一種刷絲束可徑向調(diào)節(jié)的組合式刷式密封結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)機械中的動密封結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種刷絲束可徑向調(diào)節(jié)的組合式刷式密封結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]刷式密封是航空發(fā)動機、汽輪機、壓縮機等旋轉(zhuǎn)機械的關(guān)鍵部件。相對于傳統(tǒng)的迷宮密封，刷式密封不但具有較好的封嚴(yán)特性，并且是一種柔性接觸式動密封技術(shù)，能夠適應(yīng)轉(zhuǎn)子的瞬間徑向變形或偏心運動，此外，刷式密封的刷絲與轉(zhuǎn)子軸形成柔性接觸，可改善轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動特性，保證機組運行的安全性，因此刷式密封被廣泛應(yīng)用于航空航天、電力、石化等行業(yè)領(lǐng)域的旋轉(zhuǎn)機械中。
[0003]刷式密封由前擋板、后擋板及夾裝在兩者之間的緊密排列的刷絲束組成，刷式密封依靠上述排列整齊、緊密的刷絲與轉(zhuǎn)子相貼合來隔斷下游氣體并對上游氣體的泄漏造成阻礙從而達到密封的效果，其流場特性與密封機理如下:刷絲束中刷絲間隙是不均勻的，不均勻性使得均勻的來流進入刷絲束中就變得不均勻，并且從密集的刷絲束區(qū)域向疏松的刷絲束區(qū)域偏流，這些偏流在刷絲之間逐漸形成同向流和射流，并產(chǎn)生隨機的二次流和旋渦流，密封腔內(nèi)的流場變得非常復(fù)雜。當(dāng)射流遇到前面緊密的刷絲束時，就會改變運動方向而變成和主流方向垂直的橫向流，正由于刷絲束破壞流動而確保流動的不均勻性，使流體產(chǎn)生了自密封效應(yīng)，橫向流動有效的促進自密封效應(yīng)的產(chǎn)生，使橫流過刷絲束的總壓降增大從而減少密封的泄漏。
[0004]研究表明，刷式密封作為一種接觸式動密封，其優(yōu)越性主要包括，上萬根刷絲與轉(zhuǎn)子面呈O?60°傾斜角度安裝，刷絲束的柔性保證了在轉(zhuǎn)子瞬時徑向跳動的時刷絲束可以呈現(xiàn)退讓性和追隨性。另外密封流體在通過刷絲束后在后擋板的阻擋作用下，在后擋板與刷絲束間隙中流體徑向射流作用較大，高速射流促進刷絲束下游區(qū)域刷絲吹向轉(zhuǎn)子，形成刷絲“壓力閉合效應(yīng)”，有效閉合或者減小刷絲束與轉(zhuǎn)子之間可能的間隙。
[0005]然而傳統(tǒng)刷式密封刷式密封的過盈裝配以及刷絲的“壓力閉合效應(yīng)”也會造成刷絲束與轉(zhuǎn)子之間的碰摩等問題。在刷式密封刷絲束在較長時間碰摩情況下，過盈裝配與“壓力閉合效應(yīng)”已不足以閉合刷絲束與轉(zhuǎn)子間較大的間隙，刷絲束與轉(zhuǎn)子間的間隙增大會造成泄漏量增加，導(dǎo)致封嚴(yán)失效?？梢栽O(shè)想如果在不拆換刷式密封整體結(jié)構(gòu)的情況下可以調(diào)節(jié)刷絲束與轉(zhuǎn)子之間的徑向間隙，必然會較大的提高刷式密封封嚴(yán)性能和降低使用成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種刷絲束可徑向調(diào)節(jié)的組合式刷式密封結(jié)構(gòu)。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種刷絲束可徑向調(diào)節(jié)的組合式刷式密封結(jié)構(gòu)，包括的組合件有前擋板、后擋板、刷絲環(huán)、緊固螺釘、承壓板、W型密封環(huán)和靜子機匣。