[发明专利]腔室呈周向发散式的袋型阻尼密封结构

说明书

本发明公开了一种腔室呈周向发散式的袋型阻尼密封结构，包括：静子、密封齿和周向挡板，其中，静子沿轴向被密封齿分割为多个交替排列的基本腔室和二次腔室，周向挡板为多个，贯穿基本腔室和二次腔室且沿各腔室的周向间隔设置，以形成多个袋型腔室，沿转子的转动方向，每个袋型腔室的上顶面到静子的中心轴的距离均匀增加，形成周向发散的楔形间隙结构。该腔室呈周向发散式的袋型阻尼密封结构，结构合理，便于设计，可抑制密封气流激振力，提高袋型阻尼密封的转子系统稳定性。

技术领域

本发明涉及旋转机械动密封领域，特别提供了一种腔室呈周向发散式的袋型阻尼密封结构。

背景技术

密封是汽轮机、压缩机、航空发动机等旋转机械的关键部件，起着减少工作介质泄漏和节能降耗的作用。近年来，随着旋转机械工作介质参数的不断提高，密封在起减少旋转机械泄漏量的同时，也会产生较大的气流激振力，介质参数提高后，密封内气流所产生的气流力对转子振动影响越来越明显，密封气流激振已成为高参数旋转机械转子失稳的重要因素。

为减少密封气流激振力，提高密封的稳定性，研究者们在传统迷宫密封的基础上，提出了通过改变静子表面粗糙度和密封结构来改变动力特性的蜂窝、孔型和袋型阻尼密封；通过减小周向流速来抑制气流激振力的反旋流密封和阻旋栅密封；通过降低流体动压效应来提高密封稳定性的负错位密封结构。上述形式的密封结构虽然抑制机理不尽相同，但其本质都属于固定式密封结构。其中，袋型阻尼密封是针对传统的迷宫密封内周向流动较为强烈、易产生流体激振问题而研制的,主要目的是解决透平机械转子系统振动失稳的问题。因此，在袋型阻尼密封技术的发展过程中,转子动力特性的研究得到了极大的重视。不同于迷宫密封，在贯通挡板袋型阻尼密封结构中，贯通挡板袋型阻尼密封的周向挡板从密封的进口到出口穿过了所有的密封腔室，所有的密封腔室均为周向孤立的等弧段袋型腔室，沿轴向交替排列有基本腔室和二次腔室。研究表明，与传统迷宫密封相比，袋型阻尼密封的周向隔板降低了密封腔内气流的周向速度，具有较大的阻尼系数，使得转子系统的稳定性得到增强。

然而，在旋转机械运行过程中，转子必然存在偏心状态，转子在偏心转动条件下，不仅密封装置容易磨损失效，而且密封间隙内由流体动压效应形成的不均匀压力差会产生气流激振力，造成气流激振问题得不到根本解决，袋型密封的稳定性降低，容易导致转子失稳。

因此，如何进一步提高袋型阻尼密封转子系统的稳定性，成为人们亟待解决的问题。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种腔室呈周向发散式的袋型阻尼密封结构，以进一步提高袋型阻尼密封的转子稳定性。

本发明提供的技术方案是：腔室呈周向发散式的袋型阻尼密封结构，包括：静子、密封齿和周向挡板，其中，静子沿轴向被密封齿分割为多个交替排列的基本腔室和二次腔室，周向挡板为多个，贯穿基本腔室和二次腔室且沿各腔室的周向间隔设置，以形成多个袋型腔室，沿转子的转动方向，每个袋型腔室的上顶面到静子的中心轴的距离均匀增加，形成周向发散的楔形间隙结构。

优选，所述轴向挡板为4～12个，且沿基本腔室和二次腔室的周向均匀分布。

进一步优选，所述基本腔室的宽度大于二次腔室的宽度。

本发明提供的腔室呈周向发散式的袋型阻尼密封结构将每一个腔室均设计成周向发散的楔形间隙结构，使得泄漏气体沿转子的周向从小间隙流向大间隙，从而不具备形成流体动压效应的条件，进而可有效抑制气流激振力的形成，使得转子系统的稳定性增强。

本发明提供的腔室呈周向发散式的袋型阻尼密封结构，结构简单，便于设计，相对于现有袋型阻尼密封结构，不需增添任何部件，仅需改变袋型密封腔室的形状，即可明显提高袋型阻尼密封的密封性能，降低使用成本，周向发散型的腔室设计，使其不满足流体动压效应的形成条件，提高了转子系统的稳定性。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：