本发明涉及机械密封,具体涉及一种透平膨胀机的密封结构。
背景技术:
1、当前全球大多数国家能源结构已转向以油气为主,而我国是少数以煤炭为主要能源的国家之一。低品位热能的回收和再次充分利用,不仅在一定程度上可以有效缓解高品位能源资源不断消耗的情况,还可以降低污染排放,保护生态环境。我国能源利用率低的一个重要原因就是低温余热能源没有得到充分利用,这部分能源温度通常小于250℃但大于80℃,包括废蒸汽、废热水、废烟气等工业废热以及太阳能、地热能、海洋温差能等新能源。因此,如何合理利用低温余热资源,扩大低温余热梯度温差范围,采用多种方式实现低温余热资源的高效利用,已成为亟待解决的问题。将低品位的热能转化为品位较高的电能是现今低温余热利用最普遍、最直接和最有效的做法。orc发电技术是常见的回收低温余热技术,整个系统需要的设备主要包括orc膨胀发电机组、蒸发器、冷凝器和工质泵,其中最重要的设备是orc发电机组的膨胀机。
2、现有技术cn106593547a公开了一种透平膨胀机的密封系统,它包括膨胀机侧的内轴承和增压机侧的外轴承,内轴承和外轴承的各自外侧分别设置有可向轴封中通入干燥密封器体的膨胀端密封器和增压端密封器,膨胀端密封器和增压端密封器分别通过各自的密封器管路并接于仪表气总管;膨胀端密封器连接的密封器管路中串接有一防止气体倒流的止回阀和一精密减压阀;而增压端密封器连接的密封器管路中也串接有一防止气体倒流的止回阀以及一管路截止阀;另在仪表气总管上串接有一总管截止阀;它具有结构组成合理,使用方便可靠,将机械装置和仪表共同作用以达到较好密封效果等特点。
3、然而上述透平膨胀机存在设计上的局限性,适应性不强,密封效果差,气体泄漏量较大,影响生产效率,因此,针对这些问题,本申请人提出一种透平膨胀机的密封结构,来解决上述所提出的问题以减少泄露量,增强密封性,进而提高适应性和生产效率。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点,而提出的一种透平膨胀机的密封结构。
2、为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
3、一种透平膨胀机的密封结构,透平膨胀机包括发电机、左侧透平膨胀机、右侧透平膨胀机;左侧透平膨胀机和右侧透平膨胀机分别设置在发电机的左右两侧;其特征在于:左侧透平膨胀机和右侧透平膨胀机在尺寸上存在不同;左侧透平膨胀机包括左侧轴承、左侧密封结构、左侧叶轮、左侧蜗壳、左侧转子轴,左侧蜗壳上设置左侧进气口和左侧出气口,左侧叶轮安装在左侧转子轴上,右侧透平膨胀机包括右侧轴承、右侧密封结构、右侧叶轮、右侧蜗壳、右侧转子轴,右侧蜗壳上设置右侧进气口和右侧出气口,右侧叶轮安装在右侧转子轴上;其中左叶轮进口直径为d11,左叶轮出口直径为d21,右叶轮进口直径为d12,右叶轮出口直径为d22,d11>d12,d21<d22;透平膨胀机均还包括出气管、喷嘴盖板、喷嘴压板、喷嘴、叶轮导流盖板,左侧透平膨胀机和右侧透平膨胀机的密封结构均包括蜗壳密封盖板、喷嘴密封盖板;出气管在进口端具有出气管进口端槽,叶轮导流盖板插接于出气管进口端槽内,并与出气管形成叶轮端径向密封结构,出气管进口端槽径向壁面均布有出气管锥密封环,叶轮导流盖板出口侧径向端面均布有叶轮导流盖板圆密封环,出气管锥密封环与叶轮导流盖板圆密封环交错布置,出气管上设有出气管密封增压通道,出气管密封增压通道一端连通叶轮端径向密封结构,另一端与高压气瓶连通;叶轮导流盖板在