專利名稱:一種圓弧形阻旋柵密封結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種圓弧形阻旋柵密封結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)子，密封體和圓弧形阻旋柵。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(gè)圓弧形阻旋柵均布在密封體的進(jìn)氣入口端面上。設(shè)置的圓弧形阻旋柵，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(jī)械中氣體進(jìn)入密封之前有預(yù)旋速度，氣體流經(jīng)圓弧形阻旋柵1后會(huì)有效降低周向速度，進(jìn)而減小了密封的交叉剛度，有助于提高密封的穩(wěn)定性，進(jìn)而提高旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性。
【專利說明】一種圓弧形阻旋柵密封結(jié)構(gòu)
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:本實(shí)用新型是一種應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的密封結(jié)構(gòu)，尤其是一種降低進(jìn)氣預(yù)旋抑制氣流激振力的圓弧形阻旋柵密封結(jié)構(gòu)。
[0002]【背景技術(shù)】:密封結(jié)構(gòu)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)、汽輪機(jī)、壓縮機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的關(guān)鍵部件，密封結(jié)構(gòu)在抑制旋轉(zhuǎn)機(jī)械流體泄漏的同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生氣流激振力，影響轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性。隨著旋轉(zhuǎn)機(jī)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(gè)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(dòng)下產(chǎn)生周向流動(dòng)；二是在進(jìn)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(dòng)，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(jìn)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(jī)械實(shí)驗(yàn)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(dòng)速度。上述密封形式雖然機(jī)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(dòng)，進(jìn)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(jìn)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(shí)用新型內(nèi)容:本實(shí)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，提出一種圓弧形阻旋柵密封結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以有效降低密封進(jìn)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(dòng)機(jī)、汽輪機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種圓弧形阻旋柵密封結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)子，密封體和圓弧形阻旋柵。密封體套在轉(zhuǎn)子的外表面上，其下端設(shè)有密封齒，多個(gè)圓弧形阻旋柵均布在密封體的端面上。
[0007]優(yōu)選的，所述的圓弧形阻旋柵的弦長范圍處于密封體的肩部與齒尖之間，弦長為10?15mm，徑向外圓弧邊和內(nèi)圓弧邊同心，圓弧邊所對應(yīng)圓心角為45°?60° ;周向?qū)挾葹??5mm，軸向高度為3?5mm，相鄰圓弧形阻旋柵的間距為10?25mm。
[0008]優(yōu)選的，圓弧形阻旋柵與密封體為一個(gè)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(shí)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圓弧形阻旋柵密封結(jié)構(gòu)，其主要優(yōu)點(diǎn)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)置圓弧形阻旋柵結(jié)構(gòu)，任何形式的迷宮密封、蜂窩阻尼密封、孔型阻尼密封、袋型密封等都可以據(jù)此改變?yōu)橄鄳?yīng)的圓弧形阻旋柵密封結(jié)構(gòu)；
[0012](2)在密封入口處設(shè)置圓弧形阻旋柵結(jié)構(gòu)，增加了密封入口來流周向流動(dòng)阻力，可有效降低密封進(jìn)氣入口的預(yù)旋速度。
[0013](3)圓弧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(dòng)機(jī)、汽輪機(jī)、壓縮機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性。

【附圖說明】

[0014]本實(shí)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(jìn)行說明。
[0015]圖1是圓弧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是圓弧形阻旋柵的結(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是圓弧形阻旋柵，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)子的圓心，O’是圓弧的圓心。

【具體實(shí)施方式】
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[0020]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清晰、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0021]如圖1-圖4所示:一種圓弧形阻旋柵密封結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)子6，密封體2和圓弧形阻旋柵I。其安裝方式為T型槽安裝方式，將本密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(gè)圓弧形阻旋柵I均布在密封體2的端面上。所述的圓弧形阻旋柵I的弦長范圍處于密封體2的肩部與齒尖之間，弦長L為12_，徑向外圓弧邊和內(nèi)圓弧邊同心，圓弧邊所對應(yīng)圓心角α為50° ;周向?qū)挾萕為4_，軸向高度H為4mm。圓弧形阻旋柵I與密封體2澆鑄成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。如圖4所示，箭頭方向?yàn)闅饬鞯姆较?，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)置的圓弧形阻旋柵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(jī)械中氣體進(jìn)入密封之前有預(yù)旋速度，阻旋柵I會(huì)有效降低流經(jīng)氣體的周向速度，進(jìn)而減小了密封的交叉剛度，有助于提高密封的穩(wěn)定性，進(jìn)而提高旋轉(zhuǎn)機(jī)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。
【權(quán)利要求】
1.一種圓弧形阻旋柵密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括轉(zhuǎn)子，密封體和圓弧形阻旋柵；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(gè)圓弧形阻旋柵周向均布在密封體的入口端面上。2.如權(quán)利要求1所述的一種圓弧形阻旋柵密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的圓弧形阻旋柵的弦長范圍處于密封體的肩部與齒尖之間，弦長為10?15_，徑向外圓弧邊和內(nèi)圓弧邊同心，圓弧邊所對應(yīng)圓心角為45°?60° ;周向?qū)挾葹??5mm，軸向高度為3?5mm。3.如權(quán)利要求1或2所述的一種圓弧形阻旋柵密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:相鄰圓弧形阻旋柵的間距為10?25mm。4.如權(quán)利要求1所述的一種圓弧形阻旋柵密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:圓弧形阻旋柵與密封體澆鑄為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。5.如權(quán)利要求1所述的一種圓弧形阻旋柵密封結(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)。
【文檔編號(hào)】F16J15-16GK204284449SQ201420748893
【發(fā)明者】孫丹, 王雙, 劉寧寧, 王克明, 艾延廷 [申請人]沈陽航空航天大學(xué)