CN117469370A - 一种免隔离气的干气密封装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种免隔离气的干气密封装置，包括转轴、轴套和密封筒体，所述轴套套设在所述转轴上，且所述轴套与所述转轴固定连接，所述轴套上固定安装有动环，所述密封筒体转动安装在转轴上，所述密封筒体上设有静环座，所述静环座上滑动安装有静环，所述静环与所述静环座的底部通过弹性装置弹性连接，所述静环座的底部设有用于阻挡所述静环向所述静环座底部滑动的辅助件，所述辅助件的一端与静环座固定连接，所述辅助件的另一端与所述静环之间存在间隔，所述动环和所述静环紧密贴合。本发明无需使用额外隔离气就可以有效隔离下游齿轮箱内的油气反串，也无需额外配置压缩空气气源，达到简化***结构、减小***耗电量并且提高***效率的目的。
Description
技术领域
本发明涉及动密封装置技术领域，尤其涉及一种免隔离气的干气密封装置。
背景技术
在众多的轴端动密封方式中，干气密封利用流体动力学的原理进行有效密封，正常工作时动静间隙仅有几微米，泄漏量约为梳齿密封的1/30，为一种十分有效的动密封方式。
干气密封由动环、静环核心部件以及配套的密封圈、弹簧、静环座、轴套等辅助部件组成。干气密封动环密封面经过研磨、抛光处理，并在其上面加工出有特殊作用的流体动压槽。干气密封动环旋转时，密封气体被吸入动压槽内，由外径朝向中心，径向分量朝着密封堰流动。由于密封堰的泵送效应，进入密封面的气体压力升高从而使得动环与静环进一步分开。
为避免***下游齿轮箱中的油气反流至密封面导致密封面损毁，干气密封装置始终需要引入一股隔离气流隔离下游的油气。但是，隔离气流的引入需要***配置压缩空气气源或者从作业***主回路中抽取气流，***配置压缩空气起源不可避免地导致干气密封装置的整体配置更为复杂，而从作业***主回路抽取气流作为隔离气的方式则会降低工质的做功能力和工作效率，上述两种方式都会使得整个作业***格外繁杂且效果减损。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种免隔离气的干气密封装置，旨在解决现有干气密封装置需要引入额外辅助设备来提供隔离气体，而造成的作业***繁杂的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种免隔离气的干气密封装置，其包括转轴、轴套和密封筒体，所述轴套套设在所述转轴上且与所述转轴固定连接，所述轴套上固定安装有动环，所述密封筒体转动安装在转轴上，所述密封筒体上设有静环座，所述静环座上滑动安装有静环，所述静环与所述静环座的底部通过弹性装置弹性连接，所述静环座的底部设有用于阻挡所述静环向所述静环座底部滑动的辅助件，所述辅助件的一端与静环座固定连接，所述辅助件的另一端与所述静环之间存在间隔，所述动环和所述静环紧密贴合。
可选地，所述弹性装置为主弹簧，所述静环与所述静环座的底部之间通过所述主弹簧弹性连接，所述辅助件为辅助弹簧，所述辅助弹簧的刚度大于所述主弹簧。
可选地，所述弹性装置为主弹簧，所述静环与所述静环座的底部之间通过所述主弹簧弹性连接，所述辅助件为辅助块。
可选地，所述密封筒体的两端分别设置有前端梳齿和隔离齿，所述隔离齿的内环面与所述转轴或所述轴套的间隙范围为0.15mm~0.3mm。
可选地，所述隔离齿包括隔离齿夹和碳环，所述碳环安装在所述隔离齿夹的内环面上，所述碳环与所述转轴或所述轴套的间隙范围为0.15mm~0.2mm。
