CN116557337A - 一种密封部件及叶轮设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种密封部件及叶轮设备，涉及领域密封技术领域。密封部件包括内侧面、内端面和外端面，内侧面朝向轴，内端面朝向机匣内部，外端面朝向机匣外部；内端面上设置有导流区，导流区绕密封部件的周向布置；导流区内设置有至少两个第一导流梳齿，第一导流梳齿为条状的片体，第一导流梳齿的长度方向从靠近内侧面向远离内侧面的方向延伸。本发明解决了现有的叶轮设备密封件的气封间隙激振严重技术的问题。

Description

一种密封部件及叶轮设备

技术领域

本发明涉及领域密封技术领域，尤其涉及一种密封部件及叶轮设备。

背景技术

叶轮设备是一种以连续旋转叶片为本体，使能量在流体工质与轴动力之间相互转换的动力机械。叶轮设备都包括叶轮、叶轮轴和缸体，在叶轮轴和缸体之间有密封件。叶轮是盘型转动件，叶轮轴为叶轮的中心轴，也是转动轴，并且伸出缸体，缸体也称为机匣。现有的在叶轮轴和缸体之间的密封件多使用迷宫密封，迷宫密封由一排环状密封梳齿组成，密封梳齿与轴或机匣之间存在很小的节流间隙。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：首先，本领域技术人员都知道迷宫密封必定存在泄漏间隙，无法做到完全密封。当轴在运转时存在偏心的时候，轴会出现震动，偏心程度越大，震动程度越大。此外，转轴在运行中不可避免的出现偏心，这使叶轮轴与密封件之间的密封间隙流道的宽窄不同，并且在设备运行时，流体工质(即被密封气体)将不断进入迷宫密封中，并由于转子的旋转，气流进入迷宫密封前会带有一定的周向速度，该周向流动的气流会导致在叶轮轴表面的压力分布不均，从而加剧了叶轮轴不稳定的振动，这种现象称为气封间隙激振，目前已多次出现叶轮设备因间隙气流激振而无法达到额定工作状态的问题。当然，转轴的偏心程度在一定范围内被视为安全运行范围。随着转轴的转速增加，上述的气封间隙激振越明显。现有技术中也可以通过增加检修维护转轴次数来避免气封间隙激振的出现，但该做法势必会增加使用成本。

基于此，如何避免叶轮设备密封件的气封间隙激振现象，防止叶轮轴的转动不平稳是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种减小气封间隙激振的密封部件，以保证穿过密封部件的轴能够长期平稳运转。

为达此目的，一方面，提供了一种密封部件，固定在机匣的轴孔内，包括内侧面、内端面和外端面，所述内侧面朝向轴，所述内端面朝向机匣内部，所述外端面朝向机匣外部；所述内端面上设置有导流区，所述导流区绕所述密封部件的周向布置；所述导流区内设置有至少两个第一导流梳齿，所述第一导流梳齿为条状的片体，所述第一导流梳齿的长度方向从靠近所述内侧面向远离所述内侧面的方向延伸。

进一步地，所述导流区设置在所述内端面靠近所述内侧面处。

进一步地，两个所述第一导流梳齿的间距从靠近所述内侧面到远离所述内侧面的方向上逐渐增加。

进一步地，所述第一导流梳齿呈弧形，所有的所述第一导流梳齿的圆心相对于所述第一导流梳齿均在同侧。

进一步地，所有的所述第一导流梳齿组成旋涡状。

进一步地，还包括至少两个第二导流梳齿，所述第二导流梳齿为条状的片体，所述第二导流梳齿与所述第一导流梳齿交叉布置。

进一步地，所述第二导流梳齿呈环形，所述第二导流梳齿绕所述密封部件的周向布置。

进一步地，所述第二导流梳齿有多个，两两所述第二导流梳齿依次套设。

进一步地，所述导流区可以是平面、弧形面或者斜面。

有益效果：

本方案提供了一种密封部件，固定在机匣的轴孔内，包括内侧面、内端面和外端面，内侧面朝向轴，内端面朝向机匣内部，外端面朝向机匣外部。在内端面上设置有导流区，导流区绕密封部件的周向布置。导流区内设置有至少两个第一导流梳齿，第一导流梳齿为条状的片体，第一导流梳齿的一端从导流区的内端延伸到外端，导流区的内端为靠近内侧面的端部。

本方案的密封部件在使用时，由于其内端面上设置有导流区，导流区上设有至少两个第一导流梳齿，两个第一导流梳齿之间形成流道，当叶轮轴转动时，有部分泄漏气体将进入上述流道内，在第一导流梳齿的作用下，降低了气流向密封部件的内侧面流动的能量，故泄漏气流在密封部件的内侧面与轴之间的间隙的流通将减小。从而，本方案的密封部件具有密封性能好、减轻气封间隙激振、保证轴的平稳转动的技术效果。

