CN108506493A - 一种可自动调控间隙的干气密封***及其调控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可自动调控间隙的干气密封***及其调控方法，***包括静环、动环、弹簧、传感器、数据采集器、计算机和分段式隔板；所述传感器设置在静环密封端面，传感器连接至数据采集器输入端，数据采集器输出端与计算机输入端连接，计算机输出端连接控制分段式隔板，分段式隔板与静环非密封端面之间固定设置有若干弹簧；动环的密封端面沿周向均匀布置有若干动压槽；静环密封端面与动环密封端面配合形成干气密封。传感器将采集数据传递到计算机处理，得到密封端面气膜间隙值，并给出信号驱动分段式隔板移动，压缩各弹簧，静环弯曲偏转，补偿端面变形，使得密封端面趋于平行，以减小变形对密封的影响，维持密封稳定运行，降低密封失效的风险。

Description

一种可自动调控间隙的干气密封***及其调控方法
技术领域
本发明属于干气密封***领域，特别涉及一种用于旋转机械的密封的干气密封***。
背景技术
基于气体润滑轴承理论而发展起来的干气密封，通过在动环表面加工出各种类型的动压槽，在密封端面形成流体动压效应，使得动静环之间处于非接触状态，实现密封效果。干气密封具有功耗小、泄漏量低、磨损少、寿命长等诸多优点，已广泛应用在各行各业的机械设备的密封中。
随着工业的高速发展，现代机械和装备大多工作在高参数如高温、高压、高速等工况下，机械密封的工作也趋于高温、高速和高压，这对机械密封提出了更高的要求。
然而在实际应用中，不可避免的出现密封失效，其中端面变形是最主要的原因之一。密封端面受到离心载荷、热载荷和气动载荷的共同作用，将形成不等深的间隙如收敛间隙、发散间隙等。不等深间隙破坏了干气密封的稳定运行，造成端面磨损，增加了密封失效的风险。因此，有必要研究可自动调控间隙的干气密封***，使干气密封端面保持平行间隙，稳定运行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可自动调控间隙的干气密封***及其调控方法，用于旋转机械的密封，以减小端面变形对密封的影响，维持密封稳定运行，降低密封失效的风险。
为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案予以实现：
一种可自动调控间隙的干气密封***，包括静环、动环、弹簧、传感器、数据采集器、计算机和分段式隔板；所述传感器设置在静环密封端面，传感器连接至数据采集器输入端，数据采集器输出端与计算机输入端连接，计算机输出端连接控制分段式隔板，分段式隔板与静环非密封端面之间固定设置有若干弹簧；动环的密封端面沿周向均匀布置有若干动压槽；静环密封端面与动环密封端面配合形成干气密封。
进一步的，所述传感器沿不同径向位置周向均匀布置在静环密封端面。
进一步的，所述弹簧沿不同径向位置周向均匀布置在静环非密封端面与分段式隔板之间。
进一步的，每个弹簧的刚度和阻尼系数相同。
进一步的，每个弹簧的刚度和阻尼系数不同。
进一步的，分段式隔板包括若干块，每块分段式隔板与静环非密封端面之间固定设置一根弹簧。
进一步的，静环径向位置固定，轴向能够移动。
一种可自动调控间隙的干气密封***的调控方法，包括以下步骤：干气密封运行，各传感器测量其对应位置处静环密封端面与动环密封端面之间的间隙，并将通过数据采集器将数据递到计算机进行处理；计算机控制分段式隔板各段分别沿静环轴向移动不同距离，压缩各弹簧，使得各弹簧提供不同的闭合力，使静环相对于动环弯曲偏转，补偿密封端面变形；在自动调控间隙的过程中，计算机(7)根据密封间隙测量结果实时控制分段式隔板移动，直至密封端面趋于平行，直至平行度处于设定范围内。
进一步的，静环密封端面在不同径向位置处分别沿周向均匀布置传感器，传感器用于测量密封气膜间隙，同一径向圆周传感器测量结果，取平均值可得到该径向位置处气膜间隙；
相对于现有技术，本发明具有以下优点：
(1)本发明根据测量所得的密封端面间隙，计算机实时调节控制闭合力，自动调整密封间隙，补偿密封端面变形，使得密封端面趋于平行，减少密封磨损，延长使用寿命。
(2)静环端面相同径向位置处沿周向均匀布置多个传感器，取各传感器测量结果的平均值，得到该位置处气膜间隙，结果更加精确；
(3)静环背面不同径向位置处布置的弹簧，其刚度和阻尼可以相同，也可以不同，可以灵活适用于多种工况；
(4)本发明结构简单，操作灵活，适用于不同工况，尤其是高温高压工况。
综上所述，本发明所述的一种可自动调控间隙的干气密封***及其调控方法，可自动调控密封间隙，减小变形对密封的影响，维持密封稳定运行，降低密封失效的风险。
附图说明
图1为本发明一种可自动调控间隙的干气密封***的结构示意图。
图2为本发明运行流程图。
图中：1为静环，2为动环，3为动压槽，4为弹簧，5为传感器，6为数据采集器，7为计算机，8为分段式隔板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅局限于以下内容。在不脱离本发明上述思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。
参见图1，本发明提供一种可自动调控间隙的干气密封***，包括静环1、动环2、弹簧4、传感器5、数据采集器6、计算机7和分段式隔板8。
传感器5设置在静环1密封端面，传感器5连接至数据采集器6输入端，数据采集器6输出端与计算机7输入端连接，计算机7输出端连接控制分段式隔板8，分段式隔板8与静环1非密封端面之间固定设置有若干弹簧4。
动环2的密封端面上沿周向均匀布置动压槽3。
本发明一种自动调控间隙的干气密封***的调控原理为：干气密封工作时，由于受到离心载荷、热载荷和气动载荷的共同作用，密封端面之间会形成不等深间隙。静环1的密封端面在不同径向位置处分别沿周向均匀布置传感器5，传感器5接入数据采集器6，并将各传感器数据传递到计算机7进行处理，得到密封端面气膜间隙值。计算机7根据所测密封端面气膜间隙值控制分段式隔板8，驱动分段式隔板各段分别沿轴向移动不同距离，压缩各弹簧4，使得各弹簧提供不同的闭合力，静环1弯曲偏转一定角度，补偿端面变形，使得密封端面趋于平行。在自动调控间隙的过程中，计算机根据密封间隙测量结果实时监测，并控制分段式隔板移动，直至密封端面趋于平行。
请参阅图2所述，本发明提供一种可自动调控间隙的干气密封***的调控方法，包括以下步骤：干气密封运行，各传感器测量其对应位置处静环密封端面与动环密封端面之间的间隙，并通过数据采集器将数据传递到计算机进行处理；计算机控制分段式隔板各段分别沿静环轴向移动不同距离，压缩各弹簧，使得各弹簧提供不同的闭合力，使静环相对于动环弯曲偏转，补偿密封端面变形；在自动调控间隙的过程中，计算机根据密封间隙测量结果实时控制分段式隔板移动，直至密封端面趋于平行，直至平行度处于设定范围内。

