用于动静压型干气密封的静压气体迷宫节流调控机构的制作方法

本发明涉及动静压型干气密封结构设计及应用领域，具体涉及一种用于动静压型干气密封的静压气体迷宫节流调控机构，特别适用于处于变工况条件下的旋转设备的轴端密封装置。

(二)

背景技术：

干气密封是一种旋转型密封装置，因为具有无液、低泄漏、环保、节能、长寿命的特点，研究人员试图在更多的旋转机器动密封中采用干气密封。但经过实践和理论分析发现，干气密封的稳定性在很大程度上不仅依赖于机组的转子动平衡性能，而且依赖于干气密封动环的最低转速。究其原因，是因为干气密封要求小间隙非接触式运转，而要形成所需的小间隙，必须要求被密封机组具有足够高的转速，否则，密封性能将下降，甚至无法正常工作。为解决此类问题，国内外学者提出纯静压型和动静压混合型密封技术，确保干气密封在低转速条件下仍可以实现端面打开，避免端面磨损。

动静压型干气密封端面气膜的形成与稳定，主要通过端面动压槽产生的动压开启力以及外界供气进入端面均压槽提供的静压开启力来实现，但目前多数炼油、石油化工、化工、冶金和制药等行业高端机器设备所处工况复杂多变，而处理变工况的方法往往是调节端面的外界供气压力，正是这种外界压力的调节使静压力存在突变的情况，这对动静压型干气密封的适应性和稳定性提出了更高的要求，而目前技术无法满足此要求。

(三)

技术实现要素：

本发明要克服现有技术的上述缺点，提供一种可实现动静压型干气密封端面均压槽中供气静压在线调控的静压气体迷宫节流调控机构。该调控机构利用迷宫密封技术，通过对动静压型干气密封系统供气压力的突变进行缓冲处理，提高干气密封适应操作工况特别是介质压力和封气压力急剧波动的情况，大大提高干气密封的运行稳定性和可靠性。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种用于动静压型干气密封的静压气体迷宫节流调控机构，内压盖1的右侧紧靠外压盖4，内压盖1的左侧紧靠壳体23，动环11设置在壳体23与轴套10之间，静环9设置在内压盖1与外压盖4之间，其特征在于：

动环11上背离密封端面的一侧设置有推环12、干气密封推力弹簧14，推环12设置在动环座15的滑槽内，动环座15通过紧钉螺钉13安装在轴套10上；

静环9的外圆周面设置有迷宫密封20，第三径向进气孔18的一端与迷宫密封20连通，且始终位于迷宫密封的梳齿区域，第三径向进气孔18的另一端连通轴向节流孔16的侧面；轴向节流孔16的一端与密封端面的均压槽连通，另一端被沉头螺栓8封严；迷宫密封20的外周与内压盖1、静环9之间形成静压气体腔，第一径向进气孔2和第二径向进气孔21均与静压气体腔连通，第一径向进气孔2的另一端连通供气气源，第二径向进气孔21设置在迷宫密封20的内部，第二径向进气孔21的另一端连通静环9的外圆周面；迷宫密封20的外周与内压盖1之间设置第三密封圈6，阻止静压气体腔中气体泄漏到大气侧，迷宫密封20的内周的两端各设置第二密封圈19，进入迷宫密封20的气体只能流入第三径向节流孔18，静环9与内压盖1之间设置第一密封圈17，阻止静压气体腔中气体泄漏到干气密封的密封腔；迷宫密封靠近外密封压盖一端装有调控机构弹簧7，依据静压气体腔内压力的不同推动迷宫密封20沿静环9外圆周面产生轴向滑动，由此改变第三径向进气孔18在迷宫密封20上的轴向位置，调节第三径向进气孔18的气体静压，调控密封端面的气压。

