透平膨脹機組新型多功能模塊化密封系統的製作方法

2024-01-26 15:30:15 1

本發明屬於透平膨脹機技術領域，具體涉及一種透平膨脹機組新型多功能模塊化密封系統。

背景技術：

透平膨脹機組是廢熱廢汽等能量回收、壓差型能量回收再利用、天然氣液化氣化能量利用以及燃氣聯供餘熱綜合利用發電時的重要設備。隨著世界各國對能源的充分利用越來越重視，對能量回收發電設備的高效化、合理化、緊湊化等的要求也越來越高。

目前，透平膨脹機組驅動循環系統較多地採用了有機朗肯循環（簡稱ORC）的方式，根據冷熱源參數的不同，有的使用五氟丙烷（R245fa）作為循環工質，有的則使用其它工質如丙烷、異丁烷、四氟乙烷（R-134a）等，但是所有的應用均需考慮保持系統的氣密性，降低設計製造成本和運行成本，以及保持環境清潔的問題，因此對密封結構的要求非常高。但目前此類裝置仍存在以下幾種缺點：1.整體結構較繁複，同時需單獨配置控制系統，價格比較昂貴；2.裝置需消耗一部分循環工質當作密封氣，其洩漏量較大；3.裝置的調整及維護量較大，且有部分耗材需定時更換；4.密封腔室體積較大較長，有時會直接影響膨脹機轉子的氣動設計和性能。

鑑於上述已有技術，有必要對現有透平膨脹機組的密封結構加以合理的改進。為此，本申請人作了積極而有效的探索，終於形成了下面將要介紹的技術方案。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種透平膨脹機組新型多功能模塊化密封系統，有助於模塊化密封結構藉以提高其功能性和密封性，並且結構簡單合理、低洩漏、可適用於不同工質及氣體。

本發明的目的是這樣來達到的，一種透平膨脹機組新型多功能模塊化密封系統，包括轉子軸、軸承、外殼、葉輪以及第一迷宮環形密封齒和第二迷宮環形密封齒，所述的轉子軸通過轉子軸伸旋轉地支承在軸承上，所述轉子軸伸的端部通過鎖緊螺栓固定連接有葉輪，所述的葉輪在與轉子軸伸的連接處依次通過第一迷宮環形密封齒和第二迷宮環形密封齒進行輔助密封，其特徵在於：所述的外殼套設在轉子軸伸上並位於軸承與第二迷宮環形密封齒之間，該外殼的內部具有一密封腔，在所述的密封腔內安裝有一用於對轉子軸的軸端起密封隔離作用的密封模塊。

在本發明的一個具體的實施例中，所述的密封模塊包括多個石墨密封環和轉接法蘭，多個石墨密封環依次安裝在轉子軸伸上且兩者之間構為密封配合，該石墨密封環通過轉接法蘭與所述的外殼連接固定。

在本發明的另一個具體的實施例中，所述的石墨密封環的數量為四個。

在本發明的又一個具體的實施例中，所述的石墨密封環的數量為六個。

在本發明的再一個具體的實施例中，所述的密封模塊為一幹氣密封環，所述的幹氣密封環安裝在轉子軸伸上且兩者之間構為密封配合，該幹氣密封環直接與所述的外殼連接固定。

在本發明的進而一個具體的實施例中，所述的轉子軸伸上具有一擋油環。

本發明採用上述結構後，具有的有益效果：首先，由於在轉子軸的轉子軸伸上採用了兩道迷宮環形密封齒作為輔助密封再加上一個可以更換的且真正擔任密封隔離作用的密封模塊進行軸端密封，因而用戶可根據不同的需要及時更換不同的密封模塊（該密封模塊可以為四個石墨密封環結構或六個石墨密封環結構或一個幹氣密封環結構），實現了透平膨脹機的多功能化並提高了密封效果；其次，整體結構簡單，採用模塊化設計，降低了製造和維護成本，方便了安裝，且能保證質量；第三，適用於多種不同工質、不同工況的應用；第四，體積小，重量輕，保持和改善了膨脹機轉子的氣動性能，提高了設備和系統的效率；第五，整體上減少了工質的洩漏，降低運行成本，保持環境清潔；第六，使用壽命長。

