專利名稱：一種氣封裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā) 明涉及一種氣封裝置及其制造方法，屬于葉輪機械密封技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
如圖I所示，迷宮氣封(Labyrinth Seal,即環(huán)形密封)是大型葉輪機械，如汽輪機與高壓壓氣機中常見的減少泄漏量的設(shè)備。然而，對于高參數(shù)的透平機械，氣封泄漏流動易誘發(fā)氣流激振，已成為影響軸系穩(wěn)定性的重要因素之一。為了解決這個問題，國外提出了蜂窩氣封(Honeycomb Gas Seal),如圖2所示,將環(huán)形腔改造為蜂窩形狀，通過增加摩擦面來加強泄漏流動能量消耗，從而即減少泄漏量、也增強穩(wěn)定性。對于蜂窩氣封的研究一直在繼續(xù)，如文獻“A Study of the Effects of InletPreswirl on the Dynamic Coefficients of a Straight-Bore Honeycomb Gas DamperSeal，，(T.B. SprowI, D. ff. Childs, Transactions of the ASME Journal of Engineeringfor Gas Turbines and Power, 2007, Vol. 129, pp: 220-229)。然而，蜂窩氣封加工困難，造價昂貴，至今并未在工業(yè)界得到廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，提出一種氣封裝置及其制造方法?！N氣封裝置，在迷宮氣封內(nèi)部每個氣封齒的徑向與周向上，設(shè)置軸向孔，相鄰的兩個氣封齒上的軸向孔對稱設(shè)置，兩個相對稱的軸向孔之間設(shè)有鋼絲，鋼絲的兩端固定在軸向孔內(nèi)，鋼絲軸向設(shè)置，軸向孔與孔中鋼絲之間為密封。所述的鋼絲在迷宮氣封氣封齒的徑向每隔一定距離、周向每隔一定角度均勻設(shè)置。所述的鋼絲徑向數(shù)量根據(jù)密封氣封齒的高度與鋼絲直徑確定。所述徑向的軸向孔設(shè)置在軸向的一條直線上，通過一根鋼絲軸向穿過同一軸向上所有的氣封齒上的軸向孔，鋼絲的兩端固定連接在氣封齒上。一種氣封裝置的制造方法，包括以下幾個步驟
(1)進行加工，得到迷宮氣封；
(2)迷宮氣封內(nèi)部徑向每隔一定距離、周向每隔一定角度，在每個氣封齒的徑向與周向上，設(shè)置軸向孔，相鄰的兩個氣封齒上的軸向孔對稱設(shè)置；
(3)在兩個相對稱的軸向孔之間設(shè)有鋼絲，鋼絲的兩端固定在軸向孔內(nèi)，鋼絲軸向設(shè)置，將軸向孔與孔中鋼絲間的縫隙進行密封。所述的步驟(2)中，徑向的軸向孔設(shè)置在軸向的一條直線上；所述的步驟(3)中，通過一根鋼絲軸向穿過同一軸向上所有的氣封齒上的軸向孔，鋼絲的兩端固定連接在氣封齒上。本發(fā)明的優(yōu)點在于
(I)通過鋼絲網(wǎng)制造湍流而加強泄漏流動能量消耗，可以減少泄漏量、增強穩(wěn)定性；(2)本發(fā)明的氣封結(jié)構(gòu)僅對已有的迷宮氣封進行少量改造，加工簡單易行，成本低，能夠在工業(yè)界得到廣泛應(yīng)用。


圖I是現(xiàn)有技術(shù)中迷宮氣封的剖面示意 圖2是現(xiàn)有技術(shù)中蜂窩氣封示意 圖3是本發(fā)明的剖面示意 圖4本發(fā)明的方法流程圖。圖中
I一迷宮氣封；2—氣封齒；3—軸向孔；4一鋼絲。
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。本發(fā)明的一種氣封裝置，如圖3所不,基于迷宮氣封,在迷宮氣封內(nèi)部每個氣封齒的徑向與周向上，設(shè)置軸向孔，相鄰的兩個氣封齒上的軸向孔對稱設(shè)置，兩個相對稱的軸向孔之間設(shè)有鋼絲，鋼絲的兩端固定在軸向孔內(nèi)，鋼絲軸向設(shè)置，軸向孔與孔中鋼絲之間為密封的。鋼絲的數(shù)量與排列具有較大的靈活性，對于具體問題最佳的排列方式可能不同。一般可以在迷宮氣封氣封齒的徑向每隔一定距離、周向每隔一定角度均勻設(shè)置鋼絲。鋼絲的密度以保證湍流充分生成與流動能量盡可能大的耗散為目標。由于鋼絲的干擾，在鋼絲后一定的距離會形成大量的漩渦并形成湍流旺盛區(qū)域，從而消耗大量的流動能量，但再經(jīng)過一定的距離湍流會消失，此時需要新的鋼絲誘發(fā)湍流。因此，周向鋼絲數(shù)量不可過密也不可過疏。過密則影響湍流旺盛區(qū)域的形成，加工量大但效果不好；過疏則無湍流的區(qū)域過大，整體消耗的能量減少，也會導(dǎo)致效果不好。鋼絲徑向數(shù)量可以根據(jù)密封氣封齒高與所選取的鋼絲直徑確定，最少可以為I根，鋼絲徑向數(shù)量増多則可以在徑向上形成更多的湍流區(qū)從而消耗更多的流動能量，但需要保證鋼絲徑向有足夠的間距，否則不同鋼絲形成的湍流區(qū)相互影響太大，有可能使效果減弱。每兩個氣封齒內(nèi)部鋼絲的設(shè)置相互獨立，所產(chǎn)生的效果互相基本不影響?？紤]到方便性，在軸向孔設(shè)置時，迷宮氣封內(nèi)部氣封齒上的軸向孔設(shè)置在軸向的一條直線上，通過一根鋼絲軸向穿過所有的氣封齒上的軸向孔，鋼絲的兩端固定連接在氣封齒上。迷宮氣封與鋼絲形成本發(fā)明的“迷宮一網(wǎng)”式氣封。本發(fā)明提出了新的氣封結(jié)構(gòu)與原理，S卩“迷宮一網(wǎng)”式氣封。與蜂窩氣封的原理不同，該新型氣封在迷宮氣封的基礎(chǔ)上，在環(huán)形腔內(nèi)制造湍流而非增加摩擦面，加強泄漏流動的能量消耗。本發(fā)明新型氣封在環(huán)形腔內(nèi)穿鋼絲，形成近似的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而誘發(fā)湍流。實施例
如圖3所示，迷宮氣封I中氣封齒2的高度為3毫米，選取直徑O. 5毫米的標準鋼絲4。迷宮氣封I中每個氣封齒2周向每隔10°在徑向均勻設(shè)置3個軸向孔3,在同一軸向直線上的軸向孔3，通過一根鋼絲4穿過，鋼絲4兩端固定焊接在氣封齒2上，軸向孔3與孔中鋼絲4之間通過焊接進行密封，形成“迷宮一網(wǎng)”式氣封。本發(fā)明的一種氣封裝置的制造方法，流程如圖4所示，包括以下幾個步驟
(1)進行加工，得到迷宮氣封，如圖I所示；
(2)迷宮氣封內(nèi)部徑向每隔一定距離、周向每隔一定角度，在每個氣封齒的徑向與周向上，設(shè)置軸向孔，相鄰的兩個氣封齒上的軸向孔對稱設(shè)置；
(3)在兩個相對稱的軸向孔之間設(shè)置鋼絲，鋼絲的兩端固定在軸向孔內(nèi)，鋼絲軸向設(shè)置，將軸向孔與孔中鋼絲間的縫隙進行密封，得到“迷宮一網(wǎng)”式氣封。如果考慮每兩個氣封齒內(nèi)部鋼絲的相互獨立，則徑向的軸向孔可以不在同一直線上。如果考慮到加工方便，則在步驟(2)中，將徑向的軸向孔設(shè)置在軸向的一條直線上；在步驟(3)中，通過一根鋼絲軸向穿過同一軸向上所有的氣 封齒上的軸向孔，鋼絲的兩端固定連接在氣封齒上。
權(quán)利要求
1.一種氣封裝置，在迷宮氣封內(nèi)部每個氣封齒的徑向與周向上，設(shè)置軸向孔，相鄰的兩個氣封齒上的軸向孔對稱設(shè)置，兩個相對稱的軸向孔之間設(shè)有鋼絲，鋼絲的兩端固定在軸向孔內(nèi)，鋼絲軸向設(shè)置，軸向孔與孔中鋼絲之間為密封的。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種氣封裝置，所述的鋼絲在迷宮氣封氣封齒的徑向每隔一定距離、周向每隔一定角度均勻設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種氣封裝置，所述的鋼絲徑向數(shù)量根據(jù)密封氣封齒的高度與鋼絲直徑確定。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種氣封裝置，所述徑向的軸向孔設(shè)置在軸向的一條直線上，通過一根鋼絲軸向穿過同一軸向上所有的氣封齒上的軸向孔，鋼絲的兩端固定連接在氣封齒上。
5.一種氣封裝置的制造方法，包括以下幾個步驟 (1)進行加工，得到迷宮氣封； (2)迷宮氣封內(nèi)部徑向每隔一定距離、周向每隔一定角度，在每個氣封齒的徑向與周向上，設(shè)置軸向孔，相鄰的兩個氣封齒上的軸向孔對稱設(shè)置； (3)在兩個相對稱的軸向孔之間設(shè)置鋼絲，鋼絲的兩端固定在軸向孔內(nèi)，鋼絲軸向設(shè)置，將軸向孔與孔中鋼絲間的縫隙進行密封，得到“迷宮一網(wǎng)”式氣封。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種氣封裝置的制造方法，所述的步驟(2)中，徑向的軸向孔設(shè)置在軸向的一條直線上；所述的步驟(3)中，通過一根鋼絲軸向穿過同一軸向上所有的氣封齒上的軸向孔，鋼絲的兩端固定連接在氣封齒上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氣封裝置及其制造方法，裝置為，在迷宮氣封內(nèi)部每個氣封齒的徑向與周向上，設(shè)置軸向孔，相鄰的兩個氣封齒上的軸向孔對稱設(shè)置，兩個相對稱的軸向孔之間設(shè)有鋼絲，鋼絲的兩端固定在軸向孔內(nèi)，鋼絲軸向設(shè)置，軸向孔與孔中鋼絲之間為密封的。方法包括，(1)進行加工，得到迷宮氣封；(2)在迷宮氣封內(nèi)部每個氣封齒的徑向與周向上，設(shè)置軸向孔，相鄰的兩個氣封齒上的軸向孔對稱設(shè)置；(3)在兩個相對稱的軸向孔之間設(shè)置鋼絲，鋼絲軸向設(shè)置，將軸向孔與孔中鋼絲間的縫隙進行密封。本發(fā)明通過鋼絲網(wǎng)制造湍流而加強泄漏流動能量消耗，減少泄漏量、增強穩(wěn)定性。而且氣封結(jié)構(gòu)僅對已有的迷宮氣封進行少量改造，加工簡單易行，成本低。
文檔編號F01D11/04GK102966383SQ201210463099
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者李雪松, 張俊杰, 劉紅 申請人:清華大學(xué)