[发明专利]一种弹簧吸收震动式可调节刚度孔型阻尼密封

说明书

一种弹簧吸收震动式可调节刚度孔型阻尼密封，包括由内而外套合的密封内衬和密封外壳，密封内衬和密封外壳之间设有多个螺栓‑弹簧调节刚度结构；密封外壳的壁面上均布有螺栓孔，密封内衬的内壁面上均布有规则的阻尼孔，密封内衬的外壁面设有与螺栓孔一一对应的圆柱销钉；螺栓‑弹簧调节刚度结构包括螺栓和弹簧，螺栓安装在密封外壳的螺栓孔内，且螺栓的尾端未伸出密封外壳；弹簧的尾端套设在密封内衬的圆柱销钉上，弹簧的头端伸入螺栓孔内与螺栓的尾端抵接。本发明具有更好的动态响应能力，抗冲击振动能力以及更长的使用寿命等。

技术领域

本发明涉及旋转透平机械密封技术领域，尤其涉及一种弹簧吸收震动式可调节刚度孔型阻尼密封。

背景技术

迷宫密封也称梳齿密封，属于一种非接触式柱面密封。主要用于密封气体介质或蒸汽，广泛应用在汽轮机，燃气轮机，离心式压缩机，鼓风机等机器中的级间密封、转轴端密封和叶顶密封，或其他动密封的前置密封。迷宫密封结构简单，造价低廉，并且其泄漏量与节流间隙的大小成正比。目前，旋转机械向着高工况参数的方向发展，随之而来的是旋转机械在运行过程中会受到各种因素的干扰而发生振动大的现象。因此，迷宫密封的密封齿更易磨损和倒伏，对机组的安全运行带来很大隐患。

例如，在启动和停止转动的过程中，旋转机械通过临界转速时，转轴偏摆严重，机组的振动会急剧增大，因此会使得迷宫密封或蜂窝密封与转轴发生摩擦甚至碰撞，导致节流齿隙变大，甚至有可能会因迷宫密封齿的磨损过大而让迷宫密封丧失密封效果。此外，传统的蜂窝密封由镍基合金制成，间隙过小转轴震动过大时密封主体与转轴碰撞时会产生火花，影响机组特别是输运易燃易爆有毒介质机组的安全性。目前，铝制孔型阻尼密封作为钢制蜂窝密封的优良替代品被广为研究。由于孔型阻尼密封的铝合金材质较软，与转轴碰磨时虽不易产生火花但更易产生磨损，进而导致密封组件失去密封特性。为避免或减少上述问题发生的可能性，传统的方法为，在蜂窝密封的设计阶段就不得不放大密封间隙的安全裕量；而对于大型汽轮机来说，密封间隙每增大1mm，就会使机组泄漏量增大20％，级间效率下降1％，因此将导致设备在运行过程中的能源的极大浪费，与目前国家号召的节能减排基本国策不符，同时使得企业生产效益低下。

针对以上问题，相关学者提出了根据转轴偏摆震动程度的不同自适应可调控密封结构刚度阻尼的柱面密封的概念，并主要采用波箔片、气囊、弹簧等作为弹力元件调控密封结构的刚度阻尼，上述弹力元件虽然一定程度上可以实现调控密封结构的功能，但是由于单纯的弹性元件具有有限的补偿能力，在机组震动严重时，弹性元件变形较大往往会产生不可逆的塑性压缩，至使弹性元件失效。比如，单纯采用弹簧作为弹力元件，往往不仅需要多个弹簧组成弹簧组来控制间隙，而且随着使用时间的延长弹簧组的变形往往不一致，导致调控后密封组件和转轴之间的间隙产生倾斜状或偏斜状如专利CN 107559199 A。其次，由于转轴偏摆方向和频率往往在机组运行整周期内变化规律不同，所需密封装置的刚度和阻尼也应随工况的不同而有所调整。

发明内容

为克服上述问题，本发明提供一种动力特性优良、自适应性强的弹簧吸收震动式可调节刚度孔型阻尼密封。

本发明采用的技术方案是：一种弹簧吸收震动式可调节刚度孔型阻尼密封，包括由内而外套合的密封内衬和密封外壳，密封内衬和密封外壳之间设有多个螺栓-弹簧调节刚度结构；密封内衬和密封外壳呈圆柱形筒体且轴心线在同一条直线上，以靠近轴心线的一侧为内侧，反之为外侧；

所述密封外壳的壁面上均布有螺栓孔，螺栓孔为贯穿密封外壳的沉头孔；所述密封内衬的内壁面上均布有规则的阻尼孔，阻尼孔未贯穿密封内衬，密封内衬的外壁面设有与螺栓孔一一对应的圆柱销钉；

所述螺栓-弹簧调节刚度结构包括螺栓和弹簧，螺栓安装在密封外壳的螺栓孔内，且螺栓的尾端未伸出密封外壳；弹簧的尾端套设在密封内衬的圆柱销钉上，弹簧的头端伸入螺栓孔内与螺栓的尾端抵接；圆柱销钉、弹簧和螺栓的轴心线共线，且位于密封内衬和密封外壳的径向。