可选地，所述静环上设有弹簧片，所述主弹簧与所述弹簧片接触，所述弹簧片上与所述辅助件的对应处设有环形槽。
可选地，所述静环座上可拆卸的安装有间隙调整片，所述辅助件安装在所述间隙调整片上。
可选地，所述辅助件与所述静环之间的间隔距离为4μm-7μm。
可选地，所述静环座上与所述静环的内侧面的接触面上设有密封圈。
可选地，所述动环在与所述静环的接触面的外侧上设有螺旋槽。
采用上述发明内容中的技术方案，具有如下有益效果：
本发明为一种免隔离气的干气密封装置，该干气密封装置由弹性装置以及辅助件进行静环的支撑。当刚开始起机阶段，较低的气流压力通过静环挤压刚度较低的弹性装置，能够迅速实现较大的气流间隙开启从而提供足够流速的泄漏气流经动静环流出至下游齿轮箱，从而避免下游齿轮箱内的油气反串进入密封装置。当动环、静环之间的间隙随气流压力线性增长到一定程度时，静环与辅助件接触从而抑制了泄漏间隙随压力的线性增长、避免了泄漏气流损失过大，进而保证起机至满负荷过程中动静环的泄漏间隙以及气流泄漏量均在一定的控制范围内，同时泄漏气体也具有一定的流速流向下游齿轮箱，避免下游齿轮箱内的油气反串进入密封装置。因此，本发明所涉及的干气密封装置无需使用额外隔离气就可以隔离下游齿轮箱内的油气，也无需额外配置压缩空气气源，达到简化作业***结构、减小***耗电量并且提高***效率的目的。
附图说明
图1为常规干气密封装置的结构示意图；
图2为本发明所涉及的免隔离气的干气密封装置的结构示意图；
图3为本发明实施例2中的免隔离气的干气密封装置的结构示意图；
图4为图2或图3中A处的局部放大图；
图5为本发明实施例3中的免隔离气的干气密封装置的结构示意图；
图6为图5中B处的局部放大图；
图7为常规干气密封装置采用额外隔离气源时所需配备的压缩空气气源***的组成示意图；
图8为常规干气密封装置采用从作业***主回路中抽取隔离气气流时所需配备***的组成示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
干气密封装置下游的油气管控是作业***安全运行的核心与关键。由于干气密封的核心在于动静环间几微米的流道间隙，因此需要对可能影响流道间隙的因素进行管控，其中十分重要的管控为干气密封下游齿轮箱内的油气管控。由于润滑油的粘度远大于气体，密封面对液体的搅拌将产生大量热量从而使得干气密封温度急剧升高，导致不能形成稳定气膜而破坏。因此在实际使用过程中，需要始终引入一股隔离气流与下游齿轮箱内的油气分隔，从而避免油气反串至密封面导致密封面损毁。
参见图1（图中：1为转轴；2为轴套；3为密封筒体；4为前端梳齿；5为动环；6为螺旋槽；7为静环；8为弹簧片；24为弹簧；11为静环座；12为隔离齿；13为密封圈体，使用时从密封筒体3侧壁上注入气流），图1为常规干气密封装置的结构示意图，为避免动环5与静环7之间产生的距离太大而造成过多气体泄漏，该结构中的弹簧24通常具有较大的刚度，这就造成在启动初期动环5与静环7会以比较缓慢的速度分开达到临界距离并且保持稳定，在这个过程中，动环5与静环7之间的间隙较小，干气密封装置结构内向***下游齿轮箱方向泄漏的气体流量就会较小，流速也较低从而不能够抵抗下游油气的反串，此时作业***下游齿轮箱内的油气就会容易进入到干气密封装置而造成污染。为避免***下游齿轮箱内的油气进入到干气密封装置造成污染，需要在干气密封装置后端额外引入隔离气流，隔离气流部分与泄漏气体混合成混合泄漏气流并且排出，部分隔离气流以一定的流速泄漏至下游齿轮箱，使齿轮箱内的油气无法逆流进入干气密封装置而避免污染。
隔离气流的来源有两种，一种是压缩空气产生的低压空气气流，一种是从作业***回路中抽取经减压后的工质气流。
当采用低压空气气流作为隔离气时，参见图7，回路中需要配置空压机18、缓冲罐19、冷干机20、流量计21等设备，最后产生隔离气流用于干气密封装置，若是现场自身无空压机需求时，单独为了干气密封使用建造一套压缩空气装置会使得辅助装置格外繁杂，设备尺寸、重量远远超过干气密封装置自身，经济性以及设备紧凑性很差。此外，采用空气作为隔离气源时，在超临界二氧化碳发电***零泄漏使用场景下会使得下游齿轮箱中混入空气工质，进而经过循环后进入主回路中，导致主回路中的二氧化碳纯度降低，无法满足***使用需求。
当采用作业***主回路中抽气减压后的工质作为隔离气流时，参见图8，需要配置减压阀22将高压的主回路气流降低至干气密封背压，同时由于节流降压条件下需要配置调温器23将温度控制在40℃-60℃以保证干气密封和下游齿轮箱的安全，同时回路上需要设置流量计21进行流量监测，最后产生隔离气流用于干气密封装置。
上述两种采用隔离气的方案均存在两个弊端：一是同样需要配置复杂的设备装置导致无法小型化设计；二是直接抽取作业***主回路中的气流会导致主回路工质流失、做功能力减弱，造成***输出功率、发电效率降低。
基于上述技术问题，本发明提供一种在不引入外部隔离气源的前提下实现起机至满负荷运行工况条件下能够有效隔离下游齿轮箱油气的干气密封装置。
实施例1
请参阅图2、图4，本发明提供一种免隔离气的干气密封装置，其包括转轴1、轴套2和密封筒体3，所述轴套2套设在所述转轴1上且与所述转轴1固定连接，所述轴套2上固定安装有动环5，所述密封筒体3转动安装在转轴1上，所述密封筒体3上设有静环座11，所述静环座11上滑动安装有静环7，所述静环7与所述静环座11的底部通过弹性装置弹性连接，所述静环座11的底部设有用于阻挡所述静环7向所述静环座11底部滑动的辅助件，所述辅助件的一端与静环座11固定连接，所述辅助件的另一端与所述静环7之间存在间隔，所述动环5和所述静环7紧密贴合。本实施例中的弹性结构为主弹簧9，所述静环7与所述静环座11的底部之间通过所述主弹簧9弹性连接，本实施例中的辅助件为辅助弹簧10，所述辅助弹簧10的刚度大于所述主弹簧9。本实施例中主弹簧9的刚度小于一般干气密封装置中驱动静环7的弹簧的刚度。
请参阅图2、图4，所述密封筒体3的两端分别设置有前端梳齿4和隔离齿12，隔离齿12的内环面与转轴的间隙范围为0.15mm~0.3mm。本发明中的干气密封装置能够缩小隔离齿12和前端梳齿4的长度需求从而能够减小转轴的轴向长度、提高转子刚度以及转子临界转速，对于刚性转子而言，这种能够提高转子临界转速隔离裕度从而保障设备更加安全的运行。
请参阅图2、图4，所述静环7上设有弹簧片8，所述主弹簧9与所述弹簧片8接触，所述弹簧片8上与辅助弹簧10的对应处设有环形槽17。所述静环座11上可拆卸的安装有间隙调整片16，所述辅助弹簧10安装在所述间隙调整片16上，可以通过设置不同深度的环形槽17，或者更换不同厚度的间隙调整片16来控制辅助弹簧10与弹簧片8的间隔至4μm-7μm来达到使用要求。主弹簧9的自由长度比辅助弹簧10的自由长度长0.05mm-0.1mm。所述静环座11上与所述静环7的内侧面的接触面上设有密封圈13。所述静环7与所述动环5的接触面的外侧设有螺旋槽6，螺旋槽6用于静环7旋转时在动环5与静环7之间产生动压力，使动环5与静环7分开，并在动环5与静环7之间形成气膜。
根据干气密封设计的规范，当流入下游齿轮箱的气流速度能够满足5m/s以上时，即可以避免***下游齿轮箱内的油气反流至干气密封的动环5、静环7密封面，即可以控制通过控制干气密封的泄漏气流流速从而直接取代引入的隔离气流。由于泄漏气流的质量流量与工质密度、流速以及通流面积成正比，因此，当上游泄漏气流的质量流量一定时，可以通过控制下游工质压力从而限制工质密度来提升工质流速，起到更好隔离下游油气的效果。为达到上述5m/s的气体流速要求，使用时需要调整本实施例中从密封筒体3侧壁上注入的注入气流，考虑到干气密封装置内的动环5和静环7在开启时的初始运行压力Ps为3Mpa-6MPa，动环5和静环7在开离至最大距离时的最高运行压力Pe为18Mpa-25Mpa。因此本干气密封装置在最高运行压力Pe与初始运行压力Ps之间，存在临界压力点使得本干气密封装置中动环5受到的弹性发生转变，即动环5与辅助弹簧10开始接触，其中临界压力为：kPs×(n+1)/n-Pe/n，其中k为最高运行压力与初始运行压力条件下泄漏量的比值，可根据设计需求选择为2-4；n为辅助弹簧10刚度与主弹簧9刚度的比值。此外，刚度比值n与泄漏量比值k存在以下约束关系：[(n+1)×k-n]≥Pe/Ps。本发明动环5与静环7下游的气流压力为0.1MPa(a)-0.2MPa(a)。
本发明为一种免隔离气的干气密封装置，该干气密封装置由主弹簧9以及辅助弹簧10进行静环7的支撑。当刚开始起机阶段，较低的气流压力通过静环7挤压刚度较低的主弹簧9，能够迅速实现较大的气流间隙开启从而提供足够流速的泄漏气流经动环5、静环7流出至下游齿轮箱，从而避免下游齿轮箱内的油气进入密封装置。当动环5、静环7之间的间隙随气流压力线性增长到一定程度时，静环7与辅助弹簧10接触从而抑制了泄漏间隙随压力的线性增长、避免了泄漏气流损失过大，进而保证起机至满负荷过程中动静环7的泄漏间隙以及气流泄漏量均在一定的控制范围内，同时泄漏气体也具有一定的流速流向下游齿轮箱，避免下游齿轮箱内的油气进入密封装置。可见，本发明所涉及的干气密封装置无需使用额外隔离气就可以隔离下游齿轮箱内的油气，因此也无需额外配置压缩空气气源，达到简化***结构、减小***耗电量并且提高***效率的目的。本发明可用于超临界二氧化碳零泄漏场景等场景。
实施例2
请参阅图3、图4，本发明提供一种免隔离气的干气密封装置，其包括转轴1、轴套2和密封筒体3，所述轴套2套设在所述转轴1上且与所述转轴1固定连接，所述轴套2上固定安装有动环5，所述密封筒体3转动安装在转轴1上，所述密封筒体3上设有静环座11，所述静环座11上滑动安装有静环7，所述静环7与所述静环座11的底部通过弹性装置弹性连接，所述静环座11的底部设有用于阻挡所述静环7向所述静环座11底部滑动的辅助件，所述辅助件的一端与静环座11固定连接，所述辅助件的另一端与所述静环7之间存在间隔，所述动环5和所述静环7紧密贴合。本实施例中的弹性结构为主弹簧9，所述静环7与所述静环座11的底部之间通过所述主弹簧9弹性连接，本实施例中的所述辅助件为辅助弹簧10，所述辅助弹簧10的刚度大于所述主弹簧9。本实施例中主弹簧9的刚度小于一般干气密封装置中驱动静环7的弹簧的刚度。
请参阅图3、图4，所述密封筒体3的两端分别设置有前端梳齿4和隔离齿12。本发明中的干气密封装置能够缩小隔离齿12和前端梳齿4的长度需求从而能够减小转轴的轴向长度、提高转子刚度以及转子临界转速，对于刚性转子而言，这种能够提高转子临界转速隔离裕度从而保障设备更加安全的运行。
请参阅图3、图4，所述隔离齿12包括隔离齿夹121和碳环122，所述碳环122安装在所述隔离齿夹121的内环面上，当使用的轴套2较短而位于密封筒体3内时，碳环122与转轴1靠近，所述碳环122与轴套2的间隙范围为0.15mm~0.2mm；当使用的轴套2较长而端部位于密封筒体3外时，碳环122与轴套2靠近，所述碳环122与轴套2的间隙范围为0.15mm~0.2mm，本实施例中即为这一情况。同等质量流量条件下，缩小气流通过的通流面积同样可以有效提高气流流速，这种是通过减小隔离齿12与轴套2的径向间隙来实现的。然而在实际运行过程中，静止的隔离齿12与旋转的轴套2间在设计间隙过小时可能存在碰磨导致隔离齿12损坏，为了保证在较小的设计间隙条件下隔离齿12能够正常运行，将隔离齿12修改设计为隔离齿夹121和碳环122，碳环122能够承受隔离齿12与轴套2的碰磨而不损坏，这也是小的设计间隙下干气密封安全运行的关键，即本实施例中间隙更小的原因。
所述静环7上设有弹簧片8，所述主弹簧9与所述弹簧片8接触，所述弹簧片8上与辅助弹簧10的对应处设有环形槽17。所述静环座11上可拆卸的安装有间隙调整片16，所述辅助弹簧10安装在所述间隙调整片16上，可以通过设置不同深度的环形槽17，或者更换不同厚度的间隙调整片16来控制辅助弹簧10与弹簧片8的间隔至4μm-7μm来达到使用要求。主弹簧9的自由长度比辅助弹簧10的自由长度长0.05mm-0.1mm。所述静环座11上与所述静环7的内侧面的接触面上设有密封圈13。所述静环7与所述动环5的接触面的外侧设有螺旋槽6，螺旋槽6用于静环7旋转时在动环5与静环7之间产生动压力，使动环5与静环7分开，并在动环5与静环7之间形成气膜。
根据干气密封设计的规范，当流入下游齿轮箱的气流速度能够满足5m/s以上时，即可以避免***下游齿轮箱内的油气反流至干气密封的动环5、静环7密封面，即可以控制通过控制干气密封的泄漏气流流速从而直接取代引入的隔离气流。由于泄漏气流的质量流量与工质密度、流速以及通流面积成正比，因此，当上游泄漏气流的质量流量一定时，可以通过控制下游工质压力从而限制工质密度来提升工质流速，起到更好隔离下游油气的效果。为达到上述5m/s的气体流速要求，使用时需要调整本实施例中从密封筒体3侧壁上注入的注入气流，使干气密封装置内的动环5和静环7在开启时的初始运行压力Ps为3Mpa-6MPa，使动环5和静环7在分开至最大距离时的最高运行压力Pe为18Mpa-25Mpa。本干气密封装置在最高运行压力Pe与初始运行压力Ps之间，存在临界压力点使得本干气密封装置中动环5受到的弹力发生转变，即动环5与辅助弹簧10开始接触，其中临界压力为：kPs×(n+1)/n-Pe/n，其中k为最高运行压力与初始运行压力条件下泄漏量的比值，可根据设计需求选择为2-4；n为辅助弹簧10刚度与主弹簧9刚度的比值。此外，刚度比值n与泄漏量比值k存在以下约束关系：[(n+1)×k-n]≥Pe/Ps。本发明动环5与静环7下游的气流压力为0.1MPa(a)-0.2MPa(a)。
本发明为一种免隔离气的干气密封装置，该干气密封装置由主弹簧9以及辅助弹簧10进行静环7的支撑。当刚开始起机阶段，较低的气流压力通过静环7挤压刚度较低的主弹簧9，能够迅速实现较大的气流间隙开启从而提供足够流速的泄漏气流经动环5、静环7流出至下游齿轮箱，从而避免下游齿轮箱内的油气进入密封装置。当动环5、静环7之间的间隙随气流压力线性增长到一定程度时，静环7与辅助弹簧10接触从而抑制了泄漏间隙随压力的线性增长、避免了泄漏气流损失过大，进而保证起机至满负荷过程中动环5、静环7的泄漏间隙以及气流泄漏量均在一定的控制范围内，同时泄漏气体也具有一定的流速流向下游齿轮箱，避免下游齿轮箱内的油气进入密封装置。可见，本发明所涉及的干气密封装置无需使用额外隔离气就可以隔离下游齿轮箱内的油气，因此也无需额外配置压缩空气气源，达到简化***结构、减小***耗电量并且提高***效率的目的。本发明可用于超临界二氧化碳零泄漏场景等场景。
实施例3
请参阅图5、图6，本发明提供一种免隔离气的干气密封装置，其包括转轴1、轴套2和密封筒体3，所述轴套2套设在所述转轴1上且与所述转轴1固定连接，所述轴套2上固定安装有动环5，所述密封筒体3转动安装在转轴1上，所述密封筒体3上设有静环座11，所述静环座11上滑动安装有静环7，所述静环7与所述静环座11的底部通过弹性装置弹性连接，所述静环座11的底部设有用于阻挡所述静环7向所述静环座11底部滑动的辅助件，所述辅助件的一端与静环座11固定连接，所述辅助件的另一端与所述静环7之间存在间隔，所述动环5和所述静环7紧密贴合。本实施例中的弹性结构为主弹簧9，所述静环7与所述静环座11的底部之间通过所述主弹簧9弹性连接，所述辅助件为辅助块15。本实施例中主弹簧9的刚度小于一般干气密封装置中驱动静环7的弹簧的刚度。
请参阅图5、图6，所述密封筒体3的两端分别设置有前端梳齿4和隔离齿12。本发明中的干气密封装置因为无需隔离气，所以能够缩小隔离齿12和前端梳齿4的长度需求从而能够减小转轴1的轴向长度、提高转子刚度以及转子临界转速，对于刚性转子而言，这种能够提高转子临界转速隔离裕度从而保障设备更加安全的运行。
请参阅图5、图6，所述隔离齿12包括隔离齿夹121和碳环122，所述碳环122安装在所述隔离齿夹121的内环面上，当使用的轴套2较短而位于密封筒体3内时，碳环122与转轴1靠近，所述碳环122与轴套2的间隙范围为0.15mm~0.2mm；当使用的轴套2较长而端部位于密封筒体3外时，碳环122与轴套2靠近，所述碳环122与轴套2的间隙范围为0.15mm~0.2mm，本实施例中即为这一情况。同等质量流量条件下，缩小通过的通流面积同样可以有效提高气流流速，这种是通过减小隔离齿12与轴套2的径向间隙来实现的。然而在实际运行过程中，静止的隔离齿12与旋转的轴套2间在设计间隙过小时可能存在碰磨导致隔离齿12损坏，为了保证在较小的设计间隙条件下隔离齿12能够正常运行，将隔离齿12修改设计为隔离齿夹121和碳环122，碳环122能够承受隔离齿12与轴套2的碰磨而不损坏，这也是小的设计间隙下干气密封安全运行的关键。
所述静环7上设有弹簧片8，所述主弹簧9与所述弹簧片8接触，所述弹簧片8上与辅助块15的对应处设有环形槽17。所述静环座11上可拆卸的安装有间隙调整片16，所述辅助弹簧10安装在所述间隙调整片16上，可以通过设置不同深度的环形槽17，或者更换不同厚度的间隙调整片16来控制辅助块15与弹簧片8的间隔至4μm-7μm来达到使用要求。所述静环座11上与所述静环7的内侧面的接触面上设有密封圈13。所述静环7与所述动环5的接触面的外侧设有螺旋槽6，螺旋槽6用于静环7旋转时在动环5与静环7之间产生动压力，使动环5与静环7分开，并在动环5与静环7之间形成气膜。
根据干气密封设计的规范，当流入下游齿轮箱的气流速度能够满足5m/s以上时，即可以避免***下游齿轮箱内的油气反流至干气密封的动环5、静环7密封面，即可以控制通过控制干气密封的泄漏气流流速从而直接取代引入的隔离气流。由于泄漏气流的质量流量与工质密度、流速以及通流面积成正比，因此，当上游泄漏气流的质量流量一定时，可以通过控制下游工质压力从而限制工质密度来提升工质流速，起到更好隔离下游油气的效果。
本发明为一种免隔离气的干气密封装置，该干气密封装置由主弹簧9以及辅助块15进行静环7的支撑。当刚开始起机阶段，从密封筒体3侧壁上注入气流，动环5旋转使动环5与静环7之间产生压力，较低的气流压力通过静环7挤压刚度较低的主弹簧9，能够迅速实现较大的气流间隙开启从而提供足够流速的泄漏气流经动环5、静环7流出至下游齿轮箱，从而避免下游齿轮箱内的油气进入密封装置。当动环5、静环7之间的间隙随气流压力线性增长到一定程度时，静环7与辅助块15接触从而抑制了泄漏间隙随压力的线性增长、避免了泄漏气流损失过大，进而保证起机至满负荷过程中动静环7的泄漏间隙以及气流泄漏量均在一定的控制范围内，同时泄漏气体也具有一定的流速流向下游齿轮箱，避免下游齿轮箱内的油气进入密封装置。可见，本发明所涉及的干气密封装置无需使用额外隔离气就可以隔离下游齿轮箱内的油气，因此也无需额外配置压缩空气气源，达到简化***结构、减小***耗电量并且提高***效率的目的。本发明可用于超临界二氧化碳零泄漏场景等场景。
以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种免隔离气的干气密封装置，其特征在于：其包括转轴、轴套和密封筒体，所述轴套套设在所述转轴上，且所述轴套与所述转轴固定连接，所述轴套上固定安装有动环，所述密封筒体转动安装在所述转轴上，所述密封筒体上设有静环座，所述静环座上滑动安装有静环，所述静环与所述静环座的底部通过弹性装置弹性连接，所述静环座的底部设有用于阻挡所述静环向所述静环座底部滑动的辅助件，所述辅助件的一端与静环座固定连接，所述辅助件的另一端与所述静环之间存在间隔，所述动环和所述静环紧密贴合。
2.根据权利要求1所述的免隔离气的干气密封装置，其特征在于：所述弹性装置为主弹簧，所述静环与所述静环座的底部之间通过所述主弹簧弹性连接，所述辅助件为辅助弹簧，所述辅助弹簧的刚度大于所述主弹簧。
3.根据权利要求1所述的免隔离气的干气密封装置，其特征在于：所述弹性装置为主弹簧，所述静环与所述静环座的底部之间通过所述主弹簧弹性连接，所述辅助件为辅助块。
4.根据权利要求1所述的免隔离气的干气密封装置，其特征在于：所述密封筒体的两端分别设置有前端梳齿和隔离齿，所述隔离齿的内环面与所述转轴或所述轴套的间隙范围为0.15mm~0.3mm。
5.根据权利要求4所述的免隔离气的干气密封装置，其特征在于：所述隔离齿包括隔离齿夹和碳环，所述碳环安装在所述隔离齿夹的内环面上，所述碳环与所述转轴或所述轴套的间隙范围为0.15mm~0.2mm。
6.根据权利要求2所述的免隔离气的干气密封装置，其特征在于：所述静环上设有弹簧片，所述主弹簧与所述弹簧片接触，所述弹簧片上与所述辅助件的对应处设有环形槽。
7.根据权利要求1所述的免隔离气的干气密封装置，其特征在于：所述静环座上可拆卸的安装有间隙调整片，所述辅助件安装在所述间隙调整片上。
8.根据权利要求1或2所述的免隔离气的干气密封装置，其特征在于：所述辅助件与所述静环之间的间隔距离为4μm~7μm。
9.根据权利要求1所述的免隔离气的干气密封装置，其特征在于：所述静环座上与所述静环的内侧面的接触面上设有密封圈。
10.根据权利要求1所述的免隔离气的干气密封装置，其特征在于：所述动环在与所述静环的接触面的外侧上设有螺旋槽。
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