端部的径向内侧具有叶轮导流盖板环槽,叶轮上盖板插接于叶轮导流盖板环槽内,并与叶轮导流盖板形成叶轮端轴向密封结构,叶轮上盖板出气端内侧壁设有叶轮上盖板内侧小叶片,叶轮上盖板出气端端壁设有叶轮上盖板前端导流小叶片,叶轮上盖板内侧小叶片、叶轮上盖板前端导流小叶片均与叶轮导流盖板环槽存在间隙,叶轮导流盖板上设有叶轮密封增压通道,叶轮密封增压通道一端连通叶轮端轴向密封结构,另一端与高压气瓶连通;密封结构还包括轴侧密封结构,轴侧密封结构采用动环静环密封结构。
4、进一步地,静环与蜗壳密封盖板连接,动环与转子轴连接。
5、进一步地,静环靠近动环的侧面设置有静环内密封槽,静环内密封槽设有动静密封弹簧,动静密封弹簧一端固定在静环内密封槽内,另一端与动环活动连接。
6、进一步地,叶轮下盖板设有叶轮下盖板密封环,静环靠近叶轮的侧面设置有静环外密封槽,叶轮下盖板密封环端部设置于静环外密封槽内形成密封结构。
7、进一步地,叶轮轮毂通过双头螺栓与转子轴连接,轮毂的径向外侧设置有轮毂密封楔,动环的径向内侧设置有动环密封楔,轮毂密封楔与动环密封楔形成密封结构。
8、进一步地,轮毂密封楔与动环密封楔之间的密封通道与叶轮轴线呈夹角设置,夹角的范围为32°-60°。
9、进一步地,夹角为45°。
10、进一步地,轮毂密封楔与动环密封楔均采用合金材料加工而成。
11、进一步地,d11=1.5d12,d21=0.6d22。
12、进一步地,叶轮上盖板前端导流小叶片为直板叶片。
13、进一步地,叶轮上盖板内侧小叶片为弯扭叶片,叶轮上盖板内侧小叶片与叶轮叶片的安装方向相反。
14、本发明的一种透平膨胀机的密封结构,左叶轮进口直径为d11,左叶轮出口直径为d21,右叶轮进口直径为d12,右叶轮出口直径为d22,d11>d12,d21<d22;透平膨胀机均还包括出气管、喷嘴盖板、喷嘴压板、喷嘴、叶轮导流盖板,左侧透平膨胀机和右侧透平膨胀机的密封结构均包括蜗壳密封盖板、喷嘴密封盖板;出气管在进口端具有出气管进口端槽,叶轮导流盖板插接于出气管进口端槽内,并与出气管形成叶轮端径向密封结构,出气管进口端槽径向壁面均布有出气管锥密封环,叶轮导流盖板出口侧径向端面均布有叶轮导流盖板圆密封环,出气管锥密封环与叶轮导流盖板圆密封环交错布置,出气管上设有出气管密封增压通道,出气管密封增压通道一端连通叶轮端径向密封结构,另一端与高压气瓶连通;叶轮导流盖板在端部的径向内侧具有叶轮导流盖板环槽,叶轮上盖板插接于叶轮导流盖板环槽内,并与叶轮导流盖板形成叶轮端轴向密封结构,叶轮上盖板出气端内侧壁设有叶轮上盖板内侧小叶片,叶轮上盖板出气端端壁设有叶轮上盖板前端导流小叶片,叶轮上盖板内侧小叶片、叶轮上盖板前端导流小叶片均与叶轮导流盖板环槽存在间隙,叶轮导流盖板上设有叶轮密封增压通道,叶轮密封增压通道一端连通叶轮端轴向密封结构,另一端与高压气瓶连通;密封结构还包括轴侧密封结构,轴侧密封结构采用动环静环密封结构。由于对透平膨胀机的密封结构进行了改进,以减少泄露量,增强密封性,进而提高适应性和生产效率。
