端面朝向所述环形本体的邻近所述动叶的一端延伸，所述环形本体绕设在所述内环和所述转子之间，所述环形本体与所述内环相配合且沿所述环形本体的径向可移动。
12.根据权利要求11所述的回转机械，其特征在于，所述凹槽具有多个，多个所述凹槽沿所述环形本体的周向均匀间隔布置，所述凹槽的延伸方向相对于所述环形本体的轴向倾斜设置，所述凹槽的倾斜角度为0°～90°，多个所述凹槽的倾斜角度相同且倾斜方向一致。
13.根据权利要求11所述的回转机械，其特征在于，所述凹槽凹入所述环形本体的内周面的深度为1～50μm，且所述凹槽的横截面呈长条形。
14.根据权利要求11-13中任一项所述的回转机械，其特征在于，所述浮动密封装置还包括第一延伸部和第二延伸部，所述第一延伸部从所述环形本体的外周面沿所述环形本体的径向向外延伸，所述第二延伸部从所述第一延伸部的外端沿所述环形本体的轴向向外延伸，所述内环的内周面设有卡槽，所述第二延伸部配合在所述卡槽内且在所述卡槽内可沿所述环形本体的径向移动。
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