一種矩形阻旋柵密封結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利說明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域:本實用新型是一種應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)機械中的密封結(jié)構(gòu)，尤其是一種降低進氣預(yù)旋抑制氣流激振力的矩形阻旋柵密封結(jié)構(gòu)。
[0002]【背景技術(shù)】:密封結(jié)構(gòu)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，密封結(jié)構(gòu)在抑制旋轉(zhuǎn)機械流體泄漏的同時還會產(chǎn)生氣流激振力，影響轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性。隨著旋轉(zhuǎn)機械工作介質(zhì)參數(shù)的不斷提高，由密封氣流力所引起的氣流激振問題越來越突出。
[0003]研宄表明，密封氣流激振產(chǎn)生的主要原因是由密封內(nèi)流體的周向速度產(chǎn)生的交叉剛度引起的。密封內(nèi)流體的周向速度由以下兩個方面產(chǎn)生:一是密封內(nèi)流體在旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的粘性摩擦帶動下產(chǎn)生周向流動；二是在進入密封前的流體具有較大入口預(yù)旋速度。這兩者均可使流體在密封中具有一定的周向速度。流體在密封間隙的周向流動，使得密封間隙流體周向壓力分布不均勻，由不均勻的壓力分布產(chǎn)生氣流激振力，進而產(chǎn)生交叉剛度引起密封失穩(wěn)。
[0004]為減小密封氣流激振力，提高密封的穩(wěn)定性，人們在傳統(tǒng)迷宮密封的基礎(chǔ)上，通過改變密封本身的結(jié)構(gòu)提出了多種密封結(jié)構(gòu)。1982年，Von Pragenau通過改變密封內(nèi)周向表面的粗糙程度來降低密封內(nèi)流體的周向流速，提出了蜂窩密封結(jié)構(gòu)。鑒于蜂窩密封加工工藝復(fù)雜等因素，國外學(xué)者提出了與蜂窩密封結(jié)構(gòu)相似，具有圓柱孔的孔型密封結(jié)構(gòu)。1991年美國德克薩斯A&M大學(xué)透平機械實驗室的Vance和Shultz研發(fā)了袋型密封。袋型密封的周向隔板和凹槽能有效地減小流體的周向流動速度。上述密封形式雖然機理不完全相同，但本質(zhì)上都屬于通過改變密封內(nèi)部結(jié)構(gòu)增加流體通過周向腔室的阻力，削弱密封內(nèi)流體的周向流動，進而減小密封交叉剛度，以達(dá)到增加轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性的目的。上述密封并沒有針對降低入口預(yù)旋做出相應(yīng)措施，而密封進口預(yù)旋是引起密封失穩(wěn)的重要因素，因此，密封氣流激振問題不可能得到根本解決。
[0005]【實用新型內(nèi)容】:本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種矩形阻旋柵密封結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以有效降低密封進氣預(yù)旋，減小氣流激振力，改善密封的穩(wěn)定性，從而提高發(fā)動機、汽輪機等旋轉(zhuǎn)機械的轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種矩形阻旋柵密封結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)子，密封體和矩形阻旋柵。密封體套在轉(zhuǎn)子的外表面上，其下端設(shè)有密封齒，多個矩形阻旋柵均布在密封體的端面上。
[0007]優(yōu)選的，所述的矩形阻旋柵的徑向長度范圍處于密封體的肩部與齒尖之間，徑向長度為10?15mm，寬度為3?5mm，高度為3?5mm，相鄰矩形阻旋柵的間距為10?25mm。
[0008]優(yōu)選的，矩形阻旋柵與密封體為一個整體結(jié)構(gòu)。
[0009]優(yōu)選的，所述的密封體外環(huán)設(shè)有T形結(jié)構(gòu)，用于與密封套連接。
[0010]本實用新型提出的一種降低密封入口預(yù)旋抑制氣流激振力的矩形阻旋柵密封結(jié)構(gòu)，其主要優(yōu)點如下:
[0011](I)結(jié)構(gòu)簡單，不改變傳統(tǒng)密封的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，只在傳統(tǒng)密封入口端部周向均勻設(shè)置矩形阻旋柵結(jié)構(gòu)，任何形式的迷宮密封、蜂窩密封、孔型密封、袋型密封等都可以據(jù)此改變?yōu)橄鄳?yīng)的矩形阻旋柵密封結(jié)構(gòu)；
[0012](2)在密封入口處設(shè)置矩形阻旋柵結(jié)構(gòu)，增加了密封入口來流周向流動阻力，可有效降低密封進氣入口的預(yù)旋速度。
[0013](3)矩形阻旋柵可有效降低密封的交叉剛度，增加密封的主阻尼，改善密封的穩(wěn)定性，提高航空發(fā)動機、汽輪機、壓縮機等旋轉(zhuǎn)機械的轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0014]本實用新型專利提出阻旋柵密封結(jié)構(gòu)適用于任何一種旋轉(zhuǎn)非接觸式密封結(jié)構(gòu)，附圖中以迷宮密封為例進行說明。
