CN108561191A - 一种空心丝刷式密封装置 - Google Patents

一种空心丝刷式密封装置 Download PDF

Info

Publication number
CN108561191A
CN108561191A CN201711470118.0A CN201711470118A CN108561191A CN 108561191 A CN108561191 A CN 108561191A CN 201711470118 A CN201711470118 A CN 201711470118A CN 108561191 A CN108561191 A CN 108561191A
Authority
CN
China
Prior art keywords
air
brush seal
silk
seal installation
air silk
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.)
Pending
Application number
CN201711470118.0A
Other languages
English (en)
Inventor
刘颖
胡海涛
常城
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.)
AECC Sichuan Gas Turbine Research Institute
Original Assignee
AECC Sichuan Gas Turbine Research Institute
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 AECC Sichuan Gas Turbine Research Institute filed Critical AECC Sichuan Gas Turbine Research Institute
Priority to CN201711470118.0A priority Critical patent/CN108561191A/zh
Publication of CN108561191A publication Critical patent/CN108561191A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/02—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
    • F01D11/04—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type using sealing fluid, e.g. steam
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/08—Cooling; Heating; Heat-insulation
    • F01D25/12—Cooling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sealing Devices (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

本发明属于航空发动机设计领域，涉及用于航空发动机、燃气轮机等旋转机械空气和燃气流路的气体封严装置。由前挡板(5)、后挡板(1)和若干空心丝(6)组成，本发明的目的是提供一种具有耐温能力高、低摩擦、低泄漏的刷式密封方案，本方案通过对刷丝采取强制冷却措施、对摩擦面提供气体润滑，能显著提高刷式密封装置的工作能力(使用温度和摩擦线速度)和封严性能。

