CN104454031A - 一种迷宫密封和刷式密封结构的复合密封结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种迷宫密封和刷式密封结构的复合密封，主要由迷宫密封平齿、前挡板、后挡板和刷丝束组成，刷束由前挡板和后挡板通过熔焊固定夹紧形成一个刷环，刷丝沿转子转动方向呈40～55°倾角，平齿迷宫密封中间位置的两个迷宫齿由单环刷式密封来代替，刷丝束后挡板保护高度处根部后侧存在一个半径不超过刷束厚度的三分之一的倒圆角r，迷宫密封平齿齿顶与转子之间的间隙范围在0.15～0.30mm之间。本发明泄漏量要明显小于普通平齿迷宫密封结构，刷束与转子的摩擦及磨损要小于普通的刷式密封结构，克服了转子表面过度磨损导致泄露不断增大的问题，提高了刷式密封的可靠性和使用寿命。
Description
技术领域：
本发明涉及航空发动机、汽轮机和燃气轮机等叶轮机械密封装置领域，具体地说是一种迷宫密封和刷式密封结构的复合密封结构。
背景技术：
为提高发动机的推重比和可靠性，保证其高效运转，研究人员在发动机的基本布局和结构改进方面做了大量的工作，使得发动机的整机性能大大提高，同时，采用高效的密封装置来减小级间泄漏和摩擦热也能有效提高发动机的工作效率和推力，自上世纪80年代开始，刷式密封技术已广泛地应用于航空发动机等旋转机械，与传统的迷宫密封相比其具有更好的密封性能和稳定性，另外，刷式密封维护工艺简单，工作寿命长性能稳定、结构小重量轻，保证了军用发动机的工作要求，不同密封结构混合应用于燃气轮机等旋转机械的轴封可以改善密封性能和可靠性，采用刷式密封来代替平齿迷宫密封中间位置的一个迷宫齿,可以考虑将迷宫密封和刷式密封混合应用于燃气轮机等旋转机械的轴封，采用刷式密封来代替平齿迷宫密封中间位置的一个迷宫齿，迷宫齿增加了承受压降的能力，减轻了刷封吹闭效应和磨损，以改善密封性能和可靠性。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是在已有迷宫密封的基础上，提供一种可降低泄漏量，降低刷束与转子表面磨损的一种迷宫密封和刷式密封结构的复合密封，减少刷束下半部分下游区域刷丝与转子之间的碰磨。
本发明的技术方案是：一种迷宫密封和刷式密封结构的复合密封结构，包括迷宫密封平齿，其中，密封结构两侧中间位置的两个迷宫密封平齿由单环刷式密封来代替，单环刷式密封的刷丝束由前挡板和后挡板固定，刷丝束采用高性能焊接在迷宫密封的内孔形成一个刷环，刷丝束沿转子转动方向呈一定角度，刷丝束外径靠近后挡板处后侧存在一个倒圆角r。
所述倒圆角r半径不超过刷丝束厚度的三分之一。
所述刷丝束排列沿转子旋转方向倾斜40～55°倾角。
迷宫密封平齿齿顶与转子之间的间隙范围在0.15～0.30mm之间。
本发明具有如下有益效果：发明所述密封结构的泄漏量要明显小于普通平齿迷宫密封结构，相对于阶梯齿迷宫密封更易于轴向安装，刷束与转子的摩擦及磨损要小于普通的刷式密封结构，克服了转子表面过度磨损导致泄露不断增大的问题，提高了刷式密封的可靠性和使用寿命。
附图说明：
图1为本发明结构示意图；
图2为附图1的局部放大图；
图3为附图2的局部放大图；
图4为刷丝束的正视图。
图中1-迷宫密封平齿，2-前挡板，3-倒圆角r，4-刷丝束，5-后挡板，6-转子。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步说明：
由图1结合图2～图4所示，一种迷宫密封和刷式密封结构的复合密封结构，包括迷宫密封平齿1，其中，密封结构两侧中间位置的两个迷宫密封平齿1由单环刷式密封来代替，刷式密封的泄漏量只有迷宫密封的5％～10％，并且发动机的发热率减少0.2％～0.6％，并且提高了转子系统的稳定性，同时克服了迷宫密封因转子的径向跳动或者热膨胀会引起磨损的问题，单环刷式密封的刷丝束4由前挡板2和后挡板5固定，刷丝束4采用高性能焊接在迷宫密封的内孔形成一个刷环，刷丝束4沿转子6转动方向呈一定角度，刷丝束4外径靠近后挡板5处后侧存在一个倒圆角r3，，当带压力的燃气作用于刷丝束4正面时，刷丝束产生一定的变形，倒园角r3保证刷丝束4在变形的时候减少对转子6产生磨损。
所述倒圆角r3半径不超过刷丝束4厚度的三分之一，即可保证密封性能还可以保证刷丝束4不磨损转子6。
所述刷丝束4排列沿转子6旋转方向倾斜40～55°倾角，刷式密封刷丝沿转子的旋转方向有一定倾角，能吸收转子的径向位移，保证在接触时刷丝自由端受力最小，转子、气流的振动和扰动可以使刷丝恢复原状态，保持较低的泄漏量，不会出现永久性的损伤。
迷宫密封平齿1齿顶与转子6之间的间隙范围在0.15～0.30mm之间，将卸掉大部分燃气压力，以减轻刷丝束4的密封压力。
Claims (4)
1.一种迷宫密封和刷式密封结构的复合密封结构，包括迷宫密封平齿(1)，其特征在于：其中，密封结构两侧中间位置的两个迷宫密封平齿(1)由单环刷式密封来代替，单环刷式密封的刷丝束(4)由前挡板(2)和后挡板(5)固定，刷丝束(4)采用高性能焊接在迷宫密封的内孔形成一个刷环，刷丝束(4)沿转子(6)转动方向呈一定角度，刷丝束(4)外径靠近后挡板(5)处后侧存在一个倒圆角r(3)。
2.根据权利要求1所述的一种迷宫密封和刷式密封结构的复合密封结构，其特征在于：所述倒圆角r(3)半径不超过刷丝束(4)厚度的三分之一。
3.根据权利要求1所述的一种迷宫密封和刷式密封结构的复合密封结构，其特征在于：所述刷丝束(4)排列沿转子(6)旋转方向倾斜40～55°倾角。
4.根据权利要求1所述的一种迷宫密封和刷式密封结构的复合密封结构，其特征在于：迷宫密封平齿(1)齿顶与转子(6)之间的间隙范围在0.15～0.30mm之间。
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