渦輪機械軸的密封裝置的製作方法

2023-04-25 22:47:31

專利名稱:渦輪機械軸的密封裝置的製作方法
本發明涉及一種渦輪機械軸的密封裝置。
下面參照附圖3和圖4說明通常的渦輪機軸密封裝置。
參考數字1是渦輪機械的軸，數字2是渦輪機械的外殼。密封套筒3以流體密封狀態沿軸1布置，一個大氣側浮動環4和機內側浮動環5各自在大氣側和機械內部圍繞密封套筒3布置。白合金6用在大氣側浮動環4和機內側浮動環5內周表面上。大氣側浮動環4大氣側緣部分上的環狀實緣4a，4b與以流體密封狀態聯接在外殼2上軸密封側盤7接觸。大氣側浮動環4與軸密封側板7上定位銷8接觸，螺旋彈簧9放置在彈簧座中。該彈簧座由在大氣側浮動環4和機內側浮動環5相對表面上形成的開口組成。插入螺旋彈簧9的定位銷10伸入大氣側浮動環4。機內側浮動環5部分地與流體密封地固定在外殼11機內側部分的殼體2上密封殼11相接觸。殼體2和密封殼11各自帶有進油口2a和11a。在軸密封側盤7的大氣側，流體密封地固定在殼體2上的殼體罩12帶有迷宮密封13包圍著軸1。
藉助於螺旋彈簧9的彈力，大氣側浮動環4的實緣4a、4b與軸密封側盤7接觸，機內側浮動環5與密封殼11機內側部分的內表面相接觸。當透平機被驅動時，具有比壓稍高於要密封的透平機中流體壓力的密封流體通過油口2a和11a以圖3中箭頭方向流動，然後分成兩股，一股流過密封套筒3和機內側浮動環5之間的空間，並返回密封流體箱。此時，密封流體作用於由透平機中流體佔據的密封部分並潤滑機內側浮動環的白合金6和密封套筒3之間區域。在這種情況下，如上所述，由於機內側浮動環5朝向機器內側被向下壓動，密封殼11在其接觸部分與機內側浮動環5相接觸。但是即使由於加工誤差在接觸部分存在一個小空間，流動的密封流體將在此處密封這個小空間。
另一股流體流過密封套筒3和大氣側浮動環4的白合金之間的空間並流過固定在殼體罩口的迷宮13內側表面上的空間返回密封流體箱，此時，密封流體用於潤滑白合金6和密封套筒3之間的空間並密封該空間。防止大氣從此處穿入，大氣側浮動環4強烈地壓向大氣側，突緣4a、4b靠在軸密封側盤7上。但是，即使在突緣4a、4b和盤7之間存在一個小空間，密封流體也將流過將其密封，由此防止大氣進入。
當軸由於負載狀況變化或振動而變形時，大氣側浮動環4由突緣4a、4b在軸密封側盤7上滑動，機內側浮動環5在與密封殼11接觸部分上滑動。由於大氣側環4藉助於定位銷8與軸密封側盤7嚙合並由於機內側浮動環5通過定位銷10與大氣側浮動環4相聯接，軸密封側盤7並不跟隨軸1的變形。
但是，在圖3是圖4所示透平機軸密封裝置的情況中，密封流體的壓力P作用在軸密封側盤7和內側表面以及大氣側浮動環4的外圓周表面上。如圖5所示。此外，大氣壓力同樣也作用在軸密封側盤7的大氣側表面，斜線分布的壓力作用在大氣側浮動環4白合金6的表面上，就是說，大氣壓力作用在大氣側浮動環4白合金6大氣側表面端部，密封流體壓力P作用在白合金6和內側表面端部。因此，彎矩(Mb)作用在軸密封側盤7上，使側盤7以該彎矩方向彎轉，大氣側浮動環4在由壓力P0作用產生的力矩Ma影響下以力矩Ma方向彎轉，P0為上述兩個在白合金6表面上壓力之間壓差。結果，軸密封側盤7通過突緣4a外緣部分與大氣側浮動環4相接觸，如圖6所示，其結果是接觸面積顯著減小，接觸壓力明顯增加。因此，大氣側浮動環4在軸密封側盤7上的滑動受到阻礙，並且大氣側浮動環4不能跟隨軸1的變形，由於這一原因，白合金6和密封套筒3之同表面壓力過度增加，由此在白合金7和密封套筒3之間產生硬化和氧化剝落損失。
