[发明专利]一种带有凹槽的低泄露量直通式迷宫密封装置

说明书

本发明公开了一种带有凹槽的低泄露量直通式迷宫密封装置，包括传动转子、涡轮叶片转子、密封环、轴向定位环；其中，涡轮叶片转子的一端套装在传动转子内，密封环套装在涡轮叶片转子的中部，涡轮叶片与轴向定位环之间留有泄露间隙；密封环的内壁周向上开设有若干迷宫密封齿，相邻两个迷宫密封齿之间为迷宫空腔，迷宫空腔靠近泄露间隙的一端为密封压力入口，另一端为密封压力出口；密封环套装在涡轮叶片转子的部分周向上开设有若干凹槽。本发明通过位于转子表面的凹槽，改变轴向泄露气体介质的速度方向，在密封空腔内引起方向相反的漩涡，加剧流体动能的内耗散，进而提升密封的轴向降压效果，减小轴向流体泄露，改善密封性能。

技术领域

本发明属于泵密封领域，具体涉及一种带有凹槽的低泄露量直通式迷宫密封装置。

背景技术

迷宫密封是工业上一种常用的密封方式，被广泛的应用在压缩机、汽轮机、燃气轮机、鼓风机等旋转机械的轴端和级间密封中，具有适应性强、工作稳定、寿命长、结构相对简单且易于维护等特点，在高温、高压以及高旋转频率的设计场合上都可以应用。为了适应不同的工作环境，迷宫密封的尺寸和结构也有所不同。

迷宫密封的工作原理是带有压力的流体在通过迷宫密封结构的间隙过程中，一部分压力能转变为动能，并且在摩擦力的作用下耗散为热能：在进入密封空腔后，部分动能经过内摩擦损耗转换为热能，部分动能转化为势能，并且由于缩扩阻力的作用而进一步耗散。迷宫密封就是这一系列结构的组合，通过这一系列齿与空腔的交替作用，流体本身的压力势能不断下降，最终达到降低轴向压力、减小泄露的目的。

在理想的条件下，气体在迷宫密封内部流动的过程中动能全部转化为热能耗散掉，这就会使得气体完全被密封，达到零泄漏。但是在实际情况下，密封腔室内部的气体不能通过能量的转换完全耗散掉，总有一部分气体拥有残留下的动能，通过密封齿间隙继续向下一个腔室流动，这种想象被称作“透气效应”，直通式的迷宫密封由于空腔内部耗散小，且齿端间隙轴向方向上完全贯穿，要比其他形式的密封的透气效应更强。为减小直通式迷宫密封的泄漏量，提高密封效果，有人想到在空腔内部增加阶梯、小型齿等，加剧流体的内耗散，所以出现了阶梯式及错齿式等各种复杂的迷宫密封，结构趋于复杂化，虽能够显著改善密封效果，但是复杂型迷宫密封大大提高了加工及装配难度，像错齿式迷宫密封等还必须采用组合装配，复杂的密封结构对于一些设备本身结构简单，密封要求不是很苛刻的设备并不适用，针对这种情况，经过研究发现，并不需要增加阻隔的密封齿才能提高密封效果，通过在转子表面加工出一定尺寸的凹槽就能达到扰动流体的目的，特定参数的凹槽能够使迷宫空腔内部内摩擦加剧，利用流体的粘性效应，就可以显著降低泄露，提升密封效果。尤其适用于一些成品设备的性能改良，也不需要更换转子设备及其他部件，只需要在转子表面按设计要求加工出特定的凹槽，再配合密封环，即可达到良好的密封效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带有凹槽的低泄露量直通式迷宫密封装置，该装置通过位于转子表面的凹槽，改变轴向泄露气体介质的速度方向，在密封空腔内引起方向相反的漩涡，加剧流体动能的内耗散，进而提升密封的轴向降压效果，减小轴向流体泄露，改善密封性能。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种带有凹槽的低泄露量直通式迷宫密封装置，包括传动转子、涡轮叶片转子、密封环、轴向定位环和压缩泵；其中，

传动转子、涡轮叶片转子和密封环均设置在基座内，涡轮叶片转子的一端套装在传动转子内，且涡轮叶片转子的轴肩与传动转子的端面之间套装有轴向定位套筒，涡轮叶片转子的另一端套装有涡轮叶片，密封环套装在涡轮叶片转子的中部，其一个端面紧固在基座上，另一个端面上依次设置有轴向定位环和压缩泵入口，以压缩泵入口为中心的周向上开设有压缩泵出口，涡轮叶片位于压缩泵入口内，且涡轮叶片与轴向定位环之间留有泄露间隙；

密封环的内壁周向上开设有若干迷宫密封齿，相邻两个迷宫密封齿之间为迷宫空腔，迷宫空腔靠近泄露间隙的一端为密封压力入口，另一端为密封压力出口；涡轮叶片转子的套装有密封环的部分周向上开设有若干凹槽。