一种涡轮膨胀机叶轮密封结构的制作方法

本实用新型涉及一种涡轮膨胀机叶轮密封结构。

背景技术：

随着环保节能理念的逐步深入，发电涡轮膨胀机市场需求将越来越大。目前发电涡轮膨胀机中采用了减速箱和涡轮共轴的结构，为了避免涡轮膨胀机介质气体通过轴向间隙泄露进入齿轮箱，进而污染齿轮箱润滑油，所以需要对介质气体进行密封。

针对目前发电量较小的发电涡轮膨胀机，密封结构中密封板材料一般采用铜基巴氏合金，这种在铜板上浇铸巴氏合金的工艺方法密封效果显著，但是加工成本高，返修需要更换密封板或者返修密封板，所以维修成本高；对于今后发电量越来越大的大型发电涡轮膨胀机，很难实现铜基巴氏合金密封板的加工。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服现有技术的上述不足，而提供一种能够解决介质气体泄漏问题的涡轮膨胀机叶轮密封结构，结构紧凑、工艺简单、密封性好。

本实用新型的技术方案是：叶轮装于涡轮轴上，所述叶轮由叶片、轮盘组成，叶片背面设有沿轴向凸起的凸缘，凸缘外壁设有密封齿；圆柱环形的隔板中部内孔装有密封环，密封环套于涡轮轴上，密封环外侧设有外密封齿，隔板中部内孔设有镀层，隔板靠近叶轮的侧面设有一圈凸起，罩于叶轮外的定环装于凸起端面上，凸缘与凸起之间形成一环形空腔，密封板装于环形空腔处；定环用于调节气体流量、提高气体流速。所述凸缘内侧的叶轮叶片背面与隔板之间形成间隙二，凸缘外侧的叶轮叶片背面与密封板形成间隙一，密封齿与密封板内孔之间形成第一级密封结构，用于阻止介质气体通过间隙一沿轴向泄露；隔板内孔的镀层与密封环外侧的外密封齿之间形成第二级密封结构；隔板上设有用于通入压缩干气的干气密封通道，进行密封，为第三级密封；第二级密封和第三级密封都是用于阻止介质气体从间隙二沿轴向泄露；第二级密封结构与干气密封通道相连通；所述第一级密封结构、第二级密封结构为迷宫密封，所述干气密封通道处的压缩干气压力大于间隙中的介质气体压力从而形成气体封密。

所述密封板采用了比叶轮材料硬度低的非金属材料，非金属材料具体为环氧玻璃布层压板EPGC201、酚醛棉布层压板PFCC204、环氧玻璃布层压棒EPGC42等。

所述叶片上设有与间隙二相连通的平衡孔。

所述密封板经螺钉和垫片固定于隔板上，便于拆卸和更换。

所述定环通过螺栓安装在隔板上。隔板用于固定定环，支撑蜗壳。

所述镀层由铅形成，镀层可以缩小间隙δ2，又不会造成密封齿的磨损。

一方面，本实用新型通过两级迷宫密封与一级干气密封的组合三级密封结构，因此实现了介质气体的密封，取得良好的密封效果。发电涡轮膨胀机上采用了本实用新型的组合密封结构后，在介质气体泄漏问题上得到了很大的改善。

另一方面，浇铸巴氏合金的工艺具有一定的技术难度，浇铸巴氏合金对产品的尺寸有限制要求，如果尺寸很大的产品，一般的加工单位无法实现浇铸，需要委托特殊的单位，不单会提高成本，还会影响生产周期。本实用新型将密封板换成了非金属材料之后，加工就变得很简单，一般的加工单位都可以实现。本实用新型结构紧凑，工艺简单，两级迷宫密封与一级干气密封的组合三级密封结构密封效果好。而且密封板成本较低，加工方便，能够实现较大尺寸产品的加工，以及密封要求。本实用新型用非金属材料密封板代替铜基巴氏合金密封板，从根本上解决铜基巴氏合金密封板加工难以及维护成本高的难题。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1的I部放大图。

图3是图1的Ⅱ部放大图。

图4是图1的A向视图。

具体实施方式

图1、2、3中，首先打开作为干气的压缩空气，调节至合适压力，再启动发电涡轮膨胀机。介质气体通过定环2后，气流速度得到一定程度的加速，然后均匀的进入叶轮1。大部分介质气体沿b方向进入叶轮1的叶片中对叶片进行做功，小部分介质气体沿a方向进入间隙一8；间隙一8中的介质气体，通过密封板3与叶轮1的间隙δ1，进入间隙二9；间隙二9中的介质气体，一部分通过平衡孔10进入叶轮1的出口，另一部分进入隔板6和密封环7的间隙δ2；此时，压缩干气早已进入隔板6和密封环7的间隙δ2，由于间隙δ2处的干气压力大于介质气体压力，从而阻止了介质气体通过间隙δ2向外泄露。通过迷宫密封与干气密封组合密封的三级密封结构，因此实现了介质气体的密封。密封板3采用了比叶轮材料硬度更低的非金属材料。叶轮1设计了迷宫密封和平衡孔10。密封板3与叶轮1的间隙δ1，可实现叶轮与密封板的机械密封和迷宫密封的组合密封，同时间隙可调范围较大。隔板6设计了一定厚度的镀层11以及干气密封通道，干气采用一定压力的压缩空气。密封环7设计了迷宫密封和干气密封组合密封。隔板6和密封环7的间隙δ2，实现了通过迷宫密封以及干气密封组合密封对介质气体进行密封。密封板3经螺钉4和垫片固定于隔板6上。

图4中，平衡孔10沿轴向设置，平衡孔10用于降低叶片背面的间隙二9的气体压力，使间隙二9内的气体压力和涡轮出口压力保持一致。每两个叶片中间一个平衡孔10。