【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及柱面非接触式流体密封，具体涉及一种静子面开周向非等深分布动压槽双流环密封瓦结构。
技术介绍
1、以汽轮机驱动发电机发电的热力发电是我国的主要发电方式，发电机腔内多采用带压氢气冷却，而避免腔内氢气泄漏和防止空气过多窜入是保证机组运行经济性和安全性的关键。以双流环密封瓦代表的油润滑浮动环密封瓦是目前氢冷发电机常用的密封形式，用于防止电机氢冷腔和轴承润滑油腔之间介质的互窜。双流环密封通过与外界密封油系统相配合使用在密封瓦与转轴的微小间隙内形成具有一定刚度的油膜以实现密封。目前，因偏心而导致的周向非均匀间隙引起的非均匀温升，进而引起热变形过量、乌金层脱胎和热裂是密封瓦的主要失效原因之一。如何在小偏心率甚至零偏心条件下能够产生足够的浮升力以平衡密封瓦的重力，支撑浮动环密封瓦正常运行是亟待解决的问题。
2、已有学者针对提升浮环密封浮升力提出了一些结构，在浮环密封的圆柱密封面周向上开等深槽，如开设矩形槽、螺旋槽、圆形织构等，但周向等深槽的开设因沿着周向压力分布均匀，故对于浮升力的提升效果较微，尤其是浮动环密封瓦这种重量较大的情况。因此，有必要提出一种周向非等深动压槽的新型双流环密封瓦结构，通过改变周向压力分布，以较大程度的提升浮升力，从而解决油润滑双流环密封瓦因偏心引起的周向非均匀温升问题。
技术实现思路
1、为较大程度的提升油润滑双流环密封瓦的流体膜浮升力、实现低偏心甚至零偏心条件运行，本专利技术提出一种静子面开周向非等深分布动压槽双流环密封瓦结构，适用于各种压缩机、
2、本专利技术的技术方案是：
3、一种静子面开周向非等深分布动压槽双流环密封瓦结构，密封瓦内表面与水平放置转轴的外表面之间形成供润滑油流通的密封间隙，空侧进油通道和氢侧进油通道沿轴向将密封瓦内表面分为空侧静子面、空氢间静子面和氢侧静子面；
4、空侧静子面和氢侧静子面开设有沿周向非等深分布的多组动压槽，相邻动压槽周向间有密封堰，所述空侧静子面动压槽进口与空侧进油通道相连通，所述空侧静子面动压槽出口与空侧润滑油腔间具有空侧密封坝，所述氢侧静子面动压槽进口与氢侧进油通道相连通，所述氢侧静子面动压槽出口与氢侧电机腔间具有氢侧密封坝，开设于静子面上部的动压槽为上部动压槽，开设于静子面下部的动压槽为下部动压槽，所述上部动压槽深度大于下部动压槽，所述动压槽的深度沿周向从上部动压槽向下部动压槽逐级递减，在转轴旋转时，所述上部动压槽在给定密封间隙下产生的流体膜压力峰值高于下部动压槽所产生的流体膜压力峰值。
5、进一步，所述单个动压槽的深度沿周向保持一致，所述动压槽的轴向截面形状为扇形，所述上部动压槽的深度为hu，所述下部动压槽的深度为hd，所述密封间隙的平均值为h0，所述各组动压槽的深度平均值为hav，所述上部动压槽深度比hu为上部动压槽深度hu与密封间隙平均值h0的比值，优选值范围为2～4，所述变深比t为上部动压槽、下部动压槽深度差(hu-hd)与动压槽4平均深度hav的比值，取值范围为0～2，优选值范围为0.5～1.5。
6、进一步，所述空侧动压槽和氢侧动压槽轴向宽度为a，所述空侧密封瓦和氢侧密封瓦轴向宽度为l，所述动压槽轴向宽度比l为动压槽轴向宽度a与密封瓦1轴向宽度l的比值，优选值为0.4～0.8。
7、进一步，所述动压槽4侧壁型线为螺旋线，所述螺旋线的螺旋角为β，优选值范围为10°～50°，所述动压槽4侧壁螺旋线旋向与转轴旋转方向保持一致。
8、或者，所述动压槽侧壁型线为直线，所述动压槽侧壁型线与空侧进油通道、氢侧进油通道端面垂直。
9、进一步，所述单个动压槽深度沿周向逐渐递减变化，所述动压槽轴向截面为圆缺形，所述动压槽可采用内圆磨床磨削或车削高效加工。
10、工作原理：
