本发明涉及非接触流体密封，具体涉及一种弧形钢片搭接式鱼鳞型孔型阻尼密封结构。
背景技术：
1、以汽轮机为代表的蒸汽透平机械在我国的发电和装备动力驱动领域占有主导地位，蒸汽透平相关关键部件节能增效技术的创新和突破具有重要意义。蒸汽透平机械汽封的蒸汽泄漏和蒸汽状态是影响机组运行经济性和可靠性的两个关键问题。汽轮机蒸汽泄漏损失占机组内部损失30％以上，其中转子两端的轴端汽封泄漏为外泄漏，其泄漏控制尤为重要。
2、迷宫密封广泛应用在汽轮机，燃气轮机，离心式压缩机、航空发动机等旋转机械中的级间密封、轴端密封和叶顶密封，或其他动密封的前置密封中，是目前蒸汽透平轴端汽封的主要形式。迷宫密封通过一系列狭窄的轴向或径向间隙以及复杂的迷宫状结构，使泄漏的气体或液体受到多次节流和膨胀作用，从而显著减少泄漏量。传统迷宫密封的除湿阻漏效果较为有限，且动力特性不佳，目前已逐渐被孔型阻尼密封或蜂窝密封替代。
3、孔型阻尼密封阻漏机理如下：间隙流体流入密封间隙后分为两个主要部分，一部分流体进入孔内进行漩涡耗散，起到节流降压的效果，一部分紧贴转子壁面高速流通到低压侧，增加了密封的泄漏量。该密封结构对比迷宫密封可提供较大的阻尼特性，且规则排布的芯格表面积较大，流体在通过狭窄的蜂窝孔时会由于压力降低和温度下降而产生冷凝效应。冷凝形成的水分会附着在蜂窝壁面上，从而与气流中的干空气分离，实现除湿效果。
4、然而，传统圆形或六边形孔型/蜂窝阻尼密封为防止与转轴碰磨，密封间隙在亚毫米级别，泄漏量仍然较大，其除湿效果亦相对有限。但是，在一些含湿度大的工质情况下，汽轮机叶片仍然不可发生避免发生水蚀现象，水蚀严重时叶片甚至会断裂。其孔腔形状及密封结构仍需要进一步改进以进一步降低泄漏量、降低工质湿度。此外，密封衬与转轴发生局部碰磨后，由于迷宫或孔型阻尼密封整体结构不可分离因此需要进行整体替换，使用成本较高，寿命较短。
5、针对上述缺点，本发明基于仿生设计理论和仿生工程学原理，本发明在大量研究的基础上，提出一种弧形钢片搭接式鱼鳞型孔型阻尼密封结构及透平装置。
技术实现思路
1、本发明是为了解决现有的孔型阻尼密封结构泄漏量较大，对工质除湿效果有限，且更换成本高的技术问题，目的在于提供一种弧形钢片搭接式鱼鳞型孔型阻尼密封结构，适用于各种汽轮机、压缩机等大型透平机械的轴端及级间密封装置，该密封结构可有效降低密封泄漏及工质湿度，显著提高轴端密封的密封性和使用寿命，降低蒸汽透平的叶轮叶片水蚀情况，且独立分片的弧形钢片在失效后方便局部更换。
2、本发明通过下述技术方案实现：
3、本发明提供一种弧形钢片搭接式鱼鳞型孔型阻尼密封结构，包括：
4、环形基座；
5、钢片安装衬，安装在环形基座内壁，所述钢片安装衬上开设有若干轴向交错排布呈鱼鳞型的钢片安装凹槽；
6、鱼鳞型阻尼孔腔，若干鱼鳞型阻尼孔腔轴向交错排布设置在钢片安装衬上，每个鱼鳞型阻尼孔腔由三个钢片围合而成，三个钢片中至少含有一个高弧形钢片和一个低弧形钢片；
7、所述高弧形钢片和低弧形钢片朝向流体下游的出口处具有尖锐出口角用于改变进入下游鱼鳞型阻尼孔腔的流体方向。
8、进一步地，所述高弧形钢片和低弧形钢片的排布方式为：高弧形钢片和低弧形钢片沿周向等高且沿轴向高低交错排布，并沿轴向搭接成鱼鳞型阻尼孔腔。
9、进一步地，所述高弧形钢片和低弧形钢片的排布方式为：高弧形钢片和低弧形钢片沿周向高低交错且沿轴向呈螺旋型排布，并沿轴向搭接成鱼鳞型阻尼孔腔。
10、进一步地，所述低弧形钢片和高弧形钢片的高度比值在1～0.5之间，高弧形钢片的高度＞0.2mm，低弧形钢片和高弧形钢片的弯曲度数β为120°～180°。
11、进一步地，所述低弧形钢片和高弧形钢片结构相同，所述尖锐出口角设置在低弧形钢片和高弧形钢片的顶部，所述低弧形钢片和高弧形钢片的底部嵌入钢片安装凹槽内。
12、进一步地，所述环形基座内壁开设有去湿输水槽，所述去湿输水槽底部开设有排液口。
13、进一步地，所述钢片安装衬的钢片安装凹槽底部开设有引流通孔，所述引流通孔与去湿输水槽连通。
14、进一步地，所述引流通孔设置在靠近钢片安装衬边缘的钢片安装凹槽上。
15、进一步地，所述环形基座侧面与端盖通过固定件连接。
16、进一步地，所述环形基座侧面还开设有密封槽，所述密封槽内安装有密封圈。