所述刷絲環(huán)是由刷絲根部通過熔焊工藝固定于環(huán)形板塊上，形成上中下游三個刷絲環(huán)。所述刷絲環(huán)周向分為3?9個扇形段，相鄰刷絲環(huán)扇形段之間保持Imm?3mm間隙，每一刷絲環(huán)扇形段對應(yīng)的靜子機匣設(shè)置I?3個緊固螺釘，以便調(diào)節(jié)刷絲與轉(zhuǎn)子面間的徑向間隙。所述W型密封環(huán)通過刷式密封件與靜子機匣被夾持，W型密封環(huán)被刷式密封件與靜子機匣加緊而產(chǎn)生軸向張開趨勢，即給密封組合件提供軸向預(yù)緊力，保證組合式密封件的相對穩(wěn)定，并且起到密封刷式密封件與靜子之間間隙的作用。所述承壓板的材料為具有彈性的薄板，通過鑄焊工藝安裝于靜子機匣內(nèi)，位于兩個刷絲環(huán)之間。所述緊固螺釘?shù)南露瞬迦氲届o子機匣內(nèi)并處于刷絲環(huán)的固定端。刷絲的固定端在刷絲環(huán)上，自由端與轉(zhuǎn)子接觸。所述緊固螺釘通過靜子機匣作用于刷絲環(huán)，通過擰緊緊固螺釘產(chǎn)生作用于刷絲環(huán)的預(yù)緊力，使刷絲環(huán)向內(nèi)收縮或膨脹，預(yù)緊力的大小決定了刷絲環(huán)向內(nèi)收縮或膨大的程度，進一步?jīng)Q定了刷絲束與轉(zhuǎn)子之間的間隙，從而可以減小漏氣損失，提高刷式密封的密封性能。
[0008]優(yōu)選的，所述刷絲一般米用直徑0.05mm?0.15mm的鎳基耐高溫合金絲，刷絲長度為25mm?40mm，刷絲束軸向總厚度0.5mm?20mm，刷絲與轉(zhuǎn)子徑向呈O?60°安裝角W，安裝角w順著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向。
[0009]優(yōu)選的，所述刷式密封后擋板高度為刷絲長度的0.75?0.95倍，前擋板高度為刷絲長度的0.45?0.75倍，前后擋板厚度為3mm?4.5mm。刷絲束末排刷絲與后擋板的軸向間隙為O?0.5mm。
[0010]本發(fā)明提出了一種刷絲束可徑向調(diào)節(jié)的組合式刷式密封結(jié)構(gòu)，其主要優(yōu)點如下:[0011 ] 1、組合式密封結(jié)構(gòu)，安裝步驟清晰，便于拆卸更換維修，容易控制，不改變傳統(tǒng)刷式密封的基本結(jié)構(gòu)組成；
[0012]2、相對于傳統(tǒng)刷式密封結(jié)構(gòu)，靜子機匣包含的螺釘結(jié)構(gòu)，可以在不拆換刷絲環(huán)的情況下可以調(diào)節(jié)刷絲束與轉(zhuǎn)子面之間的徑向間隙，可明顯提高刷式密封的密封性能和降低使用成本，具有良好的經(jīng)濟效益；
[0013]3、相對于傳統(tǒng)刷式密封結(jié)構(gòu)，靜子機匣包含的承壓板結(jié)構(gòu)，可以有效降低刷絲束前后軸向氣流壓力，減弱刷絲由于高壓差發(fā)生軸向彎曲緊貼后擋板，進而可有效降低密封的剛化效應(yīng)和滯后效應(yīng)，減少刷式密封磨損，提高刷式密封性能。并且承壓板結(jié)構(gòu)增加了密封間隙射流流體的流動阻力，降低了引起密封泄漏的直通效應(yīng)，提高了新型刷式密封系統(tǒng)的封嚴(yán)性能；
[0014]4、相對傳統(tǒng)刷式密封整體式結(jié)構(gòu)，若組合式部件損壞需要整體報廢更換，但是本發(fā)明在單獨零部件報廢時可以單獨替換，降低成本。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明刷式密封結(jié)構(gòu)局部示意圖。
