[发明专利]一种自由环接触式无间隙密封技术

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种汽轮机、水轮机或涡轮机的汽封改进技术，具体地说是一种对于汽轮机、涡轮机或涡轮压气机的高、中、低压缸的轴封、隔板密封、围带密封以及水轮机的水封等均适用的自由环接触式无间隙密封结构。

(二)背景技术

已知在汽轮机内部用于做功的高温、高压汽体是靠汽封圈来实现密封的，这种汽封方式其汽封圈和转轴之间保留有0.3mm至1.0mm的间隙，因此密封效果较差，直接影响汽轮机的工作效率。并且汽轮机的转子、汽封、汽缸因为密封，必须做到很高的加工精度，安装精度要求高。

对水轮机来讲，转轮与转室的间隙大小将直接影响到水轮机性能和结构安全。在水轮机设计中，国家标准转轮与转室的间隙为(0.5～1.0)％D1，在结构许可的条件下适当减少间隙值可减少容积损失，提高水轮机效率和出力，同时改善间隙空蚀和磨损，这对机组运行是有利的。

对涡轮机来讲，涡轮机的效率至少部分取决于旋转叶片的尖端和环绕的外壳之间的径向间隙，取决于在转子和隔膜封填之间保持间隙.如果任何一个间隙过大，蒸气或者燃气的流动可能通过间隙泄漏，从而降低涡轮机的效率。另外，如果任何一个间隙太小，则在某些涡轮机操作状态下，转子叶片尖端可能不希望地接触到围绕的外壳。通常不希望从高压区域向低压区域，燃气或者蒸气的泄漏流出流动路径或者流入流动路径。

目前，不论汽轮机、水轮机还是涡轮机，采用的都是存在泄漏的有间隙气封。

(三)发明内容

本发明的技术任务是针对现有技术的不足，提供一种能够使轮机缸体和转轴直接接触的无间隙密封结构。该密封结构从根本上彻底解决了密封圈的漏汽问题，使汽轮机、水轮机或涡轮机的工作效率能够得以大幅度提高。改变了传统的密封方式，加大了转子、汽封、汽缸允许的间隙范围，降低了转子、汽封、汽缸的加工精度要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种自由环接触式密封结构，包括固定在轮机缸体或隔板上的密封件和板式弹簧，密封件的轴截面呈工字形，其外圆面上加装有板式弹簧，并一起嵌在轮机缸体或隔板已经开出的T形槽内，转子上至少固定有一组耐磨密封体，耐磨密封体的外圆面和密封件的内圆面之间留有间隙以防止转子径向震动造成磨损，转子上还设置有和耐磨密封体及密封件分别相接触的密封圈，密封圈的另一自由平面与设置在转子上的薄钢板弹簧片相接触。

上述自由环接触式密封结构，其密封圈至少由两个密封环组成，每个密封环又有两部分构成，两部分之间通过卡接头连接围成一个完整的圆环，相邻两个密封环的卡接头的角度相差90度或270度，以便让卡接头错开，互为密封。

上述自由环接触式密封结构，其密封环的卡接头为平口接头、错口接头或凸凹接头。

上述自由环接触式密封结构，其密封圈至少由两个密封环组成，每个密封环又有一个开口，相邻两个开口角度相差180度。

上述密封圈的作用：密封圈本身有一定扩张变大的压力，保持桶形面的压力，旋转时利用离心力和被密封气体或液体提供密封压力。

上述薄钢板弹簧片的作用：环形密封面的对侧设置薄钢板弹弹簧片，用于辅助密封，在压力小时，使密封面保证密封；在压力正常时，用被密封气体或液体提供密封压力。

本发明的自由环接触式无间隙密封结构，目前基于汽轮机、水轮机或涡轮机的技术改造，如果制造时直接采用本结构，则可以把原汽封占用的汽缸内径的80-90％留给转子使用，增大转子的有效直径，增大了输入、输出功率，因转子直径与汽封厚度的比例不同，功率增加应该在10-30％之间。

本发明的自由环接触式密封结构，其工作原理如下：

本发明的自由环接触式密封结构把需要密封的一个变动的多层缝隙，转变成两个随转子的轴向移动、径向移动而移动的密封面。

本发明根据安装位置的不同，可分为三种：

1)围带汽封：是对转子和气缸体之间间隙的密封，该密封的密封圈是开口环形，开口处进行搭接；围带汽封直径很大，在叶轮的外缘，做一个接头，即可套上。

2)隔板汽封：是对转子轴和隔板之间间隙的密封，该汽封直径小，就是汽轮机的轴粗，安装时前后有很大的叶轮阻挡，各个部件都要分成两半，两个接头才能安装上。

3)轴端汽封：是对转子轴头和支撑轴瓦之间间隙的密封。轴端汽封和油封，直径就是汽轮机的轴粗，根据安装位置和材料的弹性，尽量用一个接头，即围带汽封方案；如果安装位置不允许和材料的弹性不够，可以分成两半，即隔板汽封方案。

本发明的接触式汽封与现有技术相比，所产生的有益效果是：