附圖說明

圖1為本發明一實施例的結構簡圖。

圖2為本發明所述的密封模塊為四個石墨密封環的結構示意圖。

圖3為本發明所述的密封模塊為六個石墨密封環的結構示意圖。

圖4為本發明所述的密封模塊為一個幹氣密封環的結構示意圖。

圖中：1.轉子軸、11.轉子軸伸、111.擋油環；2.軸承；3.外殼、31.密封腔；4.鎖緊螺栓；5.葉輪；6.第一迷宮環形密封齒；7.第二迷宮環形密封齒；8.密封模塊、81.石墨密封環、82.轉接法蘭、83.幹氣密封環。

具體實施方式

申請人將在下面以實施例的方式作詳細說明，但是對實施例的描述均不是對本發明技術方案的限制，任何依據本發明構思所作出的僅僅為形式上的而非實質性的等效變換都應視為本發明的技術方案範疇。

請參閱圖1並結合圖2、圖3和圖4，本發明涉及一種平膨脹機組新型多功能模塊化密封系統，包括轉子軸1、軸承2、外殼3、葉輪5以及第一迷宮環形密封齒6和第二迷宮環形密封齒7，所述的轉子軸1通過轉子軸伸11旋轉地支承在軸承2上，所述轉子軸伸11的端部通過鎖緊螺栓4固定連接有葉輪5，所述的葉輪5在與轉子軸伸11的連接處依次通過第一迷宮環形密封齒6和第二迷宮環形密封齒7進行輔助密封，所述的外殼3套設在轉子軸伸11上並位於軸承2與第二迷宮環形密封齒7之間，該外殼3的內部具有一密封腔31，在所述的密封腔31內安裝有一用於對轉子軸1的軸端起密封隔離作用的密封模塊8。

進一步地，所述的密封模塊8包括多個石墨密封環81和轉接法蘭82，多個石墨密封環81依次安裝在轉子軸伸11上且兩者之間構為密封配合，該石墨密封環81的體積較小，故其通過起過渡作用的轉接法蘭82與所述的外殼3連接固定。當所述的石墨密封環81的數量為四個時，適合在大多數情況下對一般氣體的應用；當所述的石墨密封環81的數量為六個時，適合在大多數情況下對高要求、低洩漏氣體的應用。

進一步地，所述的密封模塊8為一幹氣密封環83，所述的幹氣密封環83安裝在轉子軸伸11上且兩者之間構為密封配合，該幹氣密封環83的體積較大，故其可以直接與所述的外殼3連接固定。該幹氣密封環結構適合對高要求、低洩漏氣體的應用。

在這裡需要說明的是：所述的第一迷宮環形密封齒6和第二迷宮環形密封齒7在設備運轉時作為輔助密封，可適當降低來自葉輪5輪背方面的氣體壓力，所述的密封模塊8在設備運轉時起到真正的密封隔離作用。通常因不同種類的密封結構及尺寸等相差甚遠，因此不同種類的軸封通常均需對軸端（即軸伸）改變設計，這會影響到氣動方面的設計如葉輪、流量控制、流道、蝸殼等等，工作量大，繁瑣，零部件種類增多等等。本發明通過對轉子軸伸結構的合理設計，使其能最大程度上滿足多種類密封的安裝及應用；同時對多種類密封進行模塊化的優化改進，使其能在相對有限的空間內進行安裝使用；再選加過渡轉接法蘭，以滿足多種類密封不同的安裝要求，使膨脹機蝸殼等大部件的設計得以標準化，降低了設置、製作、產品及管理等的成本。