Description

一种空心丝刷式密封装置
技术领域
本发明属于航空发动机设计领域，涉及用于航空发动机、燃气轮机等旋转机械空气和燃气流路的气体封严装置。
背景技术
英国牛津大学于1990年提出“压力平衡型低滞后效应的刷式密封”的专利设计，通过后挡板的压力平衡腔的设计改善了刷丝的滞后效应。90年代中期，在GE90发动机上已将原高压压气机出口、低压涡轮盘腔中的篦齿密封换装了单级低滞后效应的刷式密封。德国MTU公司在非焊接式(绕固式)刷封，以及刷丝材料方面进行了开创性研究，于1985年申请了一种名为“MTU刷式密封”的专利。同时也创造性的进行了将刷式密封应用于轴承腔封严的研究，并将最新的“MTU刷封”应用于EJ200发动机的主轴及二次流路封严中。但是这些传统意义上的刷式密封结构都存在共同的问题：1)使用温度较低，受限于刷丝材料的耐温能力很难在高压涡轮叶尖、级间等高温空气流路中实际应用；2)刷丝与跑道存在固有的磨损，工作一段时间后由于刷丝和跑道的磨损，泄漏量增大，降低封严效果和使用寿命。
发明内容
本发明的目的：本发明的目的是提供一种具有耐温能力高、低摩擦、低泄漏的刷式密封方案，本方案通过对刷丝采取强制冷却措施、对摩擦面提供气体润滑，能显著提高刷式密封装置的工作能力(使用温度和摩擦线速度)和封严性能。
本发明的技术方案：一种空心丝刷式密封装置，由前挡板(5)、后挡板(1)和若干空心丝(6)组成，层层重叠、沿圆周紧密排列的空心丝(6)被前挡板(5)和后挡板(1)加持在中间。其中所述空心丝刷式密封装置采用卡圈(4)、紧配合或焊接等方式固定在发动机的机匣壳体(3)上。所述空心丝(6)为带有通气孔(9)的细丝，空心丝(6)以一定倾角倾向转轴(7)切向。
所述前挡板(5)是环形结构的壳体，与后挡板(1)焊接或粘结成一体后形成集气腔(10)，所述集气腔(10)外侧开有通气孔(8)，用于将冷气引入集气腔(10)。
所述通气孔(9)与集气腔(10)相贯通。
所述后挡板(1)是环形结构的平板，用于承受轴向气体负荷。
所述防转销(2)用于防止空心丝刷式密封装置周向转动。
本发明的有益效果：空心丝刷式密封的优势在于：通过将冷气引入空心丝(6)内部，对其芯部进行强制冷却；冷气从空心丝(6)内部吹出，对转轴(7)表面进行冷却，降低刷式密封工作温度，提高了刷式密封的使用环境温度范围，继而提高整个密封装置的使用寿命；通过控制冷气从空心丝(6)内部吹出的压力，可以使空心丝(6)和转轴(7)之间形成流体静压气膜，降低空心丝(6)与转轴(7)之间的磨损和摩擦生热，同时降低空气泄漏量。空心丝刷式密封的结构简单，易于实现。采用这种结构对密封装置的加工成本和重量影响很小，但是可以提高刷式密封的使用温度、减少约1％左右的气流泄漏量，从而使发动机的燃油消耗量(SFC)下降1％、直接使用成本0.4～0.6％。空心丝刷式密封不仅可以应用到航空发动机上，而且可以方便的应用于各种旋转或静止的高低压腔之间的密封，具有非常广阔的应用前景
附图说明
图1是本发明空心丝刷式密封结构示意图；
图2是空心丝装夹示意图；
图3是空心丝刷式密封应用位置示意图；
图4是不同引气压力下刷丝端部与跑道之间所形成的流体动压膜示意图；
图5是前挡板结构示意图；
图6是前后挡板组件结构示意图。
其中，1-后挡板、2-防转销、3-机匣壳体、4-卡圈、5-前挡板、6-空心丝、7-转轴、8-引气孔、9-通气孔、10-集气腔。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明：
空心丝刷式密封装置由后挡板(1)、防转销(2)、卡圈(4)、前挡板(5)和空心丝(6)组成(见图1)。空心丝(6)是该密封装置的核心部件(见图2)，从整体上看空心丝(6)是管状的结构，丝心部有中空的小孔，作用是将冷空气通入其中，降低刷丝的工作温度，并在丝端部与转轴接触的地方形成流体静压气膜(见图4)。若干空心丝按照一定的编织密度组成了刷丝组件。当然，在使用的过程中，为了保持刷丝组件的整体刚度，避免空心刷丝因为刚度不足而发生断裂，弯折或者压扁等故障，可以将空心丝和实心刷丝混合排列，具体排列方式可根据实际情况确定。前挡板(5)设计为环状壳体(见图5)，壳体周围开有引气孔(8)，用于将冷空气引入集气腔(10)。后挡板(1)为环形结构挡板，与前挡板(5)通过焊接形成一个整体部件(图6)，并给与刷丝组件夹紧力。整个刷封组件被卡圈(4)轴向固定在发动机壳体上，同时，防转销(2)可以防止刷封组件发生径向转动。工作时，冷空气通过引气孔(8)进入空心丝(6)，流过空心丝(6)的冷气对空心丝(6)进行强制散热，带走空心丝(6)表面的热量，同时冷气吹向转轴(7)表面，并带走转轴(7)表面的热量(冷空气流路示意图见图3)。另外，通过控制冷气从空心丝(6)内部吹出的压力，可以使空心丝(6)和转轴(7)之间形成流体静压气膜，降低空心丝(6)与转轴(7)之间的磨损和摩擦生热，同时降低空气泄漏量。

Claims (5)

