CN106677835A - 一种新型工业型燃气轮机刷子气封及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种新型工业型燃气轮机刷子气封有两个直立圆环形状的对称承压板在其顶端焊接组成；承压板主体的中间设置有紧密均匀排列的刷丝束；承压板主体的顶端设置有凹陷的冷却槽主体；承压板主体中间的上部一侧设置有导流片；该一种新型工业型燃气轮机刷子气封，有效降低厂家的生产成本；且由于采用刷丝束与承压板和导流片为整体焊接的方式，有效控制了刷子气封在焊接过程中，因为焊接部件太薄而引起的焊接变形，同时也增加了刷子气封的整体强度；承压板上开设的冷却槽不仅保证了焊接的方便性，并且能够防止高温导致密封件变形失效的问题，从而延长了密封件的使用寿命，同时也避免了部件装配困难而需要二次加工的难题，减少了加工工序。
Description
技术领域
本发明属于燃气轮机密封领域，具体涉及一种新型工业型燃气轮机刷子气封及其制造方法。
背景技术
燃气轮机运行过程中，特别在临界转速附近工况，会产生较大的振动，因此要对燃气轮机内的高温气体进行密封，传统的密封方式为梳齿密封和蜂窝密封，但这种密封方式在燃气轮机转子较大振动时，会与密封齿或蜂窝带产生碰磨，而且这种磨损是永久性的，不可恢复，久而久之容易产生严重的高温气体泄漏。现有的改进方式为采用刷子气封，刷子气封作为一种柔性密封，转子过临界转速时振动加剧，因刷式密封采用的刷丝具有弹性，与转子接触会发生退让。不会立即将刷丝磨损；当燃气轮机转子稳定工作时，高弹性的刷丝束会产生回弹，保持原有形态，起到较好的密封效果。但由于燃气轮机燃烧产生的气体具有高温、腐蚀等特点，则刷子气封属于易损件，需要定期更换，且刷子气封通常在高温下工作，常规的结构容易发生金属蠕变，普通的焊接方式容易造成应力不均，导致刷子汽封在燃气轮机中运行一段时间后变形严重，刷丝断裂脱落等现象，对机组安全性危害大，且维护成本高。
发明内容
为了解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种新型工业型燃气轮机刷子气封；该一种新型工业型燃气轮机刷子气封采用真空电子束焊接工艺，能有效的密封燃气轮机的高温气体以及很好的控制刷丝及挡板因焊接而引起的变形，避免了因变形导致的装配困难而需要二次加工的难题；同时在真空状态下，其能够防止焊接过程中刷丝的氧化，延长了刷丝的寿命；本发明在结构上进行了优化，在前后承压版上开设了气体冷却槽，可以保证在机组运行时，有气流通过冷却槽带走刷丝上积累的热量，加快了部件的散热，延长了刷丝气封的使用寿命，同时简化了结构，将刷丝、导流片与前后承压板全部固定在一套排丝模板上。避免了零部件的加工误差并减小了配合公差，极大地降低了提高了精度，同时简化了加工过程。该燃气轮机透平动叶刷子气封的制造方法简单，易于控制，成品率高，不仅起到了节能降耗的目的，更加延长了密封件的使用寿命。
本发明解决其技术问题所使用的技术方案是：一种新型工业型燃气轮机刷子气封，包括：承压板主体，导流片，刷丝束，冷却槽主体；一种新型工业型燃气轮机刷子气封有两个直立圆环形状的对称承压板在其顶端焊接组成；承压板主体的中间设置有紧密均匀排列的刷丝束；承压板主体的顶端设置有凹陷的冷却槽主体；承压板主体中间的上部一侧设置有导流片。
一种新型工业型燃气轮机刷子气封其制造方法步骤为：
步骤1)制备圆环形状的承压板、导流片、裁齐刷丝束；
步骤2)装夹定位；将前后两个单个的承压板，导流片、刷丝束通过排丝模板装夹固定，保证虽有刷丝束对齐，锁紧模板，找正焊接点。
步骤3)焊接：将装夹好的排丝模板置于真空焊接腔中，采用真空电子束设备进行焊接真空控制为5×E-4Pa；焊接熔深控制为4±0.5mm。
步骤4)打磨焊接面：将焊接完毕的刷子气封，在冷却槽位置进行打磨，打磨完毕后检测刷丝束，前后承压板及导流片是否全部熔焊在一起；
步骤5)刷子气封精加工，将制备好的刷式汽封放置于切割设备上，根据设计要求，将多出尺寸的刷丝束按要求进行精切割，最终切割完毕后清洗干净。
所述冷却槽宽度为2-10mm，冷却槽深度为4-10mm，前后承压板1均大小结构一致，呈对称布置。
所述导流片厚度为1-4mm，导流片宽度为5-15mm，且必须小于承压板1的宽度。
所述刷丝束的直径为0.002-0.004英寸；刷丝束长度要高出承压板2-5mm；刷丝束排列厚度为0.8-4mm；排列角度为45±5°；排列方向与燃气轮机转子旋转方向一致。
所述承压板、导流片以及冷却槽均通过机械加工的方式获得。
所述刷丝束的材料为高温合金丝、矿物盐丝或有机材料丝；组成刷丝束的单体刷丝的长度通过机械加工的方式获得。
本发明的有益效果为：该一种新型工业型燃气轮机刷子气封，易于根据需要单独加工，在零件损坏报废时，可以根据需要随时更换，同时，前后承压板结构一致，容错率好，避免因为一个部件出错而导致整个产品的报废，有效降低厂家的生产成本；且由于采用刷丝束与承压板和导流片为整体焊接的方式，有效控制了刷子气封在焊接过程中，因为焊接部件太薄而引起的焊接变形，同时也增加了刷子气封的整体强度；承压板上开设的冷却槽不仅保证了焊接的方便性，并且能够防止高温导致密封件变形失效的问题，从而延长了密封件的使用寿命，同时也避免了部件装配困难而需要二次加工的难题，减少了加工工序。导流片的规格可以根据刷子气封的使用环境需求而单独制造；既保证了刷丝束在受热时有足够的自由膨胀空间，并且可以保证气流流向及均匀性，同时也起到了保护刷丝束的作用；刷丝束长出承压板一定高度，不仅可以减小燃气轮机转子与刷子气封之间的间隙，起到更好的密封效果，同时也能够在转子振动较大时，吸收转子的径向位移，避免转子碰伤气封。同时，所有部件的焊接方式均采用真空电子束一次焊接成型，焊接精度高，受热均匀，变形量小，防止氧化腐蚀。
附图说明
图1为本发明一种新型工业型燃气轮机刷子气封的侧视结构原理示意图；
图2为本发明一种新型工业型燃气轮机刷子气封的剖面结构原理示意图；
图中1.承压板，2.导流片，3.刷丝束，4冷却槽。
具体实施方式
一种新型工业型燃气轮机刷子气封，包括：承压板主体1，导流片2，刷丝束3，冷却槽主体4；一种新型工业型燃气轮机刷子气封有两个直立圆环形状的对称承压板在其顶端焊接组成；承压板主体1的中间设置有紧密均匀排列的刷丝束3；承压板主体1的顶端设置有凹陷的冷却槽4主体；承压板主体1中间的上部一侧设置有导流片2。
一种新型工业型燃气轮机刷子气封,其制造方法步骤为：
步骤1)制备圆环形状的承压板、导流片、裁齐刷丝束；
步骤2)装夹定位；将前后两个单个的承压板，导流片、刷丝束通过排丝模板装夹固定，保证虽有刷丝束对齐，锁紧模板，找正焊接点。
步骤3)焊接：将装夹好的排丝模板置于真空焊接腔中，采用真空电子束设备进行焊接真空控制为5×E-4Pa；焊接熔深控制为4±0.5mm。
