用于超临界二氧化碳透平设备轴端的干气密封装置的制作方法

1.本发明涉及超临界二氧化碳（s
‑
co2）布雷顿循环发电系统中透平设备的安全性技术领域，具体涉及一种用于超临界二氧化碳透平设备轴端的干气密封装置。


背景技术：

2.超临界二氧化碳（s
‑
co2）布雷顿循环相较于水蒸气朗肯循环，具有易达到临界状态、循环系统紧凑、循环效率高、循环灵活性高等优点，为未来的能源利用开辟了新领域。超临界二氧化碳（s
‑
co2）循环流程为co2吸收热源热量，产生蒸汽驱动透平，然后通过回热、冷却及压缩，完成热功转换。
3.其中，透平设备作为循环系统中重要的动力设备，在高参数循环系统中，透平设备设计成大型轴流式已成必然，所以其轴端的密封性能对系统的气动效率有很大的影响。轴流式透平设备的端部密封为动密封，目前最先进的动密封装置为干气密封，干气密封是非接触式端面密封，由于其寿命长、功耗低等优点已在石油、化工等领域得到了广泛的应用。
4.现有的干气密封均是靠弹力与动、静环间介质薄膜压力的平衡来保持密封状态，但当弹簧失效时，平衡状态会被打破，从而失去密封作用，只能停机处理。另外由于超临界二氧化碳（s
‑
co2）工质密度高、黏度小的物性特点，当密封端面压力平衡态失稳而产生泄漏时，仅靠干气密封自身的弹性装置是否能迅速产生新的压力平衡还不可保证。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种用于超临界二氧化碳透平设备轴端的干气密封装置。
6.上述的目的通过以下的技术方案实现：一种用于超临界二氧化碳透平设备轴端的干气密封装置，其组成包括：轴、轴壳、封头、静环、动环、弹性装置和固定座；所述的轴壳与所述的封头固定，所述的轴壳的圆周面上插有多个静环控制杆，多个所述的静环控制杆固定在所述的静环上；所述的动环套在所述的轴上并与所述的轴通过弹性密封圈密封，所述的动环与所述的静环之间形成动静环间主密封面；所述的动环与所述的轴上的固定座通过弹性装置连接。
7.所述的用于超临界二氧化碳透平设备轴端的干气密封装置，所述的静环与所述的封头通过弹性密封圈密封。
8.所述的用于超临界二氧化碳透平设备轴端的干气密封装置，所述的轴壳与所述的封头通过弹性密封圈密封。
9.所述的用于超临界二氧化碳透平设备轴端的干气密封装置，所述的静环控制杆为四个。
10.有益效果：1.本发明动环随轴旋转，静环被静环控制杆固定，弹性装置两端分别与固定座、动
环相接。当弹性装置的弹簧力与动静环端面间的介质压力达到稳定平衡态时，动静环间形成刚性的介质薄膜产生密封作用。弹性装置可控制动环做轴向位移，来保证透平内压力变化时动静环端面间介质薄膜的稳定状态。
11.2.本发明当干气密封内的弹性装置由于故障失效时，或者当透平内的压力远超正常工作压力时，动环的轴向移动已不能保证主密封面的严密性，此时需启动本干气密封的应急系统，即在透平外人为操作静环控制杆使静环沿轴向运动，控制主密封面间介质薄膜的厚度，阻止泄漏的发生。
12.附图说明：附图1是本发明的结构示意图；附图2是本发明的侧视图；图中：1、轴；2、轴壳；3、封头；4、7、9、弹性密封圈；5、静环控制杆；6、静环； 8、动静环间主密封面； 10、动环；11、弹性装置；12、固定座。
13.具体实施方式：实施例1：一种用于超临界二氧化碳透平设备轴端的干气密封装置，其组成包括：轴、轴壳、封头、静环、动环、弹性装置和固定座；所述的轴壳与所述的封头固定，所述的轴壳的圆周面上插有多个静环控制杆，多个所述的静环控制杆固定在所述的静环上；所述的动环套在所述的轴上并与所述的轴通过弹性密封圈密封，所述的动环与所述的静环之间形成动静环间主密封面；所述的动环与所述的轴上的固定座通过弹性装置连接。
14.实施例2：根据实施例1所述的用于超临界二氧化碳透平设备轴端的干气密封装置，所述的静环与所述的封头通过弹性密封圈密封。
15.实施例3：根据实施例1或2所述的用于超临界二氧化碳透平设备轴端的干气密封装置，所述的轴壳与所述的封头通过弹性密封圈密封。
16.实施例4：根据实施例1或2或3所述的用于超临界二氧化碳透平设备轴端的干气密封装置，所述的静环控制杆为四个。
17.本装置共有4处密封：动环与静环端面间的动态密封（8）；封头与轴壳间的静态密封（4）；静环与封头间的静态密封（7）；动环与轴间的静态密封（9）。其中动环与静环端面间的动态密封（8）为主密封，其余3处为次密封。
18.本干气密封装置在正常工作状态时，动环（10）随轴（1）旋转，静环（6）被静环控制杆（5）固定，弹性装置（11）两端分别与固定座（12）、动环（10）相接。当弹性装置的弹簧力与动静环端面间的介质压力达到稳定平衡态时，动静环间形成刚性的介质薄膜产生密封作用。弹性装置（11）可控制动环（10）做轴向位移，来保证透平内压力变化时动静环端面间介质薄膜的稳定状态。
19.当干气密封内的弹性装置由于故障失效时，或者当透平内的压力远超正常工作压
力时，动环（10）的轴向移动已不能保证主密封面（8）的严密性，此时需启动本干气密封的应急系统，即在透平外人为操作静环控制杆（5）使静环（6）沿轴向运动，控制主密封面（8）间介质薄膜的厚度，阻止泄漏的发生。