[0015]圖1是矩形阻旋柵密封體及轉(zhuǎn)子軸向結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是圖1的A-A剖視圖。
[0017]圖3是矩形阻旋柵的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4是T型槽、密封、轉(zhuǎn)子整體周向局部視圖。
[0019]圖中，I是矩形阻旋柵，2是密封體，3是密封齒，4是密封套，5是T形槽，6是轉(zhuǎn)子，O是轉(zhuǎn)子及矩形阻旋柵密封的形心。
【具體實施方式】
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[0020]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清晰、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0021]如圖1-圖4所示:一種矩形阻旋柵密封結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)子6，密封體2和矩形阻旋柵I ο其安裝方式為T型槽安裝方式，將本密封結(jié)構(gòu)設(shè)計成固定于汽缸T型槽5的固定部件，套在轉(zhuǎn)子6表面。密封體2套在轉(zhuǎn)子6的外表面上，其下端設(shè)有密封齒3，密封套4設(shè)置在密封體2的上端，兩者通過T型槽5連接。多個矩形阻旋柵I均布在密封體2的端面上。所述的矩形阻旋柵I的徑向長度范圍處于密封體2的肩部與齒尖之間，徑向長度H為12_，寬度W為4mm，高度H為4mm，相鄰矩形阻旋柵的間距為15mm。矩形阻旋柵I與密封體2澆鑄成一個整體結(jié)構(gòu)。如圖4所示，箭頭方向為氣流的方向，密封結(jié)構(gòu)的右側(cè)為高壓側(cè)，左側(cè)為低壓側(cè)，在入口處設(shè)置的矩形阻旋柵1，起到導(dǎo)流葉片作用，對來流氣體產(chǎn)生一定的阻力作用，正是這種阻力作用，降低了密封腔內(nèi)氣流的周向速度，抑制了密封內(nèi)氣體產(chǎn)生的氣流激振力，提高了轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性。旋轉(zhuǎn)機械中氣體進入密封之前有預(yù)旋速度，阻旋柵I會有效降低流經(jīng)氣體的周向速度，進而減小了密封的交叉剛度，有助于提高密封的穩(wěn)定性，進而提高旋轉(zhuǎn)機械的轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性，密封塊材料為普通的45鋼、6(；15等材料。
【主權(quán)項】
1.一種矩形阻旋柵密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括轉(zhuǎn)子，密封體和矩形阻旋柵；密封體套在轉(zhuǎn)子的外表面上，其內(nèi)部設(shè)有密封齒，多個矩形阻旋柵周向均布在密封體的進氣入口端面上。
2.如權(quán)利要求1所述的一種矩形阻旋柵密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的矩形阻旋柵的徑向長度范圍處于密封體的肩部與齒尖之間，徑向長度為10?15_，寬度為3?5_，高度為3?5mm ο
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種矩形阻旋柵密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:相鄰矩形阻旋柵的間距為10?25_。
4.如權(quán)利要求1所述的一種矩形阻旋柵密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:矩形阻旋柵與密封體澆鑄為一個整體結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1所述的一種矩形阻旋柵密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的密封體外環(huán)設(shè)有用于與密封套連接的T形結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】一種矩形阻旋柵密封結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)子，密封體和矩形阻旋柵。密封體套在轉(zhuǎn)子的外表面上，其內(nèi)部設(shè)有密封齒，多個矩形阻旋柵均布在密封體的進氣入口端面上。設(shè)置的矩形阻旋柵，起到導(dǎo)流葉片作用，對來流氣體產(chǎn)生一定的阻力作用，正是這種阻力作用，降低了密封腔內(nèi)氣流的周向速度，抑制了密封內(nèi)氣體產(chǎn)生的氣流激振力，提高了轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性。旋轉(zhuǎn)機械中氣體進入密封之前有預(yù)旋速度，氣體流經(jīng)矩形阻旋柵1后會有效降低周向速度，進而減小了密封的交叉剛度，有助于提高密封的穩(wěn)定性，進而提高旋轉(zhuǎn)機械的轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性。
【IPC分類】F01C19-00
【公開號】CN204283504
【申請?zhí)枴緾N201420744259
【發(fā)明人】丘杭海, 孫丹, 王雙, 許志遠(yuǎn), 王坤, 王文龍
【申請人】沈陽航空航天大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月1日