因此，本發明的目的就是要提供一種透平機軸密封裝置，其中在軸密封側盤和大氣側浮動環之間不存在任何位置的接觸，大氣側浮動環跟隨軸的變形，其結果是可以防止大氣側浮動環的合金和固定在軸上的密封套筒之間的硬化和氧化剝落損失，這樣就能改善透平機中流體密封的可靠性。
為了實現上述目的，本發明提供了一種透平機軸密封裝置，其中軸密封側盤固定在殼體上，大氣側浮動環和機內側浮動環排列在密封殼中並以一個小空間與軸相聯，大氣側浮動環具有與軸密封側盤相接觸的大氣側端表面。機內側浮動環具有與密封殼相接觸的機內側端表面;該裝置特徵在於在大氣側浮動環和軸密封側盤之間插入一個在傳動時隨大氣側浮動環變形的柔性環。
根據本發明，大氣側浮動環大氣側緣部分的大直徑部分藉助於密封流體壓力朝向大氣側變形，壓住柔性環大直徑部分，最終使柔性環朝向大氣側變形。結果，在柔性環和內側表面和大氣側浮動環大氣側緣部分之間獲得均勻的接觸，其間的表面壓力均勻地減小。因此，有利於大氣側浮動環在柔性環上的滑動，大氣側浮動環將跟隨軸的變形，其結果是白合金和密封套筒之間的表面壓力不會過大，就不會發生硬化和氧化剝落。
此外，機內側浮動環和密封殼機內側部分前後表面壓力之間差距很小，這樣，機內側浮動環很容易在密封環上滑動。因此，機內側浮動環將跟隨軸的變形，就不會發生機內側浮動環白合金部分的硬化和氧化剝落。簡而言之，密封流體有效地密封每個大氣側浮動環和機內側浮動環與軸之間的小空間。
圖1是本發明透平機軸密封裝置的垂直截面圖;
圖2是圖1中部分C的垂直截面放大圖;
圖3是通常透平機軸密封裝置的垂直截面圖;
圖4是沿圖3中A-A線截取的截面圖;
圖5是一個截面圖，表示通常透平機軸密封裝置大氣側浮動環和軸密封側盤上密封流體的影響;
圖6是一個截面圖，表示在通常透平機中軸密封裝置的大氣側浮動環和軸密封側盤的變形狀態。
參照圖1和圖2的實施例將對本發明透平機軸密封裝置進行說明。
參考數字21為一個軸，22為一個殼體，22a為一個進油口，23為一個密封套筒，25為機內側浮動環，26為用在機內側浮動環25內周表面的白合金，29為螺旋彈簧，30為一個定位銷，31為一個密封殼，31a為一個進油口，32為一個殼體罩，33為一個迷宮密封。這些參考數字的部件相應於圖3中的數字1，2，3，5，6，9，10，11，12和13。
本發明的特性如下所述大氣側浮動環24的大氣側端表面34垂直於軸21的軸線，端表面34中間有一個環狀槽35，在其大直徑部分還有許多槽36。白合金26用在大氣側浮動環24內周表面。流體密封地固定在殼體22的軸密封側盤27的機內側表面小直徑部分37垂直於軸21的軸線。在靠近小直徑部分37處有環狀凹槽38，該凹槽38的外端部分有一個圓柱表面39，此外，一個合成樹脂製造的柔性環40布置在軸密封側盤27和大氣側浮動環24之間，其內外直徑基本上等於大氣側浮動環24的內外徑。柔性環40的機內側表面D垂直於軸21的軸線，其大氣側表面E以朝向大氣側膨脹的凸出狀曲表面形成，定位銷28固定在軸密封側盤27上並與大氣側浮動環的嚙合部分24a嚙合。
當透平機被驅動時，具有比壓力稍高於機內流體比壓的密封流體以箭頭B方向流過進油口22a和31a，然後分為二股。其中一股流過機內側浮動環25和密封套筒23之間空間，然後返回密封流體箱。在這種情況下，密封流體的作用與在通常透平機軸密封裝置中作用一樣。