技术特征：
1.一种用于超临界二氧化碳透平设备轴端的干气密封装置，其特征是：其组成包括：轴、轴壳、封头、静环、动环、弹性装置和固定座；所述的轴壳与所述的封头固定，所述的轴壳的圆周面上插有多个静环控制杆，多个所述的静环控制杆固定在所述的静环上；所述的动环套在所述的轴上并与所述的轴通过弹性密封圈密封，所述的动环与所述的静环之间形成动静环间主密封面；所述的动环与所述的轴上的固定座通过弹性装置连接。2.根据权利要求1所述的用于超临界二氧化碳透平设备轴端的干气密封装置，其特征是：所述的静环与所述的封头通过弹性密封圈密封。3.根据权利要求2所述的用于超临界二氧化碳透平设备轴端的干气密封装置，其特征是：所述的轴壳与所述的封头通过弹性密封圈密封。4.根据权利要求3所述的用于超临界二氧化碳透平设备轴端的干气密封装置，其特征是：所述的静环控制杆为四个。

技术总结
用于超临界二氧化碳透平设备轴端的干气密封装置。现有的干气密封均是靠弹力与动、静环间介质薄膜压力的平衡来保持密封状态，但当弹簧失效时，平衡状态会被打破，从而失去密封作用。本发明组成包括：轴（1）、轴壳（2）、封头（3）、静环（6）、动环（10）、弹性装置（11）和固定座（12）；所述的轴壳与所述的封头固定，所述的轴壳的圆周面上插有多个静环控制杆，多个所述的静环控制杆固定在所述的静环上；所述的动环套在所述的轴上并与所述的轴通过弹性密封圈密封，所述的动环与所述的静环之间形成动静环间主密封面；所述的动环与所述的轴上的固定座通过弹性装置连接。本发明用于超临界二氧化碳透平设备轴端的干气密封。平设备轴端的干气密封。平设备轴端的干气密封。


技术研发人员：王兆民 王硕 郝维勋 孙嘉欣 程义 徐航 李宪爽 饶立文 殷亚宁 苏宏亮
受保护的技术使用者：哈尔滨锅炉厂有限责任公司
技术研发日：2021.09.05
技术公布日：2021/11/2