CN113090339B - 基于磁吸效应的主动间隙控制刷式密封结构 - Google Patents

基于磁吸效应的主动间隙控制刷式密封结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于磁吸效应的主动间隙控制刷式密封结构，包括：内机匣、外机匣、刷式密封件、电磁铁、永磁铁、电涡流传感器、电涡流传感器前置器和线性电流放大器，其中，刷式密封件配合安装于内机匣内，外机匣设置于内机匣的外周，电磁铁和永磁铁一一对应，分别沿外机匣的内周和内机匣的外周均匀布设，且电涡流传感器的一端与刷式密封件外周连接，电涡流传感器、电涡流传感器前置器和线性电流放大器依次连接后与电磁铁的线圈连接。该刷式密封结构，可根据电涡流传感器随与转子间隙变化而产生的变化的电流，向电磁铁中的线圈通入相应电流，来改变电磁铁的磁吸力，从而产生一个合力，拉动刷式密封件，实现刷式密封件与转子的自同心。

Description

基于磁吸效应的主动间隙控制刷式密封结构
技术领域
本发明涉及一种应用于旋转机械中的密封结构，特别提供了一种基于磁吸效应的主动间隙控制刷式密封结构。
背景技术
刷式密封广泛应用于航空发动机、汽轮机、压缩机等透平机械，其由前挡板、刷丝束、后挡板组成。刷式密封作为一种柔性接触式动密封，其刷丝可以在转子发生偏心时随着转子一同运动，这使得刷式密封的泄漏量只有传统迷宫密封的1/5~1/10，目前刷式密封正在逐渐取代传统的迷宫密封。其在允许动静子间瞬态不同心的同时可以保持优良的密封能力，既可提高机组效率，又不易使转子失稳，是现代先进透平机械发展的关键技术之一，此外，刷式密封的刷丝与转子轴形成柔性接触，可改善转子系统的振动特性，保证机组运行的安全性。
发动机有多种工作状态，发动机转子在工作状态变化时会发生偏心涡动，转子的偏心使转子与刷式密封在跳动方向上接触力增大，接触力的增大将导致刷丝与转子的摩擦力增大以及刷丝的变形量增大，刷丝变形量的增大将导致刷丝与后挡板的摩擦力增大，摩擦力的存在使刷丝不能跟随转子自适应跳动，滞后于转子的跳动，形成“滞后效应”，滞后效应的出现使刷丝束与转子间出现较大间隙，将增大气流的泄漏量。同时，刷式密封的转子的大幅度、不规则的振动会导致更大的泄漏量和刷丝颤振、变形、磨损、疲劳断裂等问题，严重时会破坏整个刷式密封结构，进而导致整个刷式密封结构失效。
鉴于此，提出一种基于磁吸效应的主动间隙控制刷式密封结构，以减少气流泄漏量，提升发动机的性能，成为亟待解决的问题。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于磁吸效应的主动间隙控制刷式密封结构，以解决现有刷式密封结构的刷丝密封件不能自适应跟随转子跳动的问题。
本发明提供的技术方案是：基于磁吸效应的主动间隙控制刷式密封结构，包括：内机匣、外机匣、刷式密封件、电磁铁、永磁铁、电涡流传感器、电涡流传感器前置器和线性电流放大器，其中，所述内机匣的内周设置有限位槽，所述刷式密封件配合安装于所述限位槽内，且两者之间连接有弹簧，所述外机匣同心间隔设置于所述内机匣的外周，所述电磁铁和永磁铁分别沿外机匣的内周和内机匣的外周均匀布设，所述电磁铁包括软铁芯和缠绕在所述软铁芯上的线圈，所述软铁芯沿外机匣的径向设置且一端与外机匣固定连接，所述永磁铁沿内机匣的径向与所述电磁铁一一对应设置且一端穿过内机匣后与刷式密封件的外端面固定连接，所述电涡流传感器固定于刷式密封件上，与转子保持间隙且与所述电磁铁一一对应设置，所述电涡流传感器前置器与所述电涡流传感器一一对应连接，用于采集流过所述电涡流传感器内电涡流线圈的电流，所述线性电流放大器与所述电涡流传感器前置器一一对应连接，用于对与之对应的电涡流传感器前置器采集到的电流进行放大并将放大后的电流通入对应的电磁铁的线圈，当转子发生偏心转动时，流过所述电涡流传感器内的电涡流线圈的电流的变化将导致通入电磁铁的电流的变化，进而导致电磁铁的磁吸力的变化，从而产生一个可拉动刷式密封件的合力，实现刷式密封件与转子的自同心。