17、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
18、1.本发明中，鱼鳞型阻尼孔腔是一种高低不等且错落排布的孔腔结构，相比于传统六边形蜂窝密封以及等高孔型密封结构，可以有效改变流体进出流向，增强孔腔内流体漩涡紊乱程度和能量耗散效应，也使得流体节流效应增强，由此造成的孔腔内紊乱漩涡蔓延至对应密封间隙形成局部低速区阻滞间隙高速射流，降低了密封的气体泄漏量，同时，高低不等的孔腔可将流经间隙通道的气液混相工质中的大直径液滴击碎成小直径液滴，便于通过鱼鳞型孔腔尖锐出口角的液滴收集能力将液滴分离输出，降低工质的含湿度。
19、2.本发明中，鱼鳞型阻尼孔腔两侧出口处设置的尖锐出口角，可以改变进入下游孔腔的流体方向，进一步增强孔腔中流体与流体之间的扰动作用和孔腔内漩涡紊乱程度，同时，尖锐出口角由于其锐角形状(提高液滴表面张力)可汇集击碎后的小液滴，并使得小液滴再次发生膜状凝结，在转轴高速旋转离心力的作用下，将膜状凝结后的大直径液滴从环形基座的排液口中排出。
20、3.本发明中，高弧形钢片和低弧形钢片均是独立地分片式嵌入钢片安装衬中，从而搭接成鱼鳞型阻尼孔腔，在密封衬和转轴发生碰撞刮擦后，可只更换局部倒伏失效的弧形钢片，而非替换整个密封结构恢复其密封性能，独立分片式安装的弧形钢片方便拆卸，局部损坏后替换性强，维修更加方便。
21、4.本发明提出的鱼鳞型孔型阻尼密封结构设置了高度不等错落排布的鱼鳞型阻尼孔腔、在鱼鳞型阻尼孔腔出口处设置尖锐出口角，以及在环形基座上设置排液结构，使本发明的密封结构具有击液-集液-排液作用，可有效降低密封泄漏量，显著降低工质中的含湿度，有效减轻水滴对叶片的冲刷，降低了汽轮机等透平机械中叶片水蚀故障发生的可能性，提高了汽轮机等透平机械的安全性和使用寿命。
1.一种弧形钢片搭接式鱼鳞型孔型阻尼密封结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种弧形钢片搭接式鱼鳞型孔型阻尼密封结构，其特征在于，所述高弧形钢片(400)和低弧形钢片(500)的排布方式为：高弧形钢片(400)和低弧形钢片(500)沿周向等高且沿轴向高低交错排布，并沿轴向搭接成鱼鳞型阻尼孔腔(800)。
3.根据权利要求1所述的一种弧形钢片搭接式鱼鳞型孔型阻尼密封结构，其特征在于，所述高弧形钢片(400)和低弧形钢片(500)的排布方式为：高弧形钢片(400)和低弧形钢片(500)沿周向高低交错且沿轴向呈螺旋型排布，并沿轴向搭接成鱼鳞型阻尼孔腔(800)。
4.根据权利要求1所述的一种弧形钢片搭接式鱼鳞型孔型阻尼密封结构，其特征在于，所述低弧形钢片(500)和高弧形钢片(400)的高度比值在1～0.5之间，高弧形钢片(400)的高度＞0.2mm，低弧形钢片(500)和高弧形钢片(400)的弯曲度数β为120°～180°。
5.根据权利要求1所述的一种弧形钢片搭接式鱼鳞型孔型阻尼密封结构，其特征在于，所述低弧形钢片(500)和高弧形钢片(400)结构相同，所述尖锐出口角(900)设置在低弧形钢片(500)和高弧形钢片(400)的顶部，所述低弧形钢片(500)和高弧形钢片(400)的底部嵌入钢片安装凹槽(601)内。
6.根据权利要求1～5任一项所述的一种弧形钢片搭接式鱼鳞型孔型阻尼密封结构，其特征在于，所述环形基座(100)内壁开设有去湿输水槽(102)，所述去湿输水槽(102)底部开设有排液口(104)。
7.根据权利要求6所述的一种弧形钢片搭接式鱼鳞型孔型阻尼密封结构，其特征在于，所述钢片安装衬(600)的钢片安装凹槽(601)底部开设有引流通孔(602)，所述引流通孔(602)与去湿输水槽(102)连通。
8.根据权利要求7所述的一种弧形钢片搭接式鱼鳞型孔型阻尼密封结构，其特征在于，所述引流通孔(602)设置在靠近钢片安装衬(600)边缘的钢片安装凹槽(601)上。
9.根据权利要求7或8所述的一种弧形钢片搭接式鱼鳞型孔型阻尼密封结构，其特征在于，所述环形基座(100)侧面与端盖(200)通过固定件(300)连接。
10.根据权利要求9所述的一种弧形钢片搭接式鱼鳞型孔型阻尼密封结构，其特征在于，所述环形基座(100)侧面还开设有密封槽(101)，所述密封槽(101)内安装有密封圈(700)。
