CN104047640B - 一种可调径向间隙的刷式密封结构 - Google Patents
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Abstract
一种可调径向间隙的刷式密封结构，刷式密封环的外径有一定锥度，并与内径有同样锥度的所述弹性环相接触配合，刷式密封环和弹性环的锥度面在紧固力的作用下相互楔紧，调节紧固螺钉的预紧力可以控制刷式密封环向内缩小程度，进而控制刷丝束与转子之间的径向间隙，从而起到不拆换刷式密封环的情况下减小泄露，提高刷式密封使用寿命的作用，具有比较明显的经济效益。
Description
技术领域
本发明属于机械密封技术领域，特别涉及一种可调节径向间隙的刷式密封结构。
背景技术
在叶轮机械尤其是航空发动机中常需要对不同压力室进行密封，而旋转件与静止件之间的密封形式通常有蓖齿密封、刷式密封。蓖齿密封是一种非接触式密封，为了确保密封蓖齿与旋转件不发生破坏性干涉，蓖齿与旋转件之间一般有相当大的间隙，这导致泄漏量较大。而刷式密封是一种柔性接触的密封形式，其泄漏量是蓖齿密封的1/5-1/10，并允许动静之间瞬态严重不同心而保持密封能力基本不变，既提高了机组效率又改善了转子的稳定性，是现代先进透平机发展的关键技术之一。
刷式密封已经应用于航空发动机、工业燃气轮机和汽轮机等叶轮机械。在航空领域，应用刷式密封是提高航空发动机性能的重要手段，在GE、西门子等世界各大透平公司的技术创新与发展中，都把刷式密封技术研究作为其中的重要内容之一。而国内外的专家学者也针对刷式密封开展了近20年的理论研究和工程尝试。
刷式密封优异的密封性能源于刷丝束的柔性及“压力闭合”效应，数万根纤细的刷丝与转子表面法线方向呈30-60度的倾斜角，刷丝束的柔性使得刷丝束可以在转子瞬时径向跳动时呈现退让性和追随性，“压力闭合”效应指刷丝在有压差的情况下会被强烈的内径方向的泄漏流吹向转子，闭合或减小刷丝束和转子之间可能的间隙。
刷式密封的这种自动闭合间隙的特点也会带来磨损等问题。在较长时间磨损后，“压力闭合”效应也不足以闭合刷丝束与转子之间较大的间隙。而刷丝束和转子之间的间隙会大大提高刷式密封的泄漏，导致密封失效。可以设想，如果在不拆换刷式密封环的情况下可以调节刷丝束与转子之间的径向间隙，必然可以大大提高刷式密封的密封性能和使用寿命。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种可调节径向间隙的刷式密封结构，具有低泄漏、长寿命等特点。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种可调径向间隙的刷式密封结构，包括刷丝束3，刷丝束3的外径根部通过熔焊工艺与前挡板1、后挡板2连接成一体，组成刷式密封环，刷式密封环的外径设有向内或向外的锥度，并与内径有同样锥度的弹性环6相接触配合；工作中，刷式密封环和弹性环6作为一个整体被挡环9轴向压紧，紧固螺钉7将挡环法兰边91和定子8连接，提供轴向紧固力，刷式密封环和弹性环6的锥度面在紧固力的作用下相互楔紧，挡环法兰边91与定子8之间有不超过15mm的轴向间隙。
所述刷式密封环与定子档边81接触配合，且与挡环9有不小于5mm的轴向间隙；同时弹性环6与挡环9接触配合，且与定子档边81有不小于5mm的轴向间隙。
所述刷式密封环与挡环9接触配合，且与定子档边81有不小于5mm的轴向间隙；同时弹性环6与定子档边81接触配合，且与挡环9有不小于5mm的轴向间隙。
所述刷丝束3与转子5之间的径向间隙在紧固螺钉7的不同的预紧力下会发生不超过0.5mm的变化。
