CN104896100A - 一种降低预旋抑制气流失稳力的反旋流梳齿密封结构 - Google Patents

一种降低预旋抑制气流失稳力的反旋流梳齿密封结构 Download PDF

Info

Publication number
CN104896100A
CN104896100A CN201510270760.9A CN201510270760A CN104896100A CN 104896100 A CN104896100 A CN 104896100A CN 201510270760 A CN201510270760 A CN 201510270760A CN 104896100 A CN104896100 A CN 104896100A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sealing
seal
rotor
sealing body
comb tooth
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510270760.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104896100B (zh
Inventor
赵欢
孙丹
王双
艾延廷
王克明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenyang Aerospace University
Original Assignee
Shenyang Aerospace University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenyang Aerospace University filed Critical Shenyang Aerospace University
Priority to CN201510270760.9A priority Critical patent/CN104896100B/zh
Publication of CN104896100A publication Critical patent/CN104896100A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104896100B publication Critical patent/CN104896100B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/40—Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/164—Sealings between relatively-moving surfaces the sealing action depending on movements; pressure difference, temperature or presence of leaking fluid

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)

Abstract

一种降低预旋抑制气流失稳力的反旋流梳齿密封结构,包括转子，密封体和斜气孔。密封体设置在转子的外圈，密封体靠近转子的一侧设有密封齿，密封体上设有与汽缸导向孔相通的斜气孔。斜气孔轴线方向与密封体轴向夹角范围为60°—75°，斜气孔周向均匀分布在密封体上，相邻斜气孔的间距为50—60mm，斜气孔设置靠近密封高压侧，其入口压力大于密封入口压力。本发明通过气缸导向孔及斜气孔导入的流体流向密封高压侧，对密封腔内原有的流体起到了反旋流的作用，降低了泄漏量及周向速度，进而减小了密封的交叉刚度，有助于提高密封的稳定性，进而提高旋转机械的转子稳定性。

Description

一种降低预旋抑制气流失稳力的反旋流梳齿密封结构
技术领域：本发明涉及一种应用于旋转机械中的密封结构，尤其涉及一种降低预旋抑制气流失稳力的反旋流梳齿密封结构。
背景技术：密封件是航空发动机、汽轮机、压缩机等旋转机械的关键部件，在抑制旋转机械流体泄漏的同时还会产生气流失稳力，影响转子稳定性。随着旋转机械工作介质参数的不断提高，由密封气流力所引起的气流失稳问题越来越突出。
研究表明，密封气流失稳主要是由密封内流体的周向速度产生的交叉刚度引起的。密封内流体的周向速度主要由以下两个方面产生：一是在进入密封前的流体具有较大入口预旋速度；二是密封内流体在旋转转子的粘性摩擦带动下产生周向流动。流体在密封间隙的周向流动，使得密封间隙流体周向压力不均匀，由不均匀的压力分布产生气流失稳力，进而产生交叉刚度引起密封失稳。
为减小密封气流失稳力，提高密封的稳定性，人们在传统迷宫密封的基础上，通过改变密封本身的结构提出了多种密封结构。1982年，Von Pragenau通过改变密封内周向表面的粗糙程度来降低密封内流体的周向流速，提出了蜂窝密封结构。鉴于蜂窝密封加工工艺复杂等因素，国外学者提出了与蜂窝密封结构相似，具有圆柱孔的孔型密封结构。1991年美国德克萨斯A&M大学透平机械实验室的Vance和Shultz研发了袋型密封。上述密封形式虽然机理不完全相同，但本质上都属于通过改变密封内部结构的粗糙程度，增加流体通过周向腔室的阻力，减小密封内流体的周向流动速度，进而减小密封交叉刚度，以达到增加转子稳定性的目的。上述通过增加密封内部结构周向粗糙程度的密封形式对降低密封周向流速效果很小，在密封进出口压比较小时适用。随着旋转机械工作介质参数的不断提高，密封进出口压比逐渐增大，传统密封在旋转机械工作介质高参数工作条件下的密封气流失稳问题难以解决。
发明内容：本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提出一种降低预旋抑制气流失稳力的反旋流梳齿密封结构。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种降低预旋抑制气流失稳力的反旋流梳齿密封结构,包括转子，密封体和斜气孔。密封体设置在转子的外圈，密封体靠近转子的一侧设有密封齿，密封体上设有与汽缸导向孔相通的斜气孔。斜气孔轴线方向与密封体轴向夹角范围为60°—75°，斜气孔周向均匀分布在密封体上，相邻斜气孔的间距为50—60mm，斜气孔设置靠近密封高压侧，其入口压力大于密封入口压力。
优选的，所述的斜气孔直径范围为6—8mm。
本发明提出的一种降低预旋减小气流失稳力的反旋流梳齿密封，其主要优点如下：
1、结构简单，不改变传统梳齿密封的内部结构，只在传统梳齿周向均匀设置等径斜气孔；
2、在密封周向设置斜气孔结构，通过斜气孔向密封内导入与转子转动方向相反的流体，可有效降低密封的周向速度；
3、反旋流梳齿结构可有效降低密封的泄漏量、交叉刚度，增加密封的主阻尼，改善密封的稳定性，提高航空发动机、汽轮机、压缩机等旋转机械的转子稳定性。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图。
图2是本图1的A-A剖视图。
图3是本发明的工作原理图。
图中，1为斜气孔，2为密封体，3为密封齿，5为T型肩部，6为转子，7为气缸导向孔。
具体实施方式：
如图1和图2所示：一种降低预旋抑制气流失稳力的反旋流梳齿密封结构,包括转子6，密封体2和斜气孔1。密封体2设置在转子6的外圈，密封体2靠近转子6的一侧设有密封齿3，密封体2上设有与汽缸导向孔7相通的斜气孔1。斜气孔1轴线方向与密封体轴向夹角α范围为60°—75°，斜气孔1周向均匀分布在密封体2上，相邻斜气孔1的间距为50—60mm，斜气孔1设置靠近密封高压侧(A侧)，其入口压力大于密封入口压力，另一侧为低压侧(B侧)。所述的斜气孔直径范围h为6—8mm。旋转机械中气体进入密封腔内有预旋速度，通过气缸导向孔7及斜气孔1导入的流体流向密封高压侧，对密封腔内原有的流体起到了反旋流的作用，降低了泄漏量及周向速度，进而减小了密封的交叉刚度，有助于提高密封的稳定性，进而提高旋转机械的转子稳定性，密封块材料为普通的45钢、GCr15等材料。