另一股密封流體流過密封套筒23和大氣側浮動環24白合金26之間的空間並流過柔性環40小直徑部分和朝向大氣側的軸密封側盤27，通過殼體罩32的迷宮密封33內側部分返回密封流體箱。在這種情況下，如參照圖5進行的說明，大氣側浮動環24的端表面34以箭頭F方向變形，使柔性環40機內側表面D受到壓力，並由於這個壓力柔性環40以箭頭F方向變形。另一方面，軸密封側盤27同樣以箭頭G方向變形，如對圖5的說明，但由於柔性環40的大氣側表面E以凸出狀形或形成，軸密封側盤27小直徑部分37和朝向其大直徑部的大氣側表面E接觸部分的運動小於以平面形狀形成的側表面E。因此，柔性環40平滑地彎轉，在柔性環40的機內側表面D和大氣側浮動環24端表面34之間保持均勻接觸。結果，其間表面壓力均勻地降低，大氣側浮動環24很容易在柔性環40上滑動，大氣側浮動環24白合金26和密封套筒23之間表面壓力不會過大，其結果是不會發生白合金的任何硬化和氧化剝落。
因此，密封流體密封由流體和機內大氣佔據的部分並潤滑每個的白合金部分26和密封套筒23之間的空間。此外，大氣側浮動環24由定位銷28與軸密封側盤27嚙合，機內側浮動環25藉助於定位銷30與大氣側浮動環24嚙合。因此，軸21通過密封套筒23在白合金部分26內轉動，使透平機以平滑狀態驅動。
在本發明中，柔性環插入軸密封側盤和大氣側浮動環大氣側端表面之間，這樣，柔性環和大氣側浮動環之間的表面壓力可以降低，使大氣側浮動環很容易在柔性環上滑動。此外，由於機內浮動環同樣很容易在密封殼接觸部分滑動，過載荷不會作用在兩個浮動環白合金部分和密封套筒之間，就能防止白合金的硬化和氧化剝落，由此改善透平機中密封可靠性。
現在已經參照實施例進本發明進行了說明，但這些實施例並不是限制性的，不脫離本發明精神和範圍就能做出其他改進和變化。
權利要求
1.一種透平機軸密封裝置，其中有固定在殼體上的軸密封側盤，在密封殼中排列的大氣側浮動環和機內側浮動環並由一個小空間與上述軸相聯，上述大氣側浮動環具有一個與上述軸密封側盤相接觸的大氣側端表面，上述機由側浮動環具有一個與上述密封殼相接觸的機內側端表面；上述裝置特徵在於在上述大氣側浮動環和上述軸密封側盤之間插入一個在傳動時隨著上述大氣側浮動環變形而變形的柔性環。
2.根據權利要求
1要求的透平機軸密封裝置，其特徵在於上述柔性環的內外徑基本上等於上述大氣側浮動環的內外徑，上述柔性環的機內側表面垂直於上述軸的軸線，上述柔性環的大氣側表面以朝向其大氣側膨脹的凸出形狀形成。
專利摘要
本發明涉及一種渦輪機械軸的密封裝置，在該裝置中布置一個與殼體相聯的軸密封側盤，一個大氣側浮動環，和布置在密封箱內並由一個小空間與軸相聯的機內側浮動環。大氣側浮動環具有與軸密封側盤接觸的大氣側端表面，機內側浮動環具有與密封箱接觸的機內側端表面。該裝置特徵在大側浮動環和軸密封側盤之間安置一個柔性環，該環在傳動時隨著大氣側浮動環的變形而變形。由此，超載荷就不作用在每個浮動環的白合金和密封套筒之間。
文檔編號F01D25/00GK86101322SQ86101322
公開日1987年1月21日 申請日期1986年3月8日
發明者毛利靖, 片山一三, 一柳卓, 三橋庸良, 小林昌哲 申請人:三菱重工業株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan