汽轮机及蒸汽动力转换系统的制作方法

    专利2026-08-19  9


    本发明涉及船舶动力,尤其涉及一种汽轮机及蒸汽动力转换系统。


    背景技术:

    1、汽轮机是一种重要的动力能源设备,用于将高温高压蒸汽的热能转化为机械能,以输出动力或实现发电。汽轮机广泛应用于火电站、核电站、船舶蒸汽动力系统等。汽轮机是一种旋转机械,汽轮机在工作时,其转轴穿过汽缸的一端,并伸出到外界,以实现转轴与外部机械的连接。转轴穿过汽缸时,其与汽缸间存在一定的间隙,以保证转轴在转动时具有足够的可转动空间。

    2、然而,转轴在转动的过程中,汽缸内的一部分高压蒸汽会通过其与转轴的间隙泄漏到外界的空气中,导致汽轮机做功能力损失,降低了汽轮机效率;同时,高压蒸汽会影响外部环境,造成周围空间的空气温度和湿度增加,甚至可能对车间的工作人员造成蒸汽伤害。因此,既需要对汽缸与旋转轴之间的间隙进行密封处理,同时还要能够保证转轴仍具有足够的可转动空间,以降低高温高压蒸汽泄漏造成的不良影响。


    技术实现思路

    1、本申请旨在提供一种汽轮机及蒸汽动力转换系统,至少解决目前汽轮机中的高温高压蒸汽的密封性能差,增加了汽轮机的能源损耗,难以保证汽轮机的输出效率的问题。

    2、第一方面,本发明提供一种汽轮机,包括:汽缸、转轴、第一密封组件和第二密封组件;所述汽缸具有高压蒸汽室及轴孔,所述转轴的一端可转动地设于所述高压蒸汽室和所述轴孔;

    3、所述汽缸还具有液膜密封腔和磁流体密封腔,所述液膜密封腔和所述磁流体密封腔沿所述轴孔的延伸方向间隔布置;其中,所述液膜密封腔位于所述轴孔靠近所述高压蒸汽室的一端,所述磁流体密封腔位于所述轴孔远离所述高压蒸汽室的一端;

    4、所述第一密封组件设于所述液膜密封腔,并套设于所述转轴,所述液膜密封腔填充有液膜层,所述第一密封组件与所述液膜层相配合,以将蒸汽隔绝在所述高压蒸汽室内;

    5、所述第二密封组件设于所述磁流体密封腔,并套设于所述转轴,所述磁流体密封腔设有磁流体层,所述第二密封组件与所述磁流体层相配合,以隔绝外部的空气。

    6、根据本发明提供的一种汽轮机,所述第一密封组件包括轴套和密封环,所述轴套的相对两端均设有所述密封环,所述密封环远离所述轴套的一端与所述液膜密封腔的壁体连接,所述转轴分别穿设于两个所述密封环和所述轴套,所述液膜层填充于所述液膜密封腔的壁体与所述密封环和所述轴套之间。

    7、根据本发明提供的一种汽轮机,所述密封环包括密封静环和密封动环,所述密封静环固定于所述液膜密封腔的壁体;所述密封动环的一端固定于所述轴套,另一端可转动地设于所述密封静环。

    8、根据本发明提供的一种汽轮机,所述汽缸设有入水口和第一出水口,所述入水口和所述第一出水口均与所述液膜密封腔连通,所述入水口用于与液压泵连接,所述第一出水口用于将所述液膜层排出至外界。

    9、根据本发明提供的一种汽轮机,所述汽缸还设有第二出水口,所述第二出水口和所述液膜密封腔沿所述轴孔的延伸方向依次间隔设置;

    10、所述第二出水口用于与冷凝器连通,以将从所述密封静环和所述密封动环之间的间隙处泄漏的液膜层排入所述冷凝器中进行回收。

    11、根据本发明提供的一种汽轮机,所述液膜层为有机基载液层。

    12、根据本发明提供的一种汽轮机,所述第二密封组件包括第一极靴、永磁体及第二极靴,所述永磁体夹设于所述第一极靴和所述第二极靴之间;

    13、所述第一极靴、所述永磁体及所述第二极靴均固定于所述磁流体密封腔的壁体,所述转轴依次穿设于所述第一极靴、所述永磁体和所述第二极靴;所述永磁体与所述磁流体层磁性连接,以将所述磁流体层填封在所述转轴与所述第一极靴和所述第二极靴之间的间隙。

    14、根据本发明提供的一种汽轮机,所述第一极靴和所述第二极靴均设有密封齿结构;所述转轴依次穿设于两个所述密封齿结构,以形成所述间隙。

    15、根据本发明提供的一种汽轮机,所述汽缸还设有排气口,所述排气口与所述轴孔连通,所述排气口位于所述第二极靴远离所述永磁体的一侧,所述排气口用于将从所述第二极靴处泄漏的空气排入冷却器中进行冷凝。

    16、第二方面,本发明还提供一种蒸汽动力转换系统,包括如上任一项所述的汽轮机。

    17、本发明提供一种汽轮机及蒸汽动力转换系统,液膜密封腔位于汽缸轴孔靠近高压蒸汽室的一端,磁流体密封腔位于汽缸轴孔远离高压蒸汽室的一端,第一密封组件设于液膜密封腔,并套设于转轴,从而实现对汽缸与转轴之间的间隙的机械封堵;液膜密封腔填充有液膜层,第一密封组件与液膜层相配合,以将蒸汽彻底隔绝在高压蒸汽室内;与此同时,第二密封组件设于磁流体密封腔,并套设于转轴,第二密封组件与磁流体密封腔内的磁流体层磁性连接,以隔绝外部的空气,提升了汽缸的密封性能,有效地避免了汽轮机蒸汽的泄露,从而确保了汽轮机的输出效率,降低了蒸汽动力转换系统的能源损耗。



    技术特征:

    1.一种汽轮机,其特征在于,包括:汽缸、转轴、第一密封组件和第二密封组件;所述汽缸具有高压蒸汽室及轴孔,所述转轴的一端可转动地设于所述高压蒸汽室和所述轴孔;

    2.根据权利要求1所述的汽轮机,其特征在于,所述第一密封组件包括轴套和密封环,所述轴套的相对两端均设有所述密封环,所述密封环远离所述轴套的一端与所述液膜密封腔的壁体连接,所述转轴分别穿设于两个所述密封环和所述轴套,所述液膜层填充于所述液膜密封腔的壁体与所述密封环和所述轴套之间。

    3.根据权利要求2所述的汽轮机,其特征在于,所述密封环包括密封静环和密封动环,所述密封静环固定于所述液膜密封腔的壁体;所述密封动环的一端固定于所述轴套,另一端可转动地设于所述密封静环。

    4.根据权利要求3所述的汽轮机,其特征在于,所述汽缸设有入水口和第一出水口,所述入水口和所述第一出水口均与所述液膜密封腔连通,所述入水口用于与液压泵连接,所述第一出水口用于将所述液膜层排出至外界。

    5.根据权利要求4所述的汽轮机,其特征在于,所述汽缸还设有第二出水口,所述第二出水口和所述液膜密封腔沿所述轴孔的延伸方向依次间隔设置;

    6.根据权利要求1所述的汽轮机,其特征在于,所述液膜层为有机基载液层。

    7.根据权利要求1所述的汽轮机,其特征在于,所述第二密封组件包括第一极靴、永磁体及第二极靴,所述永磁体夹设于所述第一极靴和所述第二极靴之间;

    8.根据权利要求7所述的汽轮机,其特征在于,所述第一极靴和所述第二极靴均设有密封齿结构;所述转轴依次穿设于两个所述密封齿结构,以形成所述间隙。

    9.根据权利要求7所述的汽轮机,其特征在于,所述汽缸还设有排气口,所述排气口与所述轴孔连通,所述排气口位于所述第二极靴远离所述永磁体的一侧,所述排气口用于将从所述第二极靴处泄漏的空气排入冷却器中进行冷凝。

    10.一种蒸汽动力转换系统,其特征在于,包括如权利要求1至9任一项所述的汽轮机。


    技术总结
    本发明涉及船舶动力技术领域,提供一种汽轮机及蒸汽动力转换系统,汽轮机包括:包括:汽缸、转轴、第一密封组件和第二密封组件;汽缸具有液膜密封腔和磁流体密封腔,液膜密封腔和磁流体密封腔沿轴孔的延伸方向间隔布置;第一密封组件设于液膜密封腔,并套设于转轴,液膜密封腔填充有液膜层,第一密封组件与液膜层相配合,以将蒸汽隔绝在高压蒸汽室内;第二密封组件设于磁流体密封腔,并套设于转轴,磁流体密封腔设有磁流体层,第二密封组件与磁流体层相配合,以隔绝外部的空气。本发明提升了汽缸的密封性能,有效地避免了汽轮机蒸汽的泄露,从而确保了汽轮机的输出效率,降低了蒸汽动力转换系统的能源损耗。

    技术研发人员:杨小虎,马灿,王苇,柯志武,代路,吕伟剑,李少丹,赵振兴,吴牧云,何涛,郑召利,柯汉兵,李邦明,苟金澜
    受保护的技术使用者:中国船舶集团有限公司第七一九研究所
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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