Claims (2)

1.一种降低预旋抑制气流失稳力的反旋流梳齿密封结构,其特征在于：包括转子，密封体和斜气孔；密封体设置在转子的外圈，密封体靠近转子的一侧设有密封齿，密封体上设有与汽缸导向孔相通的斜气孔，斜气孔轴线方向与密封体轴向夹角范围为60°—75°，斜气孔周向均匀分布在密封体上，相邻斜气孔的间距为50—60mm，斜气孔设置靠近密封高压侧，其入口压力大于密封入口压力。
2.如权利要求1所述的一种降低预旋抑制气流失稳力的反旋流梳齿密封结构，其特征在于：所述的斜气孔直径范围为6—8mm。
CN201510270760.9A 2015-05-25 2015-05-25 一种降低预旋抑制气流失稳力的反旋流梳齿密封结构 Expired - Fee Related CN104896100B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510270760.9A CN104896100B (zh) 2015-05-25 2015-05-25 一种降低预旋抑制气流失稳力的反旋流梳齿密封结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510270760.9A CN104896100B (zh) 2015-05-25 2015-05-25 一种降低预旋抑制气流失稳力的反旋流梳齿密封结构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104896100A true CN104896100A (zh) 2015-09-09
CN104896100B CN104896100B (zh) 2017-06-13

Family

ID=54028954

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510270760.9A Expired - Fee Related CN104896100B (zh) 2015-05-25 2015-05-25 一种降低预旋抑制气流失稳力的反旋流梳齿密封结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104896100B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106949245A (zh) * 2017-03-07 2017-07-14 西安交通大学 一种自止旋收敛型旋转密封结构
WO2020134511A1 (zh) * 2018-12-25 2020-07-02 珠海格力电器股份有限公司 压缩机
CN114738119A (zh) * 2022-04-18 2022-07-12 中国航发沈阳发动机研究所 一种篦齿封严结构
CN115514119A (zh) * 2022-10-19 2022-12-23 中国核动力研究设计院 一种超临界二氧化碳发电系统中的孔状定子结构
CN116696448A (zh) * 2023-06-02 2023-09-05 铁福来装备制造集团股份有限公司 一种封堵煤水瓦斯压风旋流装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4301893A (en) * 1979-07-27 1981-11-24 St Jean Richard P Lantern rings
CN1057504A (zh) * 1990-05-14 1992-01-01 Gec阿尔斯托姆有限公司 减少二次损失的涡轮机级
US5161943A (en) * 1991-03-11 1992-11-10 Dresser-Rand Company, A General Partnership Swirl control labyrinth seal
US20050214112A1 (en) * 2003-12-20 2005-09-29 Rushton Guy J Seal arrangement
US20090297341A1 (en) * 2008-06-02 2009-12-03 General Electric Company Fluidic sealing for turbomachinery
WO2012052740A1 (en) * 2010-10-18 2012-04-26 University Of Durham Sealing device for reducing fluid leakage in turbine apparatus
CN204283504U (zh) * 2014-12-01 2015-04-22 沈阳航空航天大学 一种矩形阻旋栅密封结构

