一种透平膨胀机主轴平衡密封结构的制作方法

1.本实用新型属于透平膨胀机主轴密封结构的技术领域，具体涉及一种透平膨胀机主轴平衡密封结构。


背景技术：

2.由于透平膨胀机采用的轴承是一对整体式的滑动油轴承，通常在转轴上两端支承座上设置有轴封装置，但因现有的轴封装置缺乏有效的密封结构，在长期高速运转的情况下，轴封处容易形成较大的泄漏缝隙，导致工作轮背面的冷量向外泄漏，也容易使润滑油进入到介质内，降低设备的实用寿命。及时将轴封结构直接设置在主轴外侧，在长期使用后，伴随着轴封的磨损，也会出现轴封与主轴之间密封性降低的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种透平膨胀机主轴平衡密封结构，实现对透平膨胀机的主轴进行平衡有效的密封。
4.本实用新型通过下述技术方案实现：
5.一种透平膨胀机主轴平衡密封结构，包括设置在机壳内部的主轴，所述主轴的端部套装有密封衬套，所述密封衬套的外侧套装有阶梯轴封，所述密封衬套的外侧面与阶梯轴封的内侧面之间设置有内密封齿；所述阶梯轴封的外侧高程与机壳之间设置有高密封齿，所述阶梯轴封的外侧低程与机壳之间设置有低密封齿；所述密封成的外侧面上还设置有朝向阶梯轴封的高程倾斜的受压斜面，所述阶梯轴封的内侧面上设置有与受压斜面贴合的挤压斜面。
6.上述阶梯轴封的高程是指阶梯轴封的大直径端的外侧面，上述阶梯卓峰的低程是指阶梯轴封的小直径端的外侧面。主轴的轴端套装有密封衬套，密封衬套的内侧面与主轴的侧面之间设置有内密封齿形成内密封。同时，套装在密封衬套外侧的阶梯轴封的高程与机壳内侧面之间设置有高密封齿形成高程密封，阶梯轴封的低程与机壳的内侧面之间设置有低密封齿形成低程密封。同时，由于高密封齿与低密封齿之间具有高度差，当高压气体经过机壳上的气孔或气道进入高密封齿与低密封齿之间时，会产生沿主轴轴向朝向阶梯轴封的高程挤压的压力，进而使得阶梯轴封产生朝向高程轴向移动的趋势，此时位于阶梯轴封内侧面上的挤压斜面即挤压密封衬套外侧面上的受压斜面，进而使得密封衬套与主轴贴合更加紧密，进一步保证密封效果。
7.为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述密封衬套的外侧面与阶梯轴封的内侧面之间设置有迷宫密封齿。
8.为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述高密封齿与低密封齿之间沿轴向设置有充气间隙。
9.为了更好的实现本实用新型，进一步地，机壳上设置有与充气间隙连通的充气通道。
10.为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述密封衬套的内侧面与主轴的侧面之间以及阶梯轴封的内侧面与主轴的侧面之间均设置有密封件。
11.为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述主轴位于密封衬套远离主轴的轴端的一侧上套装有轴承与挡油环。
12.为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述轴承的内侧面与主轴的侧面之间设置有密封齿。
13.为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述挡油环与阶梯轴封的端面之间设置有调节间隙。
14.为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述调节间隙的轴向宽度为0.5mm
‑
1.5mm。
15.本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
16.（1）本实用新型通过在主轴的轴端上直接套装密封衬套，并在密封衬套的内侧面与主轴的侧面之间设置内密封齿，通过内密封齿实现密封衬套的内侧面与主轴侧面之间的有效密封；同时在密封衬套的外侧套装阶梯轴封，且在阶梯轴封的外侧高程与机壳的内侧面之间设置高密封齿，在阶梯轴封的外侧低程与机壳的内侧面之间设置低密封齿，进而保证阶梯轴封的外侧面与机壳内侧面之间的密封性；
17.（2）本实用新型通过在阶梯轴封的内侧面上朝向高程倾斜的挤压斜面，在密封衬套的外侧面上设置与挤压斜面贴合的受压斜面，由于阶梯轴封的高程与低程之间存在高度差，因此阶梯轴封的高程端面受到充气的轴向压力时，使得阶梯轴封产生轴向移动的趋势，进而带动挤压斜面对受压斜面产生挤压，进而使得阶梯轴封的内侧面与密封衬套的外侧面之间贴合更加紧密，同时使得密封衬套的内侧面与主轴的侧面之间贴合更加紧密，即使密封衬套发生轻微磨损，在挤压力的作用下也能够保证密封衬套、阶梯轴封、主轴之间的密封性；而在密封衬套严重磨损时，只需要对内密封衬套进行更换，而不需要更换阶梯轴封，大大降低了维护成本；
18.（3）本实用新型通过在阶梯轴封的内侧面与密封衬套的外侧面之间设置迷宫密封齿，进一步保证了阶梯轴封与密封衬套贴合面之间的密封性。