1.一种空心丝刷式密封装置，由前挡板(5)、后挡板(1)和若干空心丝(6)组成，其特征在于：层层重叠、沿圆周紧密排列的空心丝(6)被前挡板(5)和后挡板(1)加持在中间；其中所述空心丝刷式密封装置采用卡圈(4)、紧配合或焊接方式固定在发动机的机匣壳体(3)上。
2.根据权利要求1一种空心丝刷式密封装置，其特征在于：所述的所述空心丝(6)为带有通气孔(9)的细丝，空心丝(6)以一定倾角倾向转轴(7)切向。
3.根据权利要求1一种空心丝刷式密封装置，其特征在于：所述前挡板(5)是环形结构的壳体，与后挡板(1)焊接或粘结成一体后形成集气腔(10)，所述集气腔(10)外侧开有引气孔(8)，用于将冷气引入集气腔(10)。
4.根据权利要求1一种空心丝刷式密封装置，其特征在于：所述引气孔(8)与集气腔(10)相贯通。
5.根据权利要求1一种空心丝刷式密封装置，其特征在于：所述后挡板(1)是环形结构的平板。
CN201711470118.0A 2017-12-28 2017-12-28 一种空心丝刷式密封装置 Pending CN108561191A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711470118.0A CN108561191A (zh) 2017-12-28 2017-12-28 一种空心丝刷式密封装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711470118.0A CN108561191A (zh) 2017-12-28 2017-12-28 一种空心丝刷式密封装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108561191A true CN108561191A (zh) 2018-09-21

Family

ID=63530585

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711470118.0A Pending CN108561191A (zh) 2017-12-28 2017-12-28 一种空心丝刷式密封装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108561191A (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5076590A (en) * 1990-11-26 1991-12-31 The United States Of America, As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration High temperature, flexible pressure-actuated, brush seal
US20040026869A1 (en) * 2002-08-06 2004-02-12 United Technologies Corporation Cooling arrangement for brush seal
US20060061040A1 (en) * 2003-03-29 2006-03-23 Richard Nicholson Seal arrangement

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5076590A (en) * 1990-11-26 1991-12-31 The United States Of America, As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration High temperature, flexible pressure-actuated, brush seal
US20040026869A1 (en) * 2002-08-06 2004-02-12 United Technologies Corporation Cooling arrangement for brush seal
US20060061040A1 (en) * 2003-03-29 2006-03-23 Richard Nicholson Seal arrangement

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10352195B2 (en) Non-contacting seals for geared gas turbine engine bearing compartments
JP3607331B2 (ja) 軸流ガスタービン・エンジンのシール構造
CN100590297C (zh) 用于蒸汽涡轮机的膨胀密封条
WO2013125074A1 (ja) ガスタービン
JP2011069280A (ja) 多段ブラシシールを備えた封止機構
JP2017194057A (ja) ガス軸受シール
CA2784940A1 (en) Abradable seal with axial offset
JP2014062544A (ja) ターボ機械ブレード先端インサート
EP2028345A2 (en) Steam turbine
CN101182849A (zh) 磁传动高速涡轮增压机
KR101382309B1 (ko) 터보 차저용 베어링
CN104334833B (zh) 用于喷嘴导向叶片和燃气轮机的密封装置
US11293351B2 (en) Gas turbine engine including seal assembly with abradable coating including magnetic particles embedded in polymer
CN210889435U (zh) 一种压缩机旋转部件间的密封结构
CN110285219B (zh) 一种高效双重零泄漏浮环密封装置
JP2013015120A (ja) ターボチャージャ
CN108561191A (zh) 一种空心丝刷式密封装置
JP5747403B2 (ja) ターボ回転機械及びその運転方法
CN110513484A (zh) 一种带折边阻尼型孔的组合式孔型阻尼密封
CN108952951B (zh) 一种涡轮增压器压力气体平衡系统结构
US10443443B2 (en) Non-contacting seals for geared gas turbine engine bearing compartments
KR102240987B1 (ko) 베어링 장치 및 회전기계
KR101532439B1 (ko) 배기 가스 터보 과급기용 스러스트 베어링 시일
US20210348523A1 (en) Reduced radial clearance seal system
CN208907372U (zh) 一种涡轮增压器压气端的密封结构

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180921