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4301893A (en) * 1979-07-27 1981-11-24 St Jean Richard P Lantern rings
CN1057504A (zh) * 1990-05-14 1992-01-01 Gec阿尔斯托姆有限公司 减少二次损失的涡轮机级
US5161943A (en) * 1991-03-11 1992-11-10 Dresser-Rand Company, A General Partnership Swirl control labyrinth seal
US20050214112A1 (en) * 2003-12-20 2005-09-29 Rushton Guy J Seal arrangement
US20090297341A1 (en) * 2008-06-02 2009-12-03 General Electric Company Fluidic sealing for turbomachinery
WO2012052740A1 (en) * 2010-10-18 2012-04-26 University Of Durham Sealing device for reducing fluid leakage in turbine apparatus
CN204283504U (zh) * 2014-12-01 2015-04-22 沈阳航空航天大学 一种矩形阻旋栅密封结构

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106949245A (zh) * 2017-03-07 2017-07-14 西安交通大学 一种自止旋收敛型旋转密封结构
CN106949245B (zh) * 2017-03-07 2018-04-17 西安交通大学 一种自止旋收敛型旋转密封结构
WO2020134511A1 (zh) * 2018-12-25 2020-07-02 珠海格力电器股份有限公司 压缩机
CN114738119A (zh) * 2022-04-18 2022-07-12 中国航发沈阳发动机研究所 一种篦齿封严结构
CN115514119A (zh) * 2022-10-19 2022-12-23 中国核动力研究设计院 一种超临界二氧化碳发电系统中的孔状定子结构
CN115514119B (zh) * 2022-10-19 2024-01-23 中国核动力研究设计院 一种超临界二氧化碳发电系统中的孔状定子结构
CN116696448A (zh) * 2023-06-02 2023-09-05 铁福来装备制造集团股份有限公司 一种封堵煤水瓦斯压风旋流装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN104896100B (zh) 2017-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104896100A (zh) 一种降低预旋抑制气流失稳力的反旋流梳齿密封结构
CN106949245A (zh) 一种自止旋收敛型旋转密封结构
CN104196751B (zh) 用于压气机/风扇静子封严与吸气控制角区分离结构
EP3047104A1 (en) Fan root endwall contouring
CN113154047A (zh) 基于齿顶小翼结构的自止旋迷宫密封及其加工方法
Jin-bo et al. Performance analysis and selection of a bionic bird wing multi-array spiral groove dry gas seal
CN103133697A (zh) 可双向旋转的燕尾槽端面机械密封结构
WO2022099890A1 (zh) 一种基于周向相对速度的密封结构
CN104963886A (zh) 轴流压气机/风扇转静子径向间隙无泄漏封严结构及方法
CN111043317A (zh) 一种新型动压阻尼密封结构
CN204284449U (zh) 一种圆弧形阻旋栅密封结构
CN204283504U (zh) 一种矩形阻旋栅密封结构
CN107314114A (zh) 一种篦齿密封结构
CN104912604B (zh) 一种具有止旋抑振作用的防旋板结构
CN105156680A (zh) 一种提高封严特性与阻尼特性的新型蜂窝密封结构
CN204284448U (zh) 一种人字形阻旋栅密封结构
JP6167158B2 (ja) シール構造及びターボ機械
CN105134954A (zh) 一种提高封严特性与阻尼特性的新型孔型密封结构
CN214660367U (zh) 用于二氧化碳透平的反旋向螺纹对冲式气封结构
GB2582445A8 (en) Turbine unit for aircraft turbine engine with improved disc-cooling circuit
CN110513484A (zh) 一种带折边阻尼型孔的组合式孔型阻尼密封
CN110080829A (zh) 一种内表面带孔槽的防旋板结构
CN205479338U (zh) 一种膛线四边孔型密封结构
CN211314547U (zh) 一种罗茨泵内轴封之复合唇形密封结构
CN203285990U (zh) 可双向旋转的燕尾槽端面机械密封结构

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170613

Termination date: 20180525

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee