一种自调温气幕油封的制作方法

1.本实用新型属于机械设备领域，特别是涉及自调温气幕油封。


背景技术：

2.在大型的透平机械(诸如汽轮机)的轴承座两端的轴封多采用梳齿迷宫密封。轴承座内的轴承是利用透平油进行润滑及冷却。在高转速轴系的带动下，会产生大量的油雾及高速飞溅的油滴。梳齿密封的密封间隙大小是密封性能好坏关键因素。但间隙过小会在转机的启停过程中因挠性转轴(大型转机的转轴)在通过临界转速时转轴振动会导致梳齿齿尖与转轴碰磨，且瞬间的碰磨进而破坏转轴动平衡引发更大轴系的振动，而振动则会加大密封间隙，且在碰磨的过程中齿尖会划伤转轴表面，形成永久的伤害。密封间隙对于密封效果和稳定性至关重要。
3.另外，在轴承箱的外侧是汽缸壳体，由于汽缸内的介质是高温高压蒸汽，蒸汽的温度高达550℃以上，必导致汽缸壳体温度很高，还有一些汽缸的轴封密封不合理，会使一些蒸汽泄漏出来。由于轴承箱与汽缸的轴封处轴向距离很近，高温的汽缸壳体会通过热传导以及热辐射将高温热量传导到轴承箱上，如果汽缸轴封还存在泄漏的话，那会导致轴承箱的温度更高。由于透平油开口闪点的温度多数在180℃左右的范围内，高于这个温度会使透平油碳化。由于转轴的挠动以及加大的密封间隙会使大量的油雾或油滴通过梳齿时会被梳齿表面的高温所加热而碳化，碳化的粉末会牢固依附在梳齿之间的沟槽内，日积月累会逐渐高出梳齿的齿尖表面，逐渐缩小了梳齿与转轴间的密封间隙，当与转轴表面碰磨时会引发轴系的激振，进而破坏转轴瓦的润滑系统而发生烧瓦事故。另外泄漏到轴承箱体外的高温油气也非常容易会引发火灾。
4.综上所述，现有与汽缸的轴封处轴向距离很近的高温环境下轴承密封存在高温油气碳化和密封间隙积碳的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是解决高温环境下轴承密封存在高温油气碳化和密封间隙积碳的问题。
6.本实用新型提出一种自调温气幕油封，用于转轴与轴承箱壳体间的密封，其包括供气装置、加热装置及密封装置。
7.所述供气装置包括连接低温压缩空气气源的关断阀、过滤减压阀、压力表、流量调节阀、流量计以及管路。
8.所述气源是利用现场的现有气源，压力在5kgf/cm
2-7 kgf/cm
2。
9.所述关断阀是在维修期间需要时用于关闭气路内压缩空气，并在需要通入压缩空气时开启。
10.所述过滤减压阀的作用是调节气体的压力，并对气源中的杂质进行有效过滤净化空气质量。
11.所述压力表是显示气路的压力数值。
12.所述流量调节阀是调节气路内压缩空气的流量大小。
13.所述流量计是显示气路内流过的压缩空气的流量大小具体数值。
14.所述管路包括气管和用于连接上述各个部件的气管接头。
15.所述加热装置采用电加热或蒸气加热，二者的选取是根据现场的具体情况而定，对于有蒸气气源的优先采用蒸气加热方式，其次采用电加热方式。通过改变蒸汽的流通量或者改变电流的大小就可以实现所述加热装置对内部流过的压缩空气的加热强度。在所述加热装置的压缩空气排出端气管上设置有温度计以显示经过加热后的压缩空气的温度。
16.所述密封装置包括具有进气口的外挡环、挡环体、内挡环以及位于转轴上的阻油凸环，所述外挡环、挡环体和内挡环的内侧具有与所述转轴配合的密封梳齿。
17.所述密封梳齿与所述转轴间的间隙称为密封间隙。
18.所述进气口用于将压缩空气导入密封装置。
19.所述外挡环和挡环体共同组成了相互贯通的充气腔、环形阻流堰和环形喷嘴，所述外挡环和挡环体与所述转轴之间形成正压腔。
20.所述充气腔是所述外挡环和挡环体之间的环状气室。
21.所述环形阻流堰包括多个位于所述外挡环或挡环体上的环槽或者环凸，所述环槽与环凸之间相互嵌合且具有连续贯通的迷宫型间隙。
22.所述环形喷嘴是所述外挡环和挡环体之间形成的临近所述转轴表面用于产生气幕的环状缝隙。
23.所述挡环体固定于所述转轴的轴承箱壳体，所述外挡环与所述挡环体密封固定且位于所述轴承箱外侧；所述内挡环与所述挡环体密封固定且位于所述轴承箱内侧。
24.所述挡环体与所述内挡环之间具有用于收集透平油的集油腔以及位于所述挡环体与所述内挡环上的集油槽，所述内挡环下部具有通向轴承箱内部用于透平油回流的回油孔。
25.所述阻油凸环与所述集油腔的开口相对。