附图说明

图1是本申请的密封部件的结构示意图；

图2是图1中的轴向视图；

图3是图2中A-A的截面图；

图4是安装在叶轮设备上的密封部件的局部示意图。

图中：100-内侧面；200-内端面；210-导流区；211-第一导流梳齿；212-第二导流梳齿；110-第三梳齿；300-外端面；400-外侧面；500-轴。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例一：

如图1-图4所示，本实施例提供了一种密封部件，固定在机匣的轴孔内，轴从密封部件内孔穿出。密封部件包括内侧面100、内端面200和外端面300，内侧面100朝向轴500，内端面200朝向机匣内部，外端面300朝向机匣外部。内端面200上设置有导流区210，导流区210绕密封部件的周向布置。导流区210内设置有至少两个第一导流梳齿211，第一导流梳齿211为条状的片体，第一导流梳齿211的长度方向从靠近内侧面100向远离内侧面100的方向延伸。

本方案的密封部件在使用时，由于其内端面200上设置有导流区210，导流区210上设有至少两个第一导流梳齿211，两个第一导流梳齿211之间形成流道，当轴500(例如，叶轮轴)转动时，有部分泄漏气体将进入上述流道内，在第一导流梳齿的作用下，降低了气流向密封部件的内侧面100流动的能量，故泄漏气流在密封部件的内侧面100与轴500之间的间隙的流通将减小。从而，本实施例的密封部件具有减轻气封间隙激振、保证轴的平稳转动的技术效果。

进一步地，如图1-图2所示，导流区210设置在内端面200的靠近内侧面100处。导流区210设在靠近轴500内端面200上。进一步地，所述第一导流梳齿211的一端从所述内侧面100与所述内端面200的交界处向外(也就是说，向外侧面400)延伸。

进一步地，如图1-图2所示，两个第一导流梳齿211的间距在靠近内侧面100到远离内侧面100(也就是说，靠近外侧面400)的方向上逐渐增加。

进一步地，如图1-图2所示，第一导流梳齿211呈弧形，所有的第一导流梳齿211的圆心相对于第一导流梳齿211均在同侧。进一步地，所有的第一导流梳齿211组成旋涡状的。旋涡状的第一导流梳齿211更有利于将流体往内端面200导流，使流体沿着内端面200向与内侧面100近似垂直的方向流动，进而减少进入内侧面100的流体，进而减轻了气封间隙激振现象，保证轴的平稳转动。

进一步地，如图1-图3所示，密封部件还包括至少两个第二导流梳齿212，第二导流梳齿212为条状的片体，第二导流梳齿212与第一导流梳齿211交叉布置。至少两个第一导流梳齿与至少两个第二导流梳齿形成至少一个节流腔体，节流腔体内有膨胀空间。泄漏气流依次进入各个节流腔体的膨胀空间内，在膨胀空间产生剧烈的湍流旋涡，上述的湍流旋涡把泄漏气流的机械能不可逆地转化为内能，向环境耗散，使泄漏气流的机械能不断下降，进而减小泄漏气体的泄漏量，提高密封性能。本实施例的密封部件，由于在第一导流梳齿211的结构上进一步设置第二导流梳齿212，提高了密封性能，减轻了气封间隙激振现象，进而保证轴的长时间地平稳地转动，使用在高速旋转的轴上时上述技术效果更为明显。

进一步地，如图1-图3所示，第二导流梳齿212呈环形，第二导流梳齿212绕所述密封部件的周向布置。第一导流梳齿211与第二导流梳齿212交叉，此时第二导流梳齿212呈环形，当第一导流梳齿211、第二导流梳齿212均至少有两组时，在导流区210内形成多个上述的节流腔体，进一步提高密封部件的性能。

进一步地，如图1-图3所示，第二导流梳齿212呈环形时，并且第二导流梳齿212有多个，此时两两第二导流梳齿212依次套设。优选地，所有的第二导流梳齿212同心布置，优选地，所有的第二导流梳齿212的圆心与密封部件的中心轴共线。

进一步地，如图1-图3所示，导流区210设置在密封部件的内端面200上，位于内端面200和内侧面100的交界处，导流区210可以是平面、弧形面或者斜面。

进一步地，如图1-图3所示，内侧面100上有至少两个第三梳齿110，所第三梳齿110为条状片体，所述第三梳齿绕所述密封部件的周向布置，优选地，所述第三梳齿首尾相接。至少两个第三梳齿由所述内端面200至外端面300依次并排布置。优选地，内侧面100上有多个第三梳齿，每个第三梳齿并排等距布置。