附图说明
19.图1为本实用新型的整体结构示意图；
20.图2为图1的局部放大图。
21.其中：1
‑
主轴；2
‑
密封衬套；3
‑
阶梯轴封；01
‑
内密封齿；02
‑
高密封齿；03
‑
低密封齿；04
‑
迷宫密封齿。
具体实施方式
22.实施例1：
23.本实施例的一种透平膨胀机主轴平衡密封结构，如图1和图2所示，包括设置在机壳内部的主轴1，所述主轴1的端部套装有密封衬套2，所述密封衬套2的外侧套装有阶梯轴封3，所述密封衬套2的外侧面与阶梯轴封3的内侧面之间设置有内密封齿01；所述阶梯轴封3的外侧高程与机壳之间设置有高密封齿02，所述阶梯轴封3的外侧低程与机壳之间设置有
低密封齿03；所述密封衬套2的外侧面上还设置有朝向阶梯轴封3的高程倾斜的受压斜面，所述阶梯轴封3的内侧面上设置有与受压斜面贴合的挤压斜面。
24.主轴1的端部套装有密封衬套2，密封衬套2的内侧面与主轴1的外侧面之间设置有内密封齿01，内密封齿01的轴向长度大于等于三分之二密封衬套2的轴向长度，通过内密封齿01实现密封衬套2的内侧面与主轴1的侧面之间的密封。
25.密封衬套2的外侧套装有阶梯轴封3，阶梯轴封3的外侧高程与机壳的内侧面之间设置有高密封齿02，阶梯轴封3的外侧低程与机壳的内侧面之间设置有低密封齿02，阶梯轴封3的外侧低程靠近轴端设置，阶梯轴封3的外侧高程远离轴端设置，且机壳的内侧面与阶梯轴封3的外侧低程之间并不沿轴向完全接触，而是预留出冲压空间。
26.通过机壳上的气孔或气道向冲压空间中充入高压气体，由于阶梯轴封3的高程与低程之间存在高度差，因此高压气体作用在高程的端面上，进而产生沿着轴向挤压高程的轴向压力。在轴向压力的作用下，同时由于高程密封齿02与低程密封齿03的啮合结构，使得阶梯轴封3实际上并不会沿着轴向移动，而是使得阶梯轴封3产生沿着轴向移动的趋势。进而使得阶梯轴封3内侧面上朝向高程倾斜的挤压斜面对密封衬套2外侧面上的受压斜面进行挤压，使得阶梯轴封3的内侧面与密封衬套2的外侧面接触更加紧密，同时使得密封衬套2的内侧面与主轴1的侧面之间接触更加紧密，进而大大提高了密封性。
27.实施例2：
28.本实施例在实施例1的基础上做进一步优化，所述密封衬套2的外侧面与阶梯轴封3的内侧面之间设置有迷宫密封齿04，通过设置迷宫密封齿04，即使阶梯轴封3没有受到轴向压力的作用，依然能够有效保证密封衬套2的外侧面与阶梯轴封3内侧面之间的密封性。
29.进一步的，迷宫密封齿的轴向长度大于等于二分之一阶梯轴封3的轴向长度。
30.本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。
31.实施例3：
32.本实施例在实施例1或2的基础上做进一步优化，如图2所示，所述高密封齿02与低密封齿03之间沿轴向设置有充气间隙，所述机壳上设置有与充气间隙连通的充气通道。
33.采用外部充气设备通过机壳上的充气通道向充气间隙中充入高压气体，进而对阶梯轴封3的高程端面产生压强p，同时阶梯轴封3的高程端面面积为s，即可计算的出作用在阶梯轴封3高程端面上的轴向压力f=p
×
s，通过调节外部充气设备的充气量和流速，进而调节压强p，最终实现对轴向压力f进行调节。
34.本实施例的其他部分与实施例1或2相同，故不再赘述。
35.实施例4：
36.本实施例在上述实施例1
‑
3任一项的基础上做进一步优化，所述密封衬套2的内侧面与主轴1的侧面之间以及阶梯轴封3的内侧面与主轴1的侧面之间均设置有密封件，通过密封件进一步保证密封衬套2的内侧面与主轴1的侧面之间的密封性以及阶梯轴封3的内侧面与主轴1的侧面之间的密封性。
37.进一步的，所述密封件为o形弹性密封圈。
38.本实施例的其他部分与上述实施例1
‑
3任一项相同，故不再赘述。
39.实施例5：
40.本实施例在上述实施例1
‑
4任一项的基础上做进一步优化，所述主轴1位于密封衬
套2远离主轴1的轴端的一侧上套装有轴承，轴承与阶梯轴封3之间套装有挡油环。
41.轴承侧壁上设置有注油通道，通过注油通道向轴承处供给润滑油，进而实现对轴承的润滑，同时通过挡油环对润滑油进行遮挡，避免润滑油泄漏。
42.所述轴承的内侧面与主轴1的侧面之间设置有密封齿，进而保证轴承的内侧面与主轴的侧面之间的密封性。
43.本实施例的其他部分与上述实施例1
‑
4任一项相同，故不再赘述。
44.实施例6：
45.本实施例在上述实施例1
‑
5任一项的基础上做进一步优化，所述挡油环与阶梯轴封3的端面之间设置有调节间隙，通过设置调节间隙，进而能够沿轴向调节挡油环与阶梯轴封3的端面之间的轴向间距。
46.进一步的，所述调节间隙的轴向宽度为0.5mm
‑
1.5mm。
47.本实施例的其他部分与上述实施例1
‑
5任一项相同，故不再赘述。
48.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。