本发明所称的径向是指静环或动环的径向，本发明所称的轴向是指静环或动环的旋转轴或平行于该旋转轴的方向。

优选地，迷宫密封的梳齿与梳齿之间的轴向间距取值范围为0.15～0.25mm，迷宫密封与静环之间的径向间隙取值范围为0.20～0.35mm。

依据动静压型干气密封的设计理论，通过实验研究或数值模拟仿真分析设定调控结构弹簧的弹力大小。当外界供气压力产生波动时，比如说增大，那么在静压气体腔内压力作用下迷宫密封20就会压缩调控机构弹簧7，并向大气侧或低压侧滑动，此时通过第二径向进气孔21的气体要顺利流入第三径向进气孔18，就要先流经较多的梳齿，承受较大的流动阻力，因此最终流入第三径向进气孔18的气体压力将保持一个稳定的压力，而不是随外界供气压力突然增大而增大，因此通过轴向节流孔16进入密封端面均压槽的气体压力将不会产生急剧升高，而是一种缓和相对稳定的静压力作用于端面；反之，若通过第一径向气孔2流入静压气体腔的压力下降，受调控机构弹簧力作用迷宫密封将向密封介质侧或高压侧滑动，通过轴向节流孔16进入密封端面均压槽的气体压力将不会产生急剧下降，由此实现了对外界供气压力或封气压力突变的在线实时调控与缓冲处理，确保了动静压型干气密封的长期稳定可靠运行。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的用于动静压型干气密封的静压气体迷宫节流调控机构，采用迷宫密封对外界供气压力的突变进行缓冲调节处理。外界供气压力通过迷宫密封径向进气孔进入迷宫密封密封齿，流经若干迷宫密封密封齿到达第三径向进气孔或静环径向进气孔，并通过轴向节流孔流入端面均压槽，在端面形成静压开启力；在此期间，密封外界所供气体流经的密封齿数可以通过改变迷宫密封的轴向位移来实现。迷宫密封轴向两端分别受外界供气压力和弹簧弹力的作用，若外界供气压力突增使其作用在迷宫密封上的轴向推力大于设计弹簧力，则迷宫密封将克服第一、第二密封圈阻滞力向低压侧或大气侧移动，压缩弹簧，气体流经的密封齿数增多，节流效应增强，从而使进入第三径向进气孔的气体压力缓慢下降，避免到达静环轴向进气孔的气体压力剧增，消除了静压开启力过大使密封端面间隙增大致使泄漏的隐患；相反，若气体压力骤然变小，导致作用在迷宫密封上的轴向推力小于设计弹簧力，则迷宫密封将克服第一、第二密封圈阻滞力向静压气体腔内侧或高压侧移动，此时，气体流经的密封齿数减少，节流效应减弱，从而使进入第三径向进气孔的气体压力不至于急剧下降，并且受迷宫密封向高压侧移动影响静压气体腔内气体将受压呈微幅增大，由此可避免到达静环进气孔的气体压力过小导致静压开启力不足，密封端面接触磨损等问题的产生。因此，这种静压气体迷宫节流调控机构对外界供气压力或封气压力突变的在线实时调控与缓冲处理，可以确保动静压型干气密封的长期稳定可靠运行，与传统动静压型干气密封相比具有显著优点。

(四)附图说明

图1为本发明带有迷宫密封节流结构的动静压干气密封装置示意图。

图2为本发明迷宫密封截面结构受力示意图。

其中：

1—内压盖；2—第一径向进气孔；3—连接螺栓；4—外压盖；5—内外压盖间静密封圈；6—第三密封圈；7—调控机构弹簧；8—沉头螺栓；9—静环；10—轴套；11—动环；12—推环；13—紧钉螺钉；14—干气密封推力弹簧；15—动环座；16—轴向节流孔；17—第一密封圈；18—第三径向进气孔；19—第二密封圈；20—迷宫密封；21—第二径向进气孔；22—内压盖与壳体间静密封；23—壳体。

(五)具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。

参照图1和图2：

一种用于动静压型干气密封的静压气体迷宫节流调控机构，内压盖1的右侧紧靠外压盖4，内压盖1的左侧紧靠壳体23，动环11设置在壳体23与轴套10之间，静环9设置在内压盖1与外压盖4之间，其特征在于：

动环11上背离密封端面的一侧设置有推环12、干气密封推力弹簧14，推环12设置在动环座15的滑槽内，动环座15通过紧钉螺钉13安装在轴套10上；

静环9的外圆周面设置有迷宫密封20，第三径向进气孔18的一端与迷宫密封20连通，且始终位于迷宫密封的梳齿区域，第三径向进气孔18的另一端连通轴向节流孔16的侧面；轴向节流孔16的一端与密封端面的均压槽连通，另一端被沉头螺栓8封严；迷宫密封20的外周与内压盖1、静环9之间形成静压气体腔，第一径向进气孔2和第二径向进气孔21均与静压气体腔连通，第一径向进气孔2的另一端连通大气，第二径向进气孔21设置在迷宫密封20的内部，第二径向进气孔21的另一端连通静环9的外圆周面；迷宫密封20的外周与内压盖1之间设置第三密封圈6，阻止静压气体腔中气体泄漏到大气侧，迷宫密封20的内周的两端各设置第二密封圈19，进入迷宫密封20的气体只能流入第三径向节流孔18，静环9与内压盖1之间设置第一密封圈17，阻止静压气体腔中气体泄漏到干气密封的密封腔；迷宫密封靠近外密封压盖一端装有调控机构弹簧7，依据静压气体腔内压力的不同推动迷宫密封20沿静环9外圆周面产生轴向滑动，由此改变第三径向进气孔18在迷宫密封20上的轴向位置，调节第三径向进气孔18的气体静压，调控密封端面的气压。

本发明采用迷宫密封节流机构实现对动静压型干气密封端面静压供气压力的调控，避免了外界供气压力波动引起的密封运行失稳，与传统动静压型干气密封相比具有更好的抗干扰能力。

进一步，迷宫密封的梳齿与梳齿之间的轴向间距取值范围为0.15～0.25mm，迷宫密封与静环之间的径向间隙取值范围为0.20～0.35mm。

本说明书所述内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。