实施例二：

如图4所述，本实施例公开了一种叶轮设备，包括实施例一中的任一种密封部件，叶轮设备还包括叶轮、叶轮轴和缸体，叶轮设置在叶轮轴上，叶轮轴位于缸体内，缸体设置有轴孔，叶轮轴从轴孔穿出，密封部件设在轴孔处，导流区朝向叶轮的背面，即密封部件的导流区靠近叶轮的背面，也即叶轮上没有工作叶片的一侧。本实施例的叶轮设备可以是轴流式，径流式，混流式，组合式。优选地，本实施例的叶轮设备为径流式，或者离心式。实施例一中的任一种密封部件用在径流式叶轮设备上时，密封部件的导流区朝向缸体内，位于叶轮背面，轴端密封之前，固定在轴端密封侧，叶轮设备在工作中处于静止状态。叶轮设备的缸体内的工作介质通常为气体且工作压力较高，但由于工作介质经过密封部件的两个第一导流梳齿之间形成流道，一部分的工作介质被导向与轴垂直的平面内，此时进入内侧面的工作介质将大幅减少，进而减轻了气封间隙激振现象，保证轴的平稳转动，同时也提高了密封效果。

进一步地，密封部件的导流区包括第一导流梳齿和第二导流梳齿时，两个第一导流梳齿与两个第二导流梳齿形成至少一个节流腔体，叶轮设备的工作介质进入节流腔体后将产生巨大的湍流漩涡，湍流漩涡在此过程中把流体的机械能不可逆的转化成内能，向环境耗散，使流体的机械能不断下降，进一步降低了气封间隙激振现象。

当密封部件的结构为：第一导流梳齿211呈弧形，所有的第一导流梳齿211的圆心相对于第一导流梳齿211均在同侧时。进一步地，所有的第一导流梳齿211组成旋涡状时。优选地，密封部件上第一导流梳齿所组成旋涡的旋向和叶轮轴的转向相反。如图4所示，当叶轮轴500顺时针旋转时，第一导流梳齿211的弯曲方向朝逆时针方向。叶轮轴500顺时针旋转(如图4中的A方向)将带动其周围的工作介质也顺时针旋转，当工作介质遇到上第一导流梳齿时，其流动方向会发生改变，此时进入密封部件的内侧面100的工作介质与叶轮轴的转动方向相反(如图4中的B方向)，此时，进入密封部件的内侧面100的工作介质的流向与被轴500带动的气流方向相反，降低了工作介质的周向流动能量，进入密封部件的内侧面100的工作介质的机械能将不可逆的转化成内能，进一步减少密封部件的内侧面100的工作介质，从而提高密封部件的密封性能，同时降低气封间隙激振现象。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种密封部件，其特征在于，固定在机匣的轴孔内，包括内侧面、内端面和外端面，所述内侧面朝向轴，所述内端面朝向机匣内部，所述外端面朝向机匣外部；

所述内端面上设置有导流区，所述导流区绕所述密封部件的周向布置；

所述导流区内设置有至少两个第一导流梳齿，所述第一导流梳齿为条状的片体，所述第一导流梳齿的长度方向从靠近所述内侧面向远离所述内侧面的方向延伸。

2.根据权利要求1所述的密封部件，其特征在于，所述导流区设置在所述内端面靠近所述内侧面处。

3.根据权利要求1所述的密封部件，其特征在于，两个所述第一导流梳齿的间距从靠近所述内侧面到远离所述内侧面的方向上逐渐增加。

4.根据权利要求1所述的密封部件，其特征在于，所述第一导流梳齿呈弧形，所有的所述第一导流梳齿的圆心相对于所述第一导流梳齿均在同侧。

5.根据权利要求4所述的密封部件，其特征在于，所有的所述第一导流梳齿组成旋涡状。

6.根据权利要求1所述的密封部件，其特征在于，还包括至少两个第二导流梳齿，所述第二导流梳齿为条状的片体，所述第二导流梳齿与所述第一导流梳齿交叉布置。

7.根据权利要求6所述的密封部件，其特征在于，所述第二导流梳齿呈环形，所述第二导流梳齿绕所述密封部件的周向布置。

8.根据权利要求7所述的密封部件，其特征在于，所述第二导流梳齿有多个，两两所述第二导流梳齿依次套设。

9.根据权利要求1所述的密封部件，其特征在于，所述导流区可以是平面、弧形面或者斜面。

10.一种叶轮设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的密封部件，还包括叶轮、叶轮轴和缸体，所述叶轮设置在所述叶轮轴上，所述叶轮轴位于所述缸体内，所述缸体设置有轴孔，所述叶轮轴从所述轴孔穿出，所述密封部件设在所述轴孔处，所述导流区朝向所述叶轮的背面。