[发明专利]一种透平机械干气密封用流体动压型后置隔离密封装置

说明书

本发明涉及一种透平机械干气密封用流体动压型后置隔离密封装置，该后置隔离密封装置设置在所述干气密封组件和轴承箱之间，所述后置隔离密封装置包括旋转组件和静止组件，所述主轴上设有锁母，其中，所述旋转组件的两端分别被锁母以及干气密封组件的转动部分夹持，且所述旋转组件套设在主轴外侧，并随着主轴高速旋转，所述静止组件环绕所述主轴布置，且和所述壳体固定，所述旋转组件的一个端面和所述静止组件的一个端面贴合并形成密封面，所述密封面与主轴轴向垂直，在所述旋转组件的端面上设有流体动压槽。与现有技术相比，本申请的密封装置应用在透平机械上，可以实现轴承侧润滑油向干气密封的零泄漏，且对隔离气损耗极小。

技术领域

本发明涉及机械密封技术领域，具体涉及一种透平机械干气密封用流体动压型后置隔离密封装置。

背景技术

透平机械包括透平压缩机(如离心压缩机、轴流压缩机)与透平膨胀机，都是高速旋转设备，也是石油、化工等装置的核心关键设备。目前透平机械普遍采用干气密封，即干运转、气体润滑、非接触式机械密封，作为其轴端密封。不管是单端面干气密封、双端面干气密封、串联式干气密封、带中间迷宫的串联式干气密封，都需要采用后置隔离密封来隔离干气密封与轴承箱，防止轴承箱中润滑油因主轴的高速旋转而产生的润滑油气通过轴向扩散污染干气密封的外侧密封，导致干气密封失效。

目前后置隔离密封常用的密封形式为非接触的迷宫密封(或称梳齿密封)和分瓣碳环密封。迷宫密封是通过节流降压来实现密封的，其优点是非接触，工作间隙大，可靠性高；但缺点是隔离气消耗量大，封堵轴承润滑油气的效果较差。分瓣碳环密封也是一种节流降压型密封，有接触式分瓣碳环密封和非接触式分瓣碳环密封，由于碳环密封的工作间隙相对于迷宫密封更小，其隔离气消耗量更小，其封堵轴承润滑油气的效果更好。

但接触式碳环密封，在投用初期有一段时间的跑合期，跑合期碳环会有一定的磨损，磨损量和隔离气氮气的露点有关，露点越低，氮气越干，其磨损量越大。有时跑合期磨损下来的碳石墨粉沫可能会导致干气密封外侧密封的失效。非接触式碳环密封的静态泄漏量偏大，而且其隔离气的消耗量对碳环密封处的温度非常敏感。对于一些特殊的工况，如轴承离干气密封轴向距离太近；轴承排油口位置设计不合理；轴承进油压力过高；轴承箱回油口过小、回油流动不畅等，迷宫密封和碳环密封都可能存在隔离气短路现象，导致轴承润滑油或润滑油气进入干气密封的外侧密封，污染干气密封，引起干气密封的失效。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供密封效果好的透平机械干气密封用流体动压型后置隔离密封装置。

为了实现本发明之目的，本申请提供以下技术方案。

在第一方面中，本申请提供一种透平机械干气密封用流体动压型后置隔离密封装置，所述后置隔离密封装置位于所述透平机械中干气密封组件和轴承箱之间，所述透平机械设有高速旋转的主轴，，所述后置隔离密封装置包括旋转组件和静止组件，所述主轴上设有锁母，其中，所述旋转组件的两端分别被锁母以及干气密封组件的旋转部分夹持，且所述旋转组件套设在主轴外侧，并随着主轴高速旋转，所述静止组件环绕所述主轴布置，且和所述透平机械的壳体固定，所述旋转组件的一个端面和所述静止组件的一个端面贴合并形成密封面，所述密封面与主轴轴向垂直，在所述旋转组件的端面上设有流体动压槽。在本申请中描述的干气密封组件的旋转部分可以为干气密封组件的压紧套等部件，根据实际设备的不同可进行选择，均为现有技术。

在本申请中，当透平机高速旋转时，所述旋转组件在锁母及干气密封组件的旋转部分夹持下，随着主轴一起高速旋转，由于所述旋转组件与静止组件贴合的端面上设有流体动压槽，因此所述旋转组件高速旋转时，会在所述旋转组件和所述静止组件之间(即密封面)形成一层微米级的气膜，对密封面起着润滑和隔离的作用，实现密封的非接触运转。由于透平机械的转速非常高，密封面这层极薄的气膜刚度非常大，能有效地隔离轴承侧的润滑油气，即使隔离气的供气压力低于轴承侧的油气压力，也能保证轴承侧润滑油气向干气密封的零泄漏，从而保证干气密封长周期稳定运转。