26.工作时，压缩空气首先进入充气腔，充气腔是一个环形气室，其可有效的将进入的压缩空气较均匀的分布在环形气室的每个角落，为压缩空气的下一个流向做好了准备工作；继而所述充气腔内的压缩空气进入环形阻流堰，在曲折的阻流堰的通道内气流会接受外挡环和挡环体的高温热量，并使流过的压缩空气被加热，加热的幅度约提高15℃～20℃左右；通过环形阻流堰进入到环形喷嘴处、由于环形喷嘴是小间隙的环形带这样会使压缩空气通过时形成高速的气流，会在环形喷嘴与转轴之间形成高强度的气幕，可有效阻挡油雾与油滴的通过；通过环形喷嘴出来的气流会在环形喷嘴的上下游的梳齿之间形成的两个正压腔内形成两个微正压的正压气团，这两个气团会通过两侧的齿与转轴表面的间隙向两侧泄漏，这两股泄漏的气流会与轴承内泄漏出来的油雾及轴承箱外的污浊空气相对，并成功将其阻挡。
27.所述环形喷嘴的环形喷嘴宽度为0.3-0.5mm；所述环形喷嘴与转轴之间的环形喷嘴间隙为0.6-1.5mm，优选1mm。
28.所述内挡环外侧圆周面与所述挡环体密封配合，所述内挡环在与所述挡环体相对的一侧具有集油槽，所述挡环体在与所述内挡环相对的一侧具有集油槽，所述挡环体和内
挡环之间具有集油腔，所述转轴在所述集油腔的位置设置有阻油凸环，当所述转轴高速运转时所述阻油凸环将透平油阻挡并高速甩离转轴表面并进入所述集油腔，聚集在集油腔侧壁的透平油沿分别进入两侧的集油槽中，所述阻油凸环、内挡环上的梳齿和挡环体的集油槽可对75％以上的油滴进行回收并通过回油孔输送回轴承箱内的下部回油槽。
29.当轴承箱的壳体温度高于180℃时会导致轴承箱内温度亦很高，这样油雾或油滴通过梳齿密封时会引起自身温度超过自身的开口闪点温度极限而引发透平油的碳化，碳化后一部分积附在梳齿之间的沟槽内，另一部分则化成油烟而泄漏出轴承箱外。而改进自调温气幕式充气密封如直接通入自然的压缩空气时，由于此时的压缩空气的最高温度不会超过40℃，当这股压缩空气进入密封部位时会对高温的轴系起到剧烈的冷却效应，会对轴系起到不利的后果。故必须将压缩空气进行加温处理，加温的方式采用蒸气换热器加热或电加热器加热的方式，以现场的具体情况而定，优先采用蒸气换热器式加热方式。压缩空气经换热器加热后的温度必须达到75℃左右，然后通过环形阻流堰再将温度提升至90℃～100℃，压缩空气的开口闪点温度是180℃，这样二者的温差为80℃～90℃，低于标准规定的100℃，符合要求，这样的结果是，既满足轴系的最基本要求，同时又对环境的温度有一定的降温作用，降温的目的使环境温度低于透平油的开口闪点温度，这样透平油不会产生碳化情况，可有效保护透平油油质。
30.进一步地，在所述集油腔设置温度传感器用于测量集油腔内部透平油的温度，安装有温控软件的自动控制单元根据所述温度传感器的温度信号自动调节所述加热装置的加热强度，从而实现对所述加热装置排出压缩空气的温度调节，最终实现对所述转轴密封位置的温度调节以避免透平油的碳化和密封间隙积碳。
31.综上所述，本实用新型具有油气温度可控不碳化和密封间隙不积碳的有益技术效果。
附图说明
32.图1为本实用新型的结构示意图。
33.图中：1.供气装置；2.加热装置；3.密封装置；4.密封梳齿；5.转轴；11.关断阀；12.过滤减压阀；13.压力表；14.流量调节阀；15.流量计；16.管路；21.温度计；31.外挡环；32.挡环体；33.内挡环；51.阻油凸环；301.充气腔；302.环形阻流堰；303.环形喷嘴；304.正压腔；305.集油腔；306.集油槽；307.回油孔；308.环形喷嘴宽度；309.环形喷嘴间隙；311.进气口；405.密封间隙。
具体实施方式
34.下面结合附图1和具体实施例对技术方案做进一步说明，以助于理解本实用新型的内容。
35.如图1所示，本实用新型提出一种自调温气幕油封，用于转轴5与轴承箱壳体间的密封，其包括供气装置1、加热装置2及密封装置3。
36.所述供气装置1包括连接低温压缩空气气源的关断阀11、过滤减压阀12、压力表13、流量调节阀14、流量计15以及管路16。
37.所述气源是利用现场的现有气源，压力在5kgf/cm
2-7 kgf/cm2。
38.所述关断阀11是在维修期间需要时用于关闭气路内压缩空气，并在需要通入压缩空气时开启。
39.所述过滤减压阀12的作用是调节气体的压力，并对气源中的杂质进行有效过滤净化空气质量。
40.所述压力表13是显示气路的压力数值。
41.所述流量调节阀14是调节气路内压缩空气的流量大小。
