[发明专利]一种适用于高压差环境下的动封严结构

说明书

本发明公开了一种适用于高压差环境下的动封严结构，用于高压差环境中的转子和静子之间的动密封，静子具有第一静子和第二静子，转子上设置有止推定位块，止推定位块位于第一静子和第二静子之间的径向凹槽中，包括径向电磁轴承、止推电磁轴承和磁流体密封装置，径向电磁轴承套设在静子上且位于静子和转子之间，磁流体密封装置套设在静子上且位于静子和转子之间，止推电磁轴承设置在静子上且位于径向凹槽中。由于引入的电磁轴承技术取消了常规轴承油脂润滑等问题，避免了油气污染高压工质等问题，同时采用磁流体密封技术，保证整个高压系统中高压工质的零泄漏或具有很小的泄漏量，达到对高压系统内转子支承与对高压差条件下转子静子间动封严的目的。

技术领域

本发明涉及高压差环境下的支承动封严结构布局技术领域，尤其涉及一种适用于高压差环境下的动封严结构。

背景技术

能量的高效合理利用，一直以来都是能源动力领域的关注热点。而高压闭式循环系统由于具备循环效率高、能量管理综合能力强、结构紧凑、体积小、重量轻等特点，已经引起了国内外的高度关注，并拟用于地面发电、舰船/潜艇综合电力系统、高超声速飞行器动力系统、高超声速飞行器能量综合管理系统等领域。

在地面发电、舰船/潜艇综合电力系统中使用的超临界二氧化碳/水循环发电系统在相同条件下循环热效率远高于现有燃气轮机并且结构紧凑、体积小、重量轻；在高超声速飞行器和单级入轨航天器动力上采用的超临界氦闭式循环系统具有强大的能量综合管理能力，能够保证高超声速飞行器和单级入轨航天器动力在全速域/全空域范围内具有优异的性能，从而实现高超声速飞行器和单级入轨航天器的水平起降重复使用。在现有各种闭式循环系统中，为保证闭式循环系统的运转，在闭式循环系统中需要采用循环泵进行增压，这就需要对循环泵转子进行支承以及对循环泵转、静间进行动封严。同时，为保证循环性能循环系统中的工质压力很高，使得转、静间动封严两侧的压差很大，约为几十到几百个大气压，对转、静间进行动封严的同时实现对循环泵转子的可靠支承十分困难，目前尚未见到可行的方案。

现有高压系统的支承和封严方案主要用于地面设备，大多采用滑动/滚动轴承实现对转子的支承，并采用传统的干气密封进行封严。在这种方案中，由于采用滑动/滚动轴承，需要对轴承腔进行单独的封严，以确保滑油不会泄漏到系统中造成污染，同时为了确保动封严的可靠性，还需要从外界引入多级高压密封气进行密封，甚至有些情况下还允许封严气微量泄漏到高压系统中。因此，这种传统的布局方式存在结构复杂、轴向长度长、重量大、封严气存在向高压系统微量泄漏等问题，无法满足发动机要求的结构简单、重量轻、始终保证闭式循环系统中为纯净的超临界状态氦、确保闭式循环系统中超临界状态氦泄漏量很低甚至零泄漏的要求。

因此，如何提供一种适用于高压差环境下的动封严结构，以实现克服现有高压系统内转子利用常规滑动/滚动轴承进行支承而带来的冷却与润滑困难以及支承动封严结构复杂的问题，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种适用于高压差环境下的动封严结构，以实现克服现有高压系统内转子利用常规滑动/滚动轴承进行支承而带来的冷却与润滑困难以及支承动封严结构复杂的问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种适用于高压差环境下的动封严结构，用于高压差环境中的转子和静子之间的动密封，所述静子具有第一静子和第二静子，所述转子上设置有止推定位块，所述止推定位块位于所述第一静子和所述第二静子之间的径向凹槽中，

包括径向电磁轴承、止推电磁轴承和磁流体密封装置，

所述径向电磁轴承套设在所述静子上且位于所述静子和所述转子之间，

所述磁流体密封装置套设在所述静子上且位于所述静子和所述转子之间，

所述止推电磁轴承设置在所述静子上且位于所述径向凹槽中。