[0017]圖3是本發(fā)明裝配有W型密封環(huán)、承壓板和前后擋板的靜子機匣的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4是本發(fā)明刷絲環(huán)結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
[0019]圖5是圖1的A-A剖視圖。
[0020]圖6是W型密封環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021 ]圖7是W型密封環(huán)局部段結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖中，I為緊固螺釘，2為中游刷絲環(huán)，3上游刷絲環(huán)，4為下游刷絲環(huán)，5為靜子機匣，6、7為W型密封環(huán)，8為前擋板，9為后擋板，10為承壓板，11為刷絲，12為轉(zhuǎn)子。
【具體實施方式】
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[0023]如圖1-圖7所示:一種刷絲束可徑向調(diào)節(jié)的組合式刷式密封結(jié)構(gòu)，包括緊固螺釘I，中游刷絲環(huán)2，上游刷絲環(huán)3，下游刷絲環(huán)4，靜子機匣5，W型密封環(huán)6、7，前擋板8，后擋板9，承壓板10，刷絲11和轉(zhuǎn)子12。所述中游刷絲環(huán)2、上游刷絲環(huán)3、下游刷絲環(huán)4是由刷絲11根部通過熔焊工藝固定于環(huán)形板塊上，形成上中下游三個刷絲環(huán)2、3、4。所述刷絲環(huán)周向分為3?9扇形段，相鄰刷絲環(huán)扇形段之間保持Imm?3mm間隙，每一刷絲環(huán)扇形段對應(yīng)的靜子機匣設(shè)置I?3個緊固螺釘I，以便調(diào)節(jié)刷絲11與轉(zhuǎn)子12間的徑向間隙。所述W型密封環(huán)6、7通過前后擋板8、9與靜子機匣5被夾持而產(chǎn)生軸向張開趨勢，即給密封組合件提供軸向預(yù)緊力，保證組合式密封件的穩(wěn)定，并且W型密封環(huán)6起到密封刷式密封組合件與靜子之間間隙的作用。所述承壓板10的材料為具有彈性的薄板，通過鑄焊工藝安裝于靜子機匣5，位于兩個上游刷絲環(huán)3、下游刷絲環(huán)4之間。所述緊固螺釘I通過靜子機匣5作用于刷絲環(huán)2、3、4，通過擰緊緊固螺釘I產(chǎn)生作用于刷絲環(huán)2、3、4的預(yù)緊力，使刷絲環(huán)2、3、4向內(nèi)收縮或膨脹，預(yù)緊力的大小決定了刷絲環(huán)2、3、4向內(nèi)收縮或膨大的程度，進一步?jīng)Q定了刷絲11與轉(zhuǎn)子12之間的徑向間隙，從而可以減小漏氣損失，提高刷式密封的密封性能。另外本發(fā)明采用單獨零部件連接安裝的方式，單獨零部件包括，緊固螺釘1、中游刷絲環(huán)2、上游刷絲環(huán)3、下游刷絲環(huán)4、靜子機匣5、W型密封環(huán)67、前擋板8、后擋板9、承壓板10，本發(fā)明上述組合式零部件采用沖壓的方式固定安裝于靜子上，形成一個整體，便于拆卸更換維修。
[0024]本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，便于拆卸更換安裝，安裝步驟清晰，容易控制，不改變傳統(tǒng)刷式密封的基本結(jié)構(gòu)組成;相對于傳統(tǒng)刷式密封結(jié)構(gòu)，靜子機匣包含的螺釘結(jié)構(gòu)，可以在不拆換刷絲環(huán)的情況下可以調(diào)節(jié)刷絲束與轉(zhuǎn)子面之間的徑向間隙，可明顯提高刷式密封的密封性能和降低使用成本;靜子機匣包含的承壓板結(jié)構(gòu)，可以有效降低刷絲束前后軸向氣流壓力，減弱刷絲由于高壓差發(fā)生軸向彎曲緊貼后擋板，進而可有效降低密封的剛化效應(yīng)和滯后效應(yīng)，減少刷式密封磨損，提高刷式密封性能。并且承壓板結(jié)構(gòu)增加了密封間隙射流流體的流動阻力，降低了引起密封泄漏的直通效應(yīng)，提高了新型刷式密封系統(tǒng)的封嚴(yán)性能;本發(fā)明采用單獨零件組合式安裝固定的方式，在單獨零部件報廢時不需要整體報廢更換可以單獨替換，降低成本。
【主權(quán)項】
1.一種刷絲束可徑向調(diào)節(jié)的組合式刷式密封結(jié)構(gòu)，包括的組合件有前擋板、后擋板、刷絲環(huán)、緊固螺釘、承壓板、W型密封環(huán)和靜子機匣;所述刷絲環(huán)是由刷絲根部通過熔焊工藝固定于環(huán)形板塊上，形成上中下游三個刷絲環(huán)，所述刷絲環(huán)周向分為3?9個扇形段，相鄰刷絲環(huán)扇形段之間保持Imm?3mm間隙，每一刷絲環(huán)扇形段對應(yīng)的靜子機匣設(shè)置I?3個緊固螺釘，所述W型密封環(huán)通過刷式密封件與靜子機匣被夾持，所述承壓板安裝于靜子機匣內(nèi)，位于兩個刷絲環(huán)之間，所述緊固螺釘?shù)南露瞬迦氲届o子機匣內(nèi)并處于刷絲環(huán)的固定端，刷絲的固定端在刷絲環(huán)上，自由端與轉(zhuǎn)子接觸，所述緊固螺釘通過靜子機匣作用于刷絲環(huán)。2.如權(quán)利要求1所述的一種刷絲束可徑向調(diào)節(jié)的組合式刷式密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述刷絲米用直徑0.05mm?0.15mm的鎳基耐高溫合金絲，刷絲長度為25mm?40mm，刷絲束軸向總厚度0.5mm?20mm，刷絲與轉(zhuǎn)子徑向呈O?60°安裝角W，安裝角w順著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向。3.如權(quán)利要求1所述的一種刷絲束可徑向調(diào)節(jié)的組合式刷式密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述后擋板高度為刷絲長度的0.75?0.95倍，前擋板高度為刷絲長度的0.45?0.75倍，前后擋板厚度為3mm?4.5mm，末排刷絲與后擋板的軸向間隙為O?0.5mm。
【專利摘要】一種刷絲束可徑向調(diào)節(jié)的組合式刷式密封結(jié)構(gòu)，包括的組合件有前擋板、后擋板、刷絲環(huán)、緊固螺釘、承壓板、W型密封環(huán)和靜子機匣。所述的刷絲環(huán)是由刷絲根部通過熔焊工藝固定于環(huán)形板塊上，形成上中下游三個刷絲環(huán)。所述刷絲環(huán)周向分為若干扇形段。所述W型密封環(huán)通過刷式密封件與靜子機匣被夾持。所述承壓板安裝于靜子機匣內(nèi)，位于兩個刷絲環(huán)之間。所述緊固螺釘?shù)南露瞬迦氲届o子機匣內(nèi)并處于刷絲環(huán)的固定端。刷絲的固定端在刷絲環(huán)上，自由端與轉(zhuǎn)子接觸。所述緊固螺釘通過靜子機匣作用于刷絲環(huán)。本發(fā)明是組合式刷式密封結(jié)構(gòu)，可以在不拆卸刷式密封的前提下調(diào)節(jié)刷絲與轉(zhuǎn)子間徑向間隙，并且便于拆卸更換維修，可明顯提高刷式密封的密封性能和降低使用成本，具有良好的經(jīng)濟效益。
【IPC分類】F01D11/00
【公開號】CN105649685
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】趙歡, 孫丹, 劉寧寧, 白偉鋼
【申請人】沈陽航空航天大學(xué)
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2015年12月31日