1.一种透平膨胀机的密封结构,透平膨胀机包括发电机、左侧透平膨胀机、右侧透平膨胀机;左侧透平膨胀机和右侧透平膨胀机分别设置在发电机的左右两侧;其特征在于:左侧透平膨胀机和右侧透平膨胀机在尺寸上存在不同;左侧透平膨胀机包括左侧轴承、左侧密封结构、左侧叶轮、左侧蜗壳、左侧转子轴,左侧蜗壳上设置左侧进气口和左侧出气口,左侧叶轮安装在左侧转子轴上,右侧透平膨胀机包括右侧轴承、右侧密封结构、右侧叶轮、右侧蜗壳、右侧转子轴,右侧蜗壳上设置右侧进气口和右侧出气口,右侧叶轮安装在右侧转子轴上;其中左叶轮进口直径为d11,左叶轮出口直径为d21,右叶轮进口直径为d12,右叶轮出口直径为d22,d11>d12,d21<d22;透平膨胀机均还包括出气管(1)、喷嘴盖板(4)、喷嘴压板(5)、喷嘴(6)、叶轮导流盖板(7),左侧透平膨胀机和右侧透平膨胀机的密封结构均包括蜗壳密封盖板(2)、喷嘴密封盖板(3);出气管(1)在进口端具有出气管进口端槽,叶轮导流盖板(7)插接于出气管进口端槽内,并与出气管(1)形成叶轮端径向密封结构,出气管进口端槽径向壁面均布有出气管锥密封环(81),叶轮导流盖板(7)出口侧径向端面均布有叶轮导流盖板圆密封环(82),出气管锥密封环(81)与叶轮导流盖板圆密封环(82)交错布置,出气管(1)上设有出气管密封增压通道(83),出气管密封增压通道(83)一端连通叶轮端径向密封结构,另一端与高压气瓶连通;叶轮导流盖板(7)在端部的径向内侧具有叶轮导流盖板环槽(91),叶轮上盖板插接于叶轮导流盖板环槽(91)内,并与叶轮导流盖板(7)形成叶轮端轴向密封结构,叶轮上盖板出气端内侧壁设有叶轮上盖板内侧小叶片(92),叶轮上盖板出气端端壁设有叶轮上盖板前端导流小叶片(93),叶轮上盖板内侧小叶片(92)、叶轮上盖板前端导流小叶片(93)均与叶轮导流盖板环槽(91)存在间隙,叶轮导流盖板(7)上设有叶轮密封增压通道(94),叶轮密封增压通道(94)一端连通叶轮端轴向密封结构,另一端与高压气瓶连通;密封结构还包括轴侧密封结构,轴侧密封结构采用动环静环密封结构。
2.如权利要求1所述的一种透平膨胀机的密封结构,其特征在于,静环(11)与蜗壳密封盖板(2)连接,动环(12)与转子轴连接。
3.如权利要求2所述的一种透平膨胀机的密封结构,其特征在于,静环(11)靠近动环(12)的侧面设置有静环内密封槽(131),静环内密封槽(131)设有动静密封弹簧(14),动静密封弹簧(14)一端固定在静环内密封槽(131)内,另一端与动环(12)活动连接。
4.如权利要求2所述的一种透平膨胀机的密封结构,其特征在于,叶轮下盖板设有叶轮下盖板密封环(10),静环(11)靠近叶轮的侧面设置有静环外密封槽(132),叶轮下盖板密封环(10)端部设置于静环外密封槽(132)内形成密封结构。
5.如权利要求2所述的一种透平膨胀机的密封结构,其特征在于,叶轮轮毂通过双头螺栓(13)与转子轴连接,轮毂的径向外侧设置有轮毂密封楔(15),动环(12)的径向内侧设置有动环密封楔(16),轮毂密封楔(15)与动环密封楔(16)形成密封结构。
6.如权利要求5所述的一种透平膨胀机的密封结构,其特征在于,轮毂密封楔(15)与动环密封楔(16)之间的密封通道与叶轮轴线呈夹角设置,夹角的范围为32°-60°。
7.如权利要求6所述的一种透平膨胀机的密封结构,其特征在于,夹角为45°。
8.如权利要求6所述的一种透平膨胀机的密封结构,其特征在于,轮毂密封楔(15)与动环密封楔(16)均采用合金材料加工而成。
9.如权利要求1所述的一种透平膨胀机的密封结构,其特征在于,d11=1.5d12,d21=0.6d22。
10.如权利要求1所述的一种透平膨胀机的密封结构,其特征在于,叶轮上盖板前端导流小叶片(93)为直板叶片。
11.如权利要求1所述的一种透平膨胀机的密封结构,其特征在于,叶轮上盖板内侧小叶片(92)为弯扭叶片,叶轮上盖板内侧小叶片(92)与叶轮叶片的安装方向相反。