11、双流环密封瓦用于氢冷发电机的氢冷电机腔与轴承润滑油腔之间，以压力高于氢冷电机腔内氢压的润滑油实现对氢气的密封。通过对双流环密封瓦进行受力分析可发现，当机组停机时，受到密封瓦自身重力的作用，密封瓦将悬挂在转子上；当机组启动时，密封油注入密封瓦与转子间的环形间隙，形成油膜，油膜将产生浮升力，当润滑油膜产生的浮升力以克服自身重力时密封瓦开始上浮，当转速稳定时，密封瓦在某一偏心率下稳定运行。
12、本专利技术的目的在于提供一种可通过改变流体膜周向压力分布，进而可较大程度的提升油润滑双流环密封瓦的流体膜浮升力、实现低偏心甚至零偏心条件运行，从而解决油润滑双流环密封瓦因偏心引起的周向非均匀温升问题的新型双流环密封瓦结构。在密封瓦空侧和氢侧密封面的内表面开设非等深动压槽，动压槽与空氢进油通道相连通，可以将密封介质泵入到槽内，从而在槽内逐渐被压缩导致流体膜压力不断上升，而由于动压槽的深度沿周向从上部动压槽向下部动压槽逐级递减，进而产生了周向非均匀分布的压力。在转轴旋转时，上部较深动压槽在给定密封间隙下产生的流体膜压力峰值高于下部较浅动压槽所产生的流体膜压力峰值。这种压力的非均匀分布亦使得流体膜具有了合力向上的浮升力f，此周向非等深动压槽的设计，具有因偏心所产生的合力向上的浮升力特性，可通过与偏心状态下的双流环密封瓦进行配合达到减小偏心率甚至实现零偏心运行的效果，进一步，在偏心率减小的同时亦可减小因偏心率所引起的周向非均匀温升。
13、本专利技术的优点和有益效果是：
14、1)通过在双流环密封瓦空侧密封面和氢侧密封面开设周向非等深分布动压槽，在转轴旋转时可在同心情况下产生浮升力，或在偏心运行时可减小偏心率，改善因密封瓦偏心运行而引起的周向非均匀温升问题，进而改善密封瓦热力变形和转轴热弯曲问题；
15、2)双流环密封瓦内表面的螺旋形或矩形动压槽可采用多轴机床铣加工而成，当其轴向截面为圆缺形时，可采用内圆磨床磨削加工，加工方便，且对密封瓦整体结构改变小。
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1.一种静子面开周向非等深分布动压槽双流环密封瓦结构，包括密封瓦(1)、氢侧进油通道(11)及空侧进油通道(12)；其特征在于，所述空侧进油通道(12)和氢侧进油通道(11)沿轴向将密封瓦的内表面分为空侧静子面(151)、空氢间静子面(152)及氢侧静子面(153)；所述空侧静子面(151)及氢侧静子面(153)有沿周向非等深分布的多组动压槽(4)，相邻所述动压槽(4)周向间设有密封堰(18)；空侧静子面(151)及氢侧静子面(153)上部的动压槽(4)为上部动压槽(43)，空侧静子面(151)及氢侧静子面(153)下部的动压槽(4)为下部动压槽(44)，所述上部动压槽(43)深度大于下部动压槽(44)，所述动压槽(4)的深度沿周向从上部动压槽(43)向下部动压槽(44)逐级递减，在转轴旋转时，所述上部动压槽(43)在给定密封间隙(3)下产生的流体膜压力峰值高于下部动压槽(44)所产生的流体膜压力峰值。
2.根据权利要求1所述的一种静子面开周向非等深分布动压槽双流环密封瓦结构，其特征在于，所述空侧静子面(151)上的动压槽(4)的动压槽进口A(421)与空侧进油通道(
3.根据权利要求1所述的一种静子面开非等深分布动压槽双流环密封瓦结构，其特征在于：所述动压槽(4)的轴向截面形状为扇形，且单个所述动压槽(4)的深度沿周向保持一致。
4.根据权利要求1所述的一种静子面开非等深分布动压槽双流环密封瓦结构，其特征在于：所述密封瓦(1)的密封瓦内表面(15)与水平放置转轴(2)的转轴外表面(21)之间形成供润滑油流通的密封间隙(3)，所述密封间隙(3)的平均值为h0；所述上部动压槽(43)的深度为hu，所述下部动压槽(44)的深度为hd，多组所述动压槽(4)的深度平均值为hav，上部动压槽深度比Hu为上部动压槽(44)深度hu与密封间隙(3)平均值h0的比值，取值范围为2～4，变深比t为上部动压槽(43)、下部动压槽(44)深度差hu-hd与动压槽(4)平均深度hav的比值，取值范围为0～2。
