专利名称：周向可摆动式气封的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在旋转机械中采用的气封型式，尤其涉及一种周向可摆动式气 封，该气封能大幅提高旋转机械(如汽轮机、压縮机等)中气封的耐磨性和抗气流激振 能力。
背景技术：
目前国内外公认，气流在气封腔内流动时的周向速度是导致气流激振的重要因素。 改进气封结构型式、减小气流周向旋转速度是目前国内外普遍采用的研究思路。为此人 们在传统疏齿气封的基础上，通过改变气封本身的结构提出了蜂窝、刷式、反旋流、阻 尼、螺旋槽、阶梯等新型气封型式，取得了一定的效果。但气封结构型式的不断改进导 致结构越来越复杂，容易产生由于摩擦引起的不稳定振动故障。为了解决气封耐磨性与 泄漏量之间的矛盾，上世纪卯年代，美国提出可调气封概念，其主要思想是引入一股 气流到气封背部，通过改变气体压力来改变动静间隙。1990年，美国GE公司研发了正 压气封，通过引入高压蒸汽来手动控制气封块的开合。1995年，日本东芝公司提出了采 用压力波纹管控制的可调气封。近几年，还有人提出各种气封间隙调整控制方法。上述 型式的气封虽然间隙可调，但只能在径向上进行调整，而且在一定工况下其径向间隙是 确定的，因此本质上还是固定气封。可调气封的出现解决了气封耐磨性与泄漏量之间的 矛盾，但如何大幅提高气封抗气流激振能力一直是个难点。随着汽轮机、压縮机等大型 旋转机械向高参数、大容量方向发展，气流激振问题越来越突出
发明内容
本发明提出一种能够提高气封的抗气流激振能力并能延长气封使用寿命的周向可 摆动式气封。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是
一种周向可摆动式气封，包括气封座，在气封座设有摆动气封块且摆动气封块与 气封座通过插销转动连接，摆动气封块可以以插销为支点周向摆动，在摆动气封块与气 封座间设有弹簧。
把气封块设计成绕支点沿周向摆动，从气封块所受的力绕其支点的力矩平衡来说， 作用在气封上的气流力必定指向气封块支点(摩擦力很小可忽略)，因此气流力总是沿 着轴心到气封块支点的方向作用。又因为气封块设计成随时随轴颈的变位运动而摆动， 因此可以减小流体在气封内流动所产生的切向激振力，从而提高旋转机械转子的稳定 性。具体原理分析如下
如附图1所示，轴颈与气封块之间的膜厚/;分布，完全取决于轴心A相对与气封 块支点的位置，而该相对位置可用径向偏心^和切向偏心 表示如下
角^。为<formula>formula see original document page 4</formula>
A表达式为
式中c为气封块弧半径与轴颈半径之差。
气封块起始角为 气封块终止角为式中A为气封块张角；A为气封块边到支角的张角。
这样，气封块上的气膜压力分布可以求出/ -p(-。^; ,&)，其中z为气封块轴
向坐标。积分可得气封块所受合力
《。=f丄t P sin( A +几)喊& =《。( ，^ )
气流力对支点的力矩为《。G (r。为气封块弧半径)。此力矩若不为0，将使得气封 块绕支点摆动，从而改变/;分布和p分布，气流力也随之改变，直到《。/;=0才达到气 封块的平衡方位。只有当气流力恰好通过支点时气封块才达到平衡。艮P:
因此气封内气流所产生的切向激振力会大幅减小，从而达到提高转子稳定性的目的。
将气封设计成周向可动化不仅结构简单，而且由于气封块的摆动可以使转轴与气封 块在一定误差范围内保持平行状态，从而能够有效地减少中心偏移等因素所产生的摩擦 振动故障。能延长气封使用寿命
与现有技术相比，本发明提出的周向可动式气封的有益效果如下
(1) 由于气封上的气流力必定指向气封块背部支点，从而有效地减小流体在气 封内流动所产生的切向激振力，大大提高气封的抗气流激振能力。
(2) 气封块可以绕支点灵活摆动，转子与气封可在一定的误差范围内保持平行， 减小了动静部件的摩擦、损耗，延长了气封的适用寿命；G)目前采用的任何固定式气封都可以据此改变为相应的周向可摆动式气封；
图l是本发明的原理图。
图2是周向可动式高稳定气封结构及安装示意图。 图3是周向可动式高稳定气封周向局部剖视图。 图4是周向可动式高稳定气封轴向A-A剖视图。
图中，l是转子，2是汽缸，3是第一弹簧，4是第二弹簧，5是气封座，6是可摆 动气封块，7是插销。
具体实施例方式
一种周向可摆动式气封，包括气封座5，在气封座5设有摆动气封块6且摆动气 封块6与气封座5转动连接，在摆动气封块6与气封座5之间设有弹簧，在本实施例中
摆动气封块6与气封座5通过插销7转动连接；
所逸的弹簧包括第一弹簧3和第二弹簧4且第一弹簧3和第二弹簧4分别位于插销 7的两侧，如图3所示。插销7为摆动气封块6的周向摆动支点，第一弹簧3和第二弹 簧4为摆动气封块6提供一定的弹性支撑。图中虚线所示为摆动气封块6沿周向摆动的 状态。
在图2中，沿汽缸壁2周向剖面安装了6个周向可摆动式气封。气封釆用燕尾槽安 装方式安装固定在汽缸2内壁上。
图4所示为单个周向可摆动式气封的轴向剖视图。其中图中的摆动气封块6为疏齿 密封，气封座5为槽型构件，摆动气封块6通过插销7嵌入气封座5槽内。
当转子l转动时，在气流力的作用下，摆动气封块6可以绕插销7支点摆动，从而 自适应地减小气流的切向激振力。
权利要求
1. 一种周向可摆动式气封，包括气封座(5)，其特征在于，在气封座(5)设有摆动气封块(6)且摆动气封块(6)与气封座(5)转动连接，在摆动气封块(6)与气封座(5)设有弹簧。
2. 根据权利要求l所述的周向可摆动式气封，其特征在于，摆动气封块(6)与气 封座(5)通过插销(7)转动连接。
3. 根据权利要求2所述的周向可摆动式气封，其特征在于，弹簧包括第一弹簧(3) 和第二弹簧(4)且第一弹簧(3)和第二弹簧(4)分别位于插销(7)的两侧。
全文摘要
本发明公开了一种周向可摆动式气封，包括气封座，在气封座设有摆动气封块且摆动气封块与气封座转动连接，在摆动气封块与气封座之间设有弹簧，摆动气封块与气封座通过插销转动连接，所述的弹簧包括第一弹簧和第二弹簧且第一弹簧和第二弹簧分别位于插销的两侧。可根据需要改变该气封的长度，在汽缸内壁周向剖面上布置多个。工作状态时，气封活动部件在间隙气流力作用下以插销支点周向摆动，从而减小气流激振力和提高使用寿命。
文档编号F16J15/34GK101476625SQ20091002814
公开日2009年7月8日 申请日期2009年1月9日 优先权日2009年1月9日
发明者浩 曹, 杨建刚, 瑞 郭 申请人:东南大学