CN101713301A - 刷式汽封圈的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明的刷式汽封圈的生产方法，主要包括：备刷体槽；备刷体；备模具；备挡板；备丝；排丝；焊接；卸模；打磨校圆；铆接；修整：清洗和组装等步骤，是一种从生产实践中总结出来的适合规模化生产的合理的好方法。能生产出具有密封效果好、安全性能好、机械强度高、产品质量一致性好且不掉丝等优点的合格刷式汽封圈。

Description

刷式汽封圈的生产方法

技术领域

本发明涉及一种汽轮机上使用的环形汽封圈，特别是一种刷式汽封圈的生产方法，属于汽轮机发电机组设备密封领域。

背景技术

在目前国内大型汽轮机结构中，内部其密封为汽封圈密封，其结构为在旋转的转子周围设置密封副，密封件为可以调整的汽封圈。现代汽轮机目前最常用的汽封圈仍为梳齿式结构，主要是在由高齿密封条和低齿密封条组成，工作原理是迫使流体通过曲折的途径递减其压力以减小泄漏，最近还有接触式汽封、侧齿汽封、蜂窝汽封等，但仍存在密封性能不好，泄漏量大，轴易振动，易损伤等不足。为了克服上述现有汽封圈的不足之处，我公司已经成功设计了一种伸缩型刷式汽封圈，其结构主要是在梳齿式汽封圈的基础上，增设有伸缩型密封刷，该密封刷主要由排列整齐紧密的柔性好和耐高温的细合金丝组成，有极好的弹性，在与转子相碰磨时，刷子可以弹性退让，不易被磨掉，如在刷体底部与环体之间增设簿片弹簧，则可使效果更好，能确保机组在小间隙甚至零间隙下的安全运行，再由于刷丝束能改变汽流运动方向而产生的横向流可使流体产生了自密封效应，它能使汽流流过刷子的总压降增大从而进一步减少泄漏。经测试，该伸缩型刷式汽封圈的漏汽量仅为原梳齿式汽封的10％～20％，并可承受的速度超过305米/秒，耐温可达690℃以上的工况下安全运行，并显著改善了转子的稳定性，使汽轮机、燃气轮机的出力提高2％-％，航空发动机的推力增大2％，油耗降低2％左右。刷式密封在大型汽轮机密封的应用，将成为汽轮机本体节能降耗的主要技术措施。特别适合对现有汽轮机的动密封进行更换升级使用。但为了实现上述目标，就需要选用直经为0.05～0.2mm、硬度不低于80HB、抗拉强度不小于800Mpa的耐高温合金丝，生产出排列整齐紧密的厚度不小于1.5mm、质量性能一致、还要按设计要求排列成倾钭角度一致、强度高且不掉丝金属丝密封刷，代替梳齿式密封圈中的一个或几个齿而成刷式汽封圈。

发明内容

本发明的目的是为大功率汽轮机或燃气轮机提供一种更合理的生产出密封效果好、安全性能好、机械强度高、产品质量一致性好且不掉丝的刷式汽封圈的生产方法。

本发明的刷式汽封圈的生产方法，主要由以下步骤组成：

1)备刷体槽：在汽封圈的各段环体的适当位置上预设有安装合金丝刷的弧形刷体槽；

2)备刷体：预先准备好用于安装合金丝刷头的刷体，该刷体的底端与环体上预设的弧形刷体槽相对应，而另一端设有弧形刷头槽的刷体；

3)备模具：预先准备好用于按设定的倾钭角度和与弧形刷头槽相同的圆弧度排列合金丝束的模具，该模具包括并列有若干个定位槽的下模板、设有卸片槽的上模板、用于插装在定位槽上的定位片、用于能将上模与下模夹装在一起的夹紧装置；

4)备挡板：用0.2～1.5mm厚的不锈钢片制成圆弧度与模板相同的4～10mm宽的弧形挡板；

5)备丝：选100～800根直径为0.05～0.2mm的耐高温合金丝剪短成30～50mm并用扎带捆扎成合金丝束；

6)排丝：将定位片的下端插装在下模板的定位槽上，用一片挡板置于下模板外缘与定位片之间的下模板上，将合金丝束排列在定位片之间，合金丝束的底端伸出定位片外缘1～5mm，取下合金丝束上的捆扎带，再用一片挡板盖装在定位片外缘的排列整齐的合金丝束上，上模板经卸片槽套装在定位片的上部，用夹紧装置将上模板与下模板夹紧定位；

7)焊接：将首尾以外的定位片从上模板的卸片槽中拔出，再轻拍几下模板，使附近的合金丝将原定位片处的间隙填满成合金丝层，再适当拧紧夹紧装置后，采用熔焊法将合金丝层底端熔焊在两片挡板之间；

8)卸模：松开夹紧装置，拆卸上模板和下模板，即得具有倾钭角度一致的合金丝层底端与两侧边的挡板熔焊为一体的弧形刷头半成品；

9)打磨校圆：将弧形刷头半成品底端的弧形熔焊毛边用打磨设备磨平并打磨到设定的厚度，再用校圆设备将其校准到与刷体的弧形刷头槽的圆弧度相同而为成品刷头，备用；

10)铆接：将成品刷头镶嵌在刷体上预设的弧形刷头槽中，镶好后将刷头铆接在刷体的刷头槽上；得半成品弧形合金丝刷；

11)修整：用线切割机将半成品弧形合金丝刷内缘的合金丝层修整成与设计要求长度一致的弧形合金丝层；

12)清洗：用清洗剂将修整后的弧形合金丝刷清洗干净后，再用气枪或吹风机吹干，得成品弧形合金丝刷

13)组装：将成品的弧形合金丝刷安装在汽封圈环体的弧形刷体槽中即为刷式汽封圈。

所述下模板上并列的定位槽的倾斜角度为10～70度，定位槽的槽口长度为5～15mm，定位槽的槽口宽度为0.1～0.3mm，相邻定位槽的间隔为2～10mm，定位槽组成的圆弧度与汽封圈上预设的弧形刷体槽的圆弧度相同。

所述的汽封圈环体上预设的弧形刷体槽为T字形或门框形。

用本发明的方法生产的刷式汽封圈，具有密封效果好、安全性能好、机械强度高、产品质量一致性好且不掉丝等优点，是一种从生产实践中总结出来的适合规模化生产的合理的好方法。

附图说明

附图1是本发明的刷式汽封圈的生产方法的工序流程示意图；

附图2是本发明的刷式汽封圈中的一种截面结构示意图；

附图3是本发明的刷式汽封图中的另一种截面结构示意图；

附图2和附图3中的1是环体，2是高齿密封条，3是低齿密封条，4是弧形刷体槽，5是簿片弹簧，6是挡板，7是合金丝层，8是刷体，9是熔焊边。

附图4是本发明中的一种模具结构示意图；

图4中的21是下模板，22是定位片(为了不影响下模板图形而用虚线画少量几片作代表)，23是定位螺栓，24是下挡板，25是上挡板，26是上模板，27是卸片槽，28是定位槽，29是相邻定位槽的间隔，30是定位槽的槽口宽度，31是定位槽的倾钭角，32是定位槽的槽口长度。

附图5是本发明中的一种刷头结构示意图。

具体实施方式

附图非限制性公开了本发明的几个具体实施例，结合附图对本发明的生产方法作进一步描述如下：

本发明的方法生产的刷式汽封圈由数段汽封环首尾相接而成，每段汽封环主要由环体1、高齿密封条2、低齿密封条3、挡板6、合金丝层7和刷体8组成，其截面结构如附图1或附图2所示，其规模化生产的较好方法主要包括以下步骤，参见附图1：

1)备刷体槽：在汽封圈的各段环体1的适当位置上预设有安装合金丝刷的弧形刷体槽4；该刷体槽就与刷体对应，如固定式结构的门框形槽(如图2中的9所示)，或伸缩式结构的T字形槽(如图3中的9所示，在槽底与刷体8之间增设簿片弹簧5，使刷体的退让性能更好)，也可选用其它形状的槽。该槽的可根据需要设在环体的中部或/和侧边，其数量越多，密封效果越好。

2)备刷体：预先准备好用于安装合金丝刷头的刷体8，该刷体8的底端与环体1上预设的弧形刷体槽4相对应，而另一端设有弧形刷头槽；

3)备模具：预先准备好用于按设定的倾钭角度和与弧形刷头槽相同的圆弧度排列合金丝束的模具，参见附图4，该模具包括并列有若干个定位槽28的下模板21、设有卸片槽27的上模板26、用于插装在定位槽28上的定位片22、用于能将上模与下模夹装在一起的夹紧装置23；

4)备挡板：用0.2～1.5mm厚的不锈钢片制成圆弧度与模板相同的4～10mm宽的弧形挡板；如附图4中的下挡板24和上挡板25。

5)备丝：选100～800根直径为0.05～0.2mm的耐高温合金丝剪短成30～50mm并用扎带捆扎成合金丝束；

6)排丝：将定位片22的下端插装在下模板21的定位槽28上，用一片挡板24置于下模板外缘与定位片之间的下模板21上，将合金丝束(图4中未画)排列在相邻定位片22之间，不要漏排，如定位片之间距离较大或需排得较厚是，可排放2束或2束以上的合金丝束，合金丝束的底端伸出定位片外缘1～5mm(以便于用其直接熔焊)，取下合金丝束上的捆扎带，再用一片挡板25盖装在定位片外缘的排列整齐的合金丝束上，上模板26经卸片槽27套装在定位片22的上部，用夹紧装置23将上模板26与下模板21夹紧定位；其模具分解图如附图4所示。

7)焊接：将首尾以外的定位片从上模板26的卸片槽27中拔出，再轻拍几下模板，使附近的合金丝将原定位片处的间隙填满成合金丝层，再适当拧紧夹紧装置23后(对于模板较长或较软时，可在模板中部增设适量通用的夹紧装置)，采用熔焊法将合金丝层7底端熔焊在两片挡板6之间；如图5所示，图中的9表示熔焊边。

8)卸模：松开夹紧装置，拆卸上模板和下模板，即得具有倾钭角度一致的合金丝层底端与两侧边的挡板熔焊为一体的弧形刷头半成品；

9)打磨校圆：将弧形刷头半成品底端的弧形熔焊毛边9用打磨设备磨平并打磨到设定的厚度，再用校圆设备将其校准到与刷体的弧形刷头槽的圆弧度相同而为成品刷头；

10)铆接：将成品刷头镶嵌在刷体8上预设的弧形刷头槽中，镶好后将刷头铆接在刷体的刷头槽上；得半成品弧形合金丝刷；

11)修整：用线切割机将半成品弧形合金丝刷内缘的合金丝层修整成与设计要求长度一致的弧形合金丝层7；

12)清洗：用清洗剂将修整后的弧形合金丝刷清洗干净后，再用气枪或吹风机吹干，得成品弧形合金丝刷。该刷可直接对已设有刷体槽的刷式汽封圈更换合金丝刷。

13)组装：将成品的弧形合金丝刷安装在第1)步的备刷体槽所述的汽封圈环体的弧形刷体槽4中即为刷式汽封圈。可对现有的其它的未设有刷体槽的环体进行更换。对于已设有刷体槽的刷式汽封圈可省略备刷体槽的第1)步。

以上所述的模具中的下模板在制备时，可将并列的定位槽28的倾斜角度31设计为10～70度，如10度、15度、20度、30度、45度、60度或70度等。定位槽的槽口32的长度选为5～15mm，定位槽的槽口宽度30选为0.1～0.3mm，相邻定位槽22的间隔选为2～10mm，所述定位槽组成的圆弧度与汽封圈上预设的弧形刷体槽的圆弧度相同。如图4所示。

Claims (3)

1.一种刷式汽封圈的生产方法，其特征在于包括以下步骤：

1)备刷体槽：在汽封圈的各段环体的适当位置上预设有安装合金丝刷的弧形刷体槽；

2)备刷体：预先准备好用于安装合金丝刷头的刷体，该刷体的底端与环体上预设的弧形刷体槽相对应，而另一端设有弧形刷头槽的刷体；

3)备模具：预先准备好用于按设定的倾钭角度和与弧形刷头槽相同的圆弧度排列合金丝束的模具，该模具包括并列有若干个定位槽的下模板、设有卸片槽的上模板、用于插装在定位槽上的定位片、用于能将上模与下模夹装在一起的夹紧装置；

4)备挡板：用0.2～1.5mm厚的不锈钢片制成圆弧度与模板相同的4～10mm宽的弧形挡板；

5)备丝：选100～800根直径为0.05～0.2mm的耐高温合金丝剪短成30～50mm并用扎带捆扎成合金丝束；

6)排丝：将定位片的下端插装在下模板的定位槽上，用一片挡板置于下模板外缘与定位片之间的下模板上，将合金丝束排列在定位片之间，合金丝束的底端伸出定位片外缘1～5mm，取下合金丝束上的捆扎带，再用一片挡板盖装在定位片外缘的排列整齐的合金丝束上，上模板经卸片槽套装在定位片的上部，用夹紧装置将上模板与下模板夹紧定位；

7)焊接：将首尾以外的定位片从上模板的卸片槽中拔出，再轻拍几下模板，使附近的合金丝将原定位片处的间隙填满成合金丝层，再适当拧紧夹紧装置后，采用熔焊法将合金丝层底端熔焊在两片挡板之间；

8)卸模：松开夹紧装置，拆卸上模板和下模板，即得具有倾钭角度一致的合金丝层底端与两侧边的挡板熔焊为一体的弧形刷头半成品；

9)打磨校圆：将弧形刷头半成品底端的弧形熔焊毛边用打磨设备磨平并打磨到设定的厚度，再用校圆设备将其校准到与刷体的弧形刷头槽的圆弧度相同而为成品刷头，备用；

10)铆接：将成品刷头镶嵌在刷体上预设的弧形刷头槽中，镶好后将刷头铆接在刷体的刷头槽上；得半成品弧形合金丝刷；

11)修整：用线切割机将半成品弧形合金丝刷内缘的合金丝层修整成与设计要求长度一致的弧形合金丝层；

12)清洗：用清洗剂将修整后的弧形合金丝刷清洗干净后，再用气枪或吹风机吹干，得成品弧形合金丝刷

13)组装：将成品的弧形合金丝刷安装在汽封圈环体的弧形刷体槽中即为刷式汽封圈。

2.如权利要求1所述的刷式汽封圈的生产方法，其特征在于所述下模板上并列的定位槽的倾斜角度为10～70度，定位槽的槽口长度为5～15mm，定位槽的槽口宽度为0.1～0.3mm，相邻定位槽的间隔为2～10mm，定位槽组成的圆弧度与汽封圈上预设的弧形刷体槽的圆弧度相同。

3.如权利要求1或2所述的刷式汽封圈的生产方法，其特征在于所述的汽封圈环体上预设的弧形刷体槽为T字形或门框形。

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