步骤4)打磨焊接面：将焊接完毕的刷子气封，在冷却槽位置进行打磨，打磨完毕后检测刷丝束，前后承压板及导流片是否全部熔焊在一起；
步骤5)刷子气封精加工，将制备好的刷式汽封放置于切割设备上，根据设计要求，将多出尺寸的刷丝束按要求进行精切割，最终切割完毕后清洗干净。
所述冷却槽4宽度为2-10mm，冷却槽4深度为4-10mm，前后承压板均大小结构一致，呈对称布置。
所述导流片2厚度为1-4mm，导流片2宽度为5-15mm，且必须小于承压板的宽度。
所述刷丝束3的直径为0.002-0.004英寸；刷丝束3长度要高出承压板2-5mm；刷丝束3排列厚度为0.8-4mm；排列角度为45±5°；排列方向与燃气轮机转子旋转方向一致。
所述承压板、导流片2以及冷却槽4均通过机械加工的方式获得。
所述刷丝束3的材料为高温合金丝、矿物盐丝或有机材料丝；组成刷丝束3的单体刷丝的长度通过机械加工的方式获得。
Claims (7)
1.一种新型工业型燃气轮机刷子气封，包括：承压板主体(1)，导流片(2)，刷丝束(3)，冷却槽主体(4)；其特征是:一种新型工业型燃气轮机刷子气封有两个直立圆环形状的对称承压板在其顶端焊接组成；承压板主体(1)的中间设置有紧密均匀排列的刷丝束(3)；承压板主体(1)的顶端设置有凹陷的冷却槽(4)主体；承压板主体(1)中间的上部一侧设置有导流片(2)。
2.根据权利要求1所述的一种新型工业型燃气轮机刷子气封,其制造方法步骤特征为：
步骤1)制备圆环形状的承压板、导流片(2)、裁齐刷丝束(3)；
步骤2)装夹定位；将前后两个单个的承压板，导流片(2)、刷丝束(3)通过排丝模板装夹固定，保证虽有刷丝束(3)对齐，锁紧模板，找正焊接点。
步骤3)焊接：将装夹好的排丝模板置于真空焊接腔中，采用真空电子束设备进行焊接真空控制为5×E-4Pa；焊接熔深控制为4±0.5mm。
步骤4)打磨焊接面：将焊接完毕的刷子气封，在冷却槽位置进行打磨，打磨完毕后检测刷丝束，前后承压板及导流片是否全部熔焊在一起；
步骤5)刷子气封精加工，将制备好的刷式汽封放置于切割设备上，根据设计要求，将多出尺寸的刷丝束按要求进行精切割，最终切割完毕后清洗干净。
3.根据权利要求1所述的一种新型工业型燃气轮机刷子气封,其特征是:所述冷却槽(4)宽度为2-10mm，冷却槽(4)深度为4-10mm，前后承压板均大小结构一致，呈对称布置。
4.根据权利要求1所述的一种新型工业型燃气轮机刷子气封,其特征是:所述导流片(2)厚度为1-4mm，导流片(2)宽度为5-15mm，且必须小于承压板的宽度。
5.根据权利要求1所述的一种新型工业型燃气轮机刷子气封,其特征是:所述刷丝束(3)的直径为0.002-0.004英寸；刷丝束(3)长度要高出承压板2-5mm；刷丝束(3)排列厚度为0.8-4mm；排列角度为45±5°；排列方向与燃气轮机转子旋转方向一致。
6.根据权利要求1所述的一种新型工业型燃气轮机刷子气封,其特征是:所述承压板、导流片(2)以及冷却槽(4)均通过机械加工的方式获得。
7.根据权利要求1所述的一种新型工业型燃气轮机刷子气封,其特征是:所述刷丝束(3)的材料为高温合金丝、矿物盐丝或有机材料丝；组成刷丝束(3)的单体刷丝的长度通过机械加工的方式获得。
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