所述前挡板1、后挡板2及弹性环6的材料分别为45#钢，40Cr和1Cr13。
本发明的有益效果为：相较于已有的刷式密封结构，本发明所述的一种可以调节径向间隙的刷式密封结构在不拆换刷式密封环的情况下可以调节刷丝束与转子之间的径向间隙，明显提高刷式密封的密封性能和使用寿命，具有比较明显的经济效益。
附图说明
图1为本发明刷式密封环的外径设有向内锥度的结构示意图，其中(a)为轴向视图；(b)为轴向-径向剖视图；(c)为轴向-径向剖视图的A局部放大图。
图2为本发明刷式密封环的外径设有向外锥度的结构示意图，其中(a)为轴向-径向剖视图；(b)为轴向-径向剖视图的B局部放大图。
具体实施方式
下面结合附图说明对本发明做进一步说明。
参照图1和图2，一种可调径向间隙的刷式密封结构，包括刷丝束3，刷丝束3的外径根部通过熔焊工艺与前挡板1、后挡板2连接成一体，组成刷式密封环，刷式密封环的外径设有向内或向外的锥度，并与内径有同样锥度的弹性环6相接触配合；工作中，刷式密封环和弹性环6作为一个整体被挡环9轴向压紧，紧固螺钉7将挡环法兰边91和定子8连接，提供轴向紧固力，刷式密封环和弹性环6的锥度面在紧固力的作用下相互楔紧，挡环法兰边91与定子8之间有不超过15mm的轴向间隙。
所述刷式密封环与定子档边81接触配合，且与挡环9有不小于5mm的轴向间隙；同时弹性环6与挡环9接触配合，且与定子档边81有不小于5mm的轴向间隙。
所述刷式密封环与挡环9接触配合，且与定子档边81有不小于5mm的轴向间隙；同时弹性环6与定子档边81接触配合，且与挡环9有不小于5mm的轴向间隙。
所述刷丝束3与转子5之间的径向间隙在紧固螺钉7的不同的预紧力下会发生不超过0.5mm的变化。
所述前挡板1、后挡板2及弹性环6的材料分别为45#钢，40Cr和1Cr13。
本发明的工作原理为：刷式密封环和弹性环6的锥度面在紧固螺钉7提供的紧固力的作用下相互楔紧，进一步拧紧所述紧固螺钉7使弹性环6向外胀大或缩小，刷式密封环向内缩小或胀大，预紧力的大小决定了刷式密封环向内缩小或胀大的程度，进一步决定了刷丝束3与转子5之间的径向间隙，从而起到减小泄露，提高刷式密封使用寿命的作用。
Claims (4)
1.一种可调径向间隙的刷式密封结构，包括刷丝束(3)，刷丝束(3)的外径根部通过熔焊工艺与前挡板(1)、后挡板(2)连接成一体，组成刷式密封环，其特征在于：刷式密封环的外径设有向内的锥度，并与内径有同样锥度的弹性环(6)相接触配合；工作中，刷式密封环和弹性环(6)作为一个整体被挡环(9)轴向压紧，紧固螺钉(7)将挡环法兰边(91)和定子(8)连接，提供轴向紧固力，刷式密封环和弹性环(6)的锥度面在紧固力的作用下相互楔紧，挡环法兰边(91)与定子(8)之间有不超过15mm的轴向间隙。
2.根据权利要求1所述的一种可调径向间隙的刷式密封结构，其特征在于：所述刷式密封环与定子档边(81)接触配合，且与挡环(9)有不小于5mm的轴向间隙；同时弹性环(6)与挡环(9)接触配合，且与定子档边(81)有不小于5mm的轴向间隙。
3.根据权利要求1所述的一种可调径向间隙的刷式密封结构，其特征在于：所述刷丝束(3)与转子(5)之间的径向间隙在紧固螺钉(7)的不同的预紧力下会发生不超过0.5mm的变化。
4.根据权利要求1所述的一种可调径向间隙的刷式密封结构，其特征在于：所述前挡板(1)、后挡板(2)及弹性环(6)的材料分别为45#钢，40Cr和1Cr13。
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