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一種刷絲束可徑向調(diào)節(jié)的組合式刷式密封結(jié)構(gòu)的制造方法與工藝

文檔序號:11543189閱讀:450來源:國知局
一種刷絲束可徑向調(diào)節(jié)的組合式刷式密封結(jié)構(gòu)的制造方法與工藝
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)機(jī)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):
刷式密封是航空發(fā)動機(jī)、汽輪機(jī)、壓縮機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)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(yùn)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(jī)組運(yùn)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(jī)械中。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(dá)到密封的效果,其流場特性與密封機(jī)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(jìn)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(jī)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(yùn)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(jìn)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。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0~60°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(jìn)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。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。可以設(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。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
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)。為實(shí)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(jī)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1mm~3mm間隙,每一刷絲環(huán)扇形段對應(yīng)的靜子機(jī)匣設(shè)置1~3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(jī)匣被夾持,W型密封環(huán)被刷式密封件與靜子機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jìn)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。優(yōu)選的,所述刷絲一般采用直徑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0~60°安裝角w,安裝角w順著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向。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0~0.5mm。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(diǎn)如下: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;2、相對于傳統(tǒng)刷式密封結(jié)構(gòu),靜子機(jī)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(jì)效益;3、相對于傳統(tǒng)刷式密封結(jié)構(gòu),靜子機(jī)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(jìn)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;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(bào)廢更換,但是本發(fā)明在單獨(dú)零部件報(bào)廢時可以單獨(dú)替換,降低成本。附圖說明圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明刷式密封結(jié)構(gòu)局部示意圖。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(jī)匣的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明刷絲環(huán)結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖5是圖1的A-A剖視圖。圖6是W型密封環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是W型密封環(huán)局部段結(jié)構(gòu)示意圖。圖中,1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(jī)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(shí)施方式: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(jī)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1mm~3mm間隙,每一刷絲環(huán)扇形段對應(yīng)的靜子機(jī)匣設(shè)置1~3個緊固螺釘1,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(jī)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(jī)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1通過靜子機(jī)匣5作用于刷絲環(huán)2、3、4,通過擰緊緊固螺釘1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(jìn)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(dú)零部件連接安裝的方式,單獨(dú)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(jī)匣5、W型密封環(huán)6、7、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。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(jī)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(jī)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(jìn)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(dú)零件組合式安裝固定的方式,在單獨(dú)零部件報(bào)廢時不需要整體報(bào)廢更換可以單獨(dú)替換,降低成本。
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