42.所述流量计15是显示气路内流过的压缩空气的流量大小具体数值。
43.所述管路16包括气管和用于连接上述各个部件的气管接头。
44.所述加热装置2采用蒸气加热方式，通过改变蒸汽的流通量的大小可以实现所述加热装置2对内部流过的压缩空气的加热强度，在压缩空气排出端气管上设置有温度计21以显示经过加热后的压缩空气的温度。
45.所述密封装置3包括具有进气口311的外挡环31、挡环体32、内挡环33以及位于转轴5上的阻油凸环51，所述外挡环31、挡环体32和内挡环33的内侧具有与所述转轴配合的密封梳齿4。
46.所述密封梳齿4与所述转轴5间的间隙称为密封间隙405。
47.所述进气口311用于将压缩空气导入密封装置3。
48.所述外挡环31和挡环体32共同组成了相互贯通的充气腔301、环形阻流堰302和环形喷嘴303，所述外挡环31和挡环体32与所述转轴5之间形成正压腔304。
49.所述充气腔301是所述外挡环31和挡环体32之间的环状气室。
50.所述环形阻流堰302包括多个位于所述外挡环31或挡环体32上的环槽或者环凸，所述环槽与环凸之间相互嵌合且具有连续贯通的迷宫型间隙。
51.所述环形喷嘴303是所述外挡环31和挡环体32之间形成的临近所述转轴5表面用于产生气幕的环状缝隙。
52.所述挡环体32固定于所述转轴5的轴承箱壳体的轴承孔内，所述外挡环31与所述挡环体32密封固定且位于所述轴承箱外部；所述内挡环33与所述挡环体32密封固定且位于所述轴承箱内部。
53.所述挡环体32与所述内挡环33之间具有用于收集透平油的集油腔305以及位于所述挡环体32与所述内挡环33上的集油槽306，所述内挡环33下部具有通向轴承箱内部用于透平油回流的回油孔307。
54.所述阻油凸环51与所述集油腔305的开口相对。
55.工作时，压缩空气首先进入充气腔301，充气腔301是一个环形气室，其可有效的将进入的压缩空气均匀分布于充气腔301的每个角落，为压缩空气的下一个流向做好了准备工作；继而所述充气腔内301的压缩空气进入环形阻流堰302，在曲折的阻流堰302的通道内气流会接受外挡环31和挡环体32的高温热量，并使流过的压缩空气被加热，加热的幅度约提高15℃～20℃左右；通过环形阻流堰302进入到所述环形喷嘴303处、由于环形喷嘴303是小间隙的环形缝隙，这样会使压缩空气通过时形成高速的环状气流，会在环形喷嘴303与转轴5之间形成高强度的气幕，可有效阻挡油雾与油滴的通过；通过环形喷嘴3030出来的气流会在环形喷嘴303的两侧的密封梳齿4之间形成的两个正压腔304内形成两个微正压的正压气团，这两个气团会通过两侧的密封梳齿4与转轴5表面的间隙向两侧泄漏，这两股泄漏的
气流会与轴承内泄漏出来的油雾及轴承箱外的污浊空气相对，并成功将其阻挡，在阻挡内部油雾泄漏的同时还阻挡了外部污染物进入轴承内部。
56.所述环形喷嘴303的环形喷嘴宽度308为0.4mm；所述环形喷嘴303与转轴5之间的环形喷嘴间隙309为1mm。
57.所述内挡环33外侧圆周面与所述挡环体32密封配合，所述内挡环33在与所述挡环体32相对的一侧具有集油槽306，所述挡环体32在与所述内挡环33相对的一侧具有集油槽306，所述挡环体32和内挡环33之间具有集油腔305，所述转轴5在所述集油腔305的位置设置有阻油凸环51，当所述转轴5高速运转时所述阻油凸环51将透平油阻挡并高速甩离转轴5表面并进入所述集油腔305，聚集在集油腔305侧壁的透平油在重力作用下分别进入两侧的集油槽306中，所述阻油凸环51、内挡环33上的密封梳齿4和挡环体32的集油槽306可对75％以上的油滴进行回收并通过回油孔307输送回轴承箱内的下部回油槽。
58.压缩空气经加热装置2加热后的温度达到75℃左右，然后通过环形阻流堰302再将温度提升至90℃～100℃，压缩空气的开口闪点温度是180℃，这样二者的温差为80℃～90℃，低于标准规定的100℃，符合要求，这样的结果是，既不会由于压缩空气温度过低对转轴5造成热冲击，同时又对轴承的密封装置3内部透平油温度具有显著降温作用，从而避免透平油碳化和密封间隙积碳问题，同时有效保护透平油油质稳定。
59.以上所述，只是本实用新型的一个实例，不能以此限定本实用新型的范围，凡依此实用新型专利申请范围及说明内容所做的简单的等效变化与修饰，皆属于本实用新型专利涵盖的范围。