5.根据权利要求1所述的一种静子面开非等深分布动压槽双流环密封瓦结构，其特征在于：所述密封瓦(1)包括氢侧密封瓦(13)及空侧密封瓦(14)，所述氢侧密封瓦(13)上的动压槽(4)为氢侧动压槽(41)，空侧密封瓦(14)上的动压槽(4)为空侧动压槽(42)；所述空侧动压槽(42)和氢侧动压槽(41)轴向宽度均为a，所述空侧密封瓦(14)和氢侧密封瓦(13)轴向宽度均为l，动压槽轴向宽度比L为动压槽(4)轴向宽度a与密封瓦轴向宽度l的比值，优选值为0.4～0.8。
6.根据权利要求1所述的一种静子面开非等深分布动压槽双流环密封瓦结构，其特征在于：所述动压槽(4)侧壁型线为螺旋线，所述螺旋线的螺旋角为β，优选值范围为10°～50°，且所述动压槽(4)侧壁螺旋线旋向与转轴(2)旋转方向保持一致。
7.根据权利要求1所述的一种静子面开非等深分布动压槽双流环密封瓦结构，其特征在于：所述动压槽(4)侧壁型线为直线，所述动压槽(4)侧壁型线与氢侧进油通道(11)、空侧进油通道(12)端面垂直。
8.根据权利要求1所述的一种静子面开非等深分布动压槽双流环密封瓦结构，其特征在于：所述动压槽(4)轴向截面为圆缺形，且单个所述动压槽(4)深度沿周向从上部动压槽(43)向下部动压槽(44)逐级递减变化。
9.根据权利要求8所述的一种静子面开非等深分布动压槽双流环密封瓦结构，其特征在于：所述动压槽(4)可采用内圆磨床磨削或车削高效加工。
...【技术特征摘要】
1.一种静子面开周向非等深分布动压槽双流环密封瓦结构，包括密封瓦(1)、氢侧进油通道(11)及空侧进油通道(12)；其特征在于，所述空侧进油通道(12)和氢侧进油通道(11)沿轴向将密封瓦的内表面分为空侧静子面(151)、空氢间静子面(152)及氢侧静子面(153)；所述空侧静子面(151)及氢侧静子面(153)有沿周向非等深分布的多组动压槽(4)，相邻所述动压槽(4)周向间设有密封堰(18)；空侧静子面(151)及氢侧静子面(153)上部的动压槽(4)为上部动压槽(43)，空侧静子面(151)及氢侧静子面(153)下部的动压槽(4)为下部动压槽(44)，所述上部动压槽(43)深度大于下部动压槽(44)，所述动压槽(4)的深度沿周向从上部动压槽(43)向下部动压槽(44)逐级递减，在转轴旋转时，所述上部动压槽(43)在给定密封间隙(3)下产生的流体膜压力峰值高于下部动压槽(44)所产生的流体膜压力峰值。
2.根据权利要求1所述的一种静子面开周向非等深分布动压槽双流环密封瓦结构，其特征在于，所述空侧静子面(151)上的动压槽(4)的动压槽进口a(421)与空侧进油通道(12)相连通，所述空侧静子面(151)上的动压槽(4)的动压槽出口a(422)与空侧润滑油腔(52)间具有空侧密封坝(16)；
3.根据权利要求1所述的一种静子面开非等深分布动压槽双流环密封瓦结构，其特征在于：所述动压槽(4)的轴向截面形状为扇形，且单个所述动压槽(4)的深度沿周向保持一致。
4.根据权利要求1所述的一种静子面开非等深分布动压槽双流环密封瓦结构，其特征在于：所述密封瓦(1)的密封瓦内表面(15)与水平放置转轴(2)的转轴外表面(21)之间形成供润滑油流通的密封间隙(3)，所述密封间隙(3)的平均值为h0；所述上部动压槽(43)的深度为hu，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：张孟丽，江锦波，彭旭东，许永利，孟祥铠，马艺，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
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