Claims (8)

1.一种可自动调控间隙的干气密封***，其特征在于，包括静环(1)、动环(2)、弹簧(4)、传感器(5)、数据采集器(6)、计算机(7)和分段式隔板(8)；
所述传感器(5)设置在静环(1)密封端面，传感器(5)连接至数据采集器(6)输入端，数据采集器(6)输出端与计算机(7)输入端连接，计算机(7)输出端连接控制分段式隔板(8)，分段式隔板(8)与静环(1)非密封端面之间固定设置有若干弹簧(4)；
动环(2)的密封端面沿周向均匀布置有若干动压槽(3)；
静环(1)密封端面与动环(2)密封端面配合形成干气密封。
2.根据权利要求1所述的一种可自动调控间隙的干气密封***，其特征在于，所述传感器(5)沿不同径向位置周向均匀布置在静环(1)密封端面。
3.根据权利要求1所述的一种可自动调控间隙的干气密封***，其特征在于，所述弹簧(4)沿不同径向位置周向均匀布置在静环(1)非密封端面与分段式隔板(8)之间。
4.根据权利要求1所述的一种可自动调控间隙的干气密封***，其特征在于，每个弹簧(4)的刚度和阻尼系数相同。
5.根据权利要求1所述的一种可自动调控间隙的干气密封***，其特征在于，每个弹簧(4)的刚度和阻尼系数不同。
6.根据权利要求1所述的一种可自动调控间隙的干气密封***，其特征在于，分段式隔板(8)包括若干块，每块分段式隔板(8)与静环(1)非密封端面之间固定设置一根弹簧(4)。
7.根据权利要求1所述的一种可自动调控间隙的干气密封***，其特征在于，静环(1)径向位置固定，轴向能够移动。
8.一种可自动调控间隙的干气密封***的调控方法，其特征在于，基于权利要求1至7中任一项所述的一种可自动调控间隙的干气密封***，包括以下步骤：干气密封运行，各传感器(5)测量其对应位置处静环(1)密封端面与动环(2)密封端面之间的间隙，并将通过数据采集器(6)将数据递到计算机(7)进行处理；计算机(7)控制分段式隔板(8)各段分别沿静环轴向移动不同距离，压缩各弹簧，使得各弹簧提供不同的闭合力，使静环相对于动环弯曲偏转，补偿密封端面变形；在自动调控间隙的过程中，计算机(7)根据密封间隙测量结果实时控制分段式隔板移动，直至密封端面平行度处于设定范围内。
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