优选，所述限位槽的切面呈T型。
进一步优选，所述刷式密封件的外端的切面呈T型，所述刷式密封件的左右下端面均通过弹簧与限位槽对应连接，或所述刷式密封件的左右上端面均通过弹簧与限位槽对应连接。
进一步优选，所述电磁铁与外机匣螺纹连接，所述永磁铁与刷式密封件螺纹连接。
进一步优选，一一对应的电磁铁和永磁铁的距离为5~7mm。
进一步优选，所述刷式密封件的内侧包括前挡板、后挡板和刷丝束，所述电涡流传感器固定于所述前挡板或后挡板上。
进一步优选，所述电涡流传感器与转子的间距为1~2mm。
进一步优选，所述电磁铁和永磁铁对应为偶数个。
本发明提供的基于磁吸效应的主动间隙控制刷式密封结构，在刷式密封件上固定设置电涡流传感器，在内机匣与外机匣的周向上对应设置永磁铁和电磁铁，电涡流传感器前置器可采集流过电涡流传感器内的电涡流线圈的电流，其中，所述电流随电涡流传感器与转子之间的距离的增大而减小，随两者距离的减小而增大，当转子发生偏心转动时，流过各个电涡流传感器内电涡流线圈的电流会发生相应变化，根据上述变化的电流来改变与之对应的电磁铁的线圈的电流，可使电磁铁的磁吸力发生变化，从而产生一个合力，拉动刷式密封件，实现刷式密封件与转子的自同心。
本发明提供的基于磁吸效应的主动间隙控制刷式密封结构，结构简单，工作可靠，可根据电涡流传感器随与转子间隙变化而产生的变化的电流，向电磁铁中的线圈通入相应电流，来改变电磁铁对永磁铁的磁吸力，从而产生一个合力，拉动刷式密封件，使刷式密封件朝偏心方向移动，实现刷式密封件与转子的自同心。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为本发明提供的基于磁吸效应的主动间隙控制刷式密封结构的结构示意图；
图2为本发明提供的基于磁吸效应的主动间隙控制刷式密封结构的轴向位置图；
图3为图2中A区的放大图。
具体实施方式
下面将结合具体的实施方案对本发明进行进一步的解释，但并不局限本发明。
如图1至图3所示，本发明提供了一种基于磁吸效应的主动间隙控制刷式密封结构，包括：内机匣1、外机匣2、刷式密封件3、电磁铁4、永磁铁5、电涡流传感器6、电涡流传感器前置器和线性电流放大器，其中，所述内机匣1的内周设置有限位槽11，所述刷式密封件3配合安装于所述限位槽11内，且两者之间连接有弹簧7，所述外机匣2同心间隔设置于所述内机匣1的外周，所述电磁铁4和永磁铁5分别沿外机匣2的内周和内机匣1的外周均匀布设，所述电磁铁4包括软铁芯41和缠绕在所述软铁芯41上的线圈42，所述线圈优选为铜线圈，所述软铁芯41沿外机匣2的径向设置且一端与外机匣2固定连接，所述永磁铁5沿内机匣1的径向与所述电磁铁4一一对应设置且一端穿过内机匣1后与刷式密封件3的外端面固定连接，所述电涡流传感器6固定于刷式密封件3上，与转子10保持间隙且与所述电磁铁4一一对应设置，所述电涡流传感器前置器与所述电涡流传感器6一一对应连接，用于采集流过所述电涡流传感器6内电涡流线圈的电流，所述线性电流放大器与所述电涡流传感器前置器一一对应连接，用于对与之对应的电涡流传感器前置器采集到的电流进行放大并将放大后的电流通入对应的电磁铁4的线圈42，当转子发生偏心转动时，流过所述电涡流传感器6内的电涡流线圈的电流的变化将导致通入电磁铁4的电流的变化，进而导致电磁铁的磁吸力的变化，从而产生一个可拉动刷式密封件的合力，实现刷式密封件与转子的自同心，其中，所述弹簧的作用是避免刷式密封件与限位槽11的内周接触，弹簧的位置可具体设计，如图3所示，所述限位槽11的切面呈T型，所述刷式密封件3的外端的切面呈T型，所述弹簧设置于所述刷式密封件3的左右下端面，或所述弹簧设置于所述刷式密封件3的左右上端面（图中未示出）。
该基于磁吸效应的主动间隙控制刷式密封结构，在刷式密封件上固定设置电涡流传感器，在内机匣与外机匣的周向上对应设置永磁铁和电磁铁，电涡流传感器前置器可采集流过电涡流传感器内的电涡流线圈的电流，其中，所述电流随电涡流传感器与转子之间的距离的增大而减小，随两者距离的减小而增大，当转子发生偏心转动时，流过各个电涡流传感器内电涡流线圈的电流会发生相应变化，根据上述变化的电流来改变与之对应的电磁铁的线圈的电流，可使电磁铁的磁吸力发生变化，从而产生一个合力，拉动刷式密封件，实现刷式密封件与转子的自同心，具体地：当电涡流传感器与转子之间的距离增大时，流过电涡流线圈的电流减小，采集所述电流并放大后，通入对应的电磁铁的线圈内，产生磁场，电磁铁与永磁铁之间的吸力将减小；当电涡流传感器与转子之间的距离减小时，流过电涡流线圈的电流增大，采集所述电流并放大后，通入对应的电磁铁的线圈内，产生磁场，电磁铁与永磁铁之间的吸力将增大，各个电磁铁的磁吸力将产生一个合力，来拉动刷式密封件，使其与转子快速达到自同心。
作为技术方案的改进，所述电磁铁4与外机匣2螺纹连接，所述永磁铁5与刷式密封件3螺纹连接。
作为技术方案的改进，一一对应的电磁铁4和永磁铁5的距离为5~7mm。
作为技术方案的改进，如图3所示，所述刷式密封件3的内侧包括前挡板31、后挡板32和刷丝束33，所述电涡流传感器6固定于所述前挡板31或后挡板32上，其中，所述电涡流传感器可通过支架与刷式密封件连接，所述支架可与所述刷式密封件螺纹连接。
作为技术方案的改进，所述电涡流传感器6与转子10的间距为1~2mm。
作为技术方案的改进，如图1所示，所述电磁铁4和永磁铁5对应为偶数个，图1给出了电磁铁和永磁铁均为8个的实施例。
上面结合附图对本发明的实施方式做了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (8)

1.基于磁吸效应的主动间隙控制刷式密封结构，其特征在于，包括：内机匣（1）、外机匣（2）、刷式密封件（3）、电磁铁（4）、永磁铁（5）、电涡流传感器（6）、电涡流传感器前置器和线性电流放大器，其中，所述内机匣（1）的内周设置有限位槽（11），所述刷式密封件（3）配合安装于所述限位槽（11）内，且两者之间连接有弹簧（7），所述外机匣（2）同心间隔设置于所述内机匣（1）的外周，所述电磁铁（4）和永磁铁（5）分别沿外机匣（2）的内周和内机匣（1）的外周均匀布设，所述电磁铁（4）包括软铁芯（41）和缠绕在所述软铁芯（41）上的线圈（42），所述软铁芯（41）沿外机匣（2）的径向设置且一端与外机匣（2）固定连接，所述永磁铁（5）沿内机匣（1）的径向与所述电磁铁（4）一一对应设置且一端穿过内机匣（1）后与刷式密封件（3）的外端面固定连接，所述电涡流传感器（6）固定于刷式密封件（3）上，与转子（10）保持间隙且与所述电磁铁（4）一一对应设置，所述电涡流传感器前置器与所述电涡流传感器（6）一一对应连接，用于采集流过所述电涡流传感器（6）内电涡流线圈的电流，所述线性电流放大器与所述电涡流传感器前置器一一对应连接，用于对与之对应的电涡流传感器前置器采集到的电流进行放大并将放大后的电流通入对应的电磁铁（4）的线圈（42），当转子发生偏心转动时，流过所述电涡流传感器（6）内的电涡流线圈的电流的变化将导致通入电磁铁（4）的电流的变化，进而导致电磁铁的磁吸力的变化，从而产生一个可拉动刷式密封件的合力，实现刷式密封件与转子的自同心。
2.按照权利要求1所述基于磁吸效应的主动间隙控制刷式密封结构，其特征在于：所述限位槽（11）的切面呈T型。
3.按照权利要求2所述基于磁吸效应的主动间隙控制刷式密封结构，其特征在于：所述刷式密封件（3）的外端的切面呈T型，所述刷式密封件（3）的左右下端面均通过弹簧（7）与限位槽（11）对应连接，或所述刷式密封件（3）的左右上端面均通过弹簧（7）与限位槽（11）对应连接。
4.按照权利要求1所述基于磁吸效应的主动间隙控制刷式密封结构，其特征在于：所述电磁铁（4）与外机匣（2）螺纹连接，所述永磁铁（5）与刷式密封件（3）螺纹连接。
5.按照权利要求1所述基于磁吸效应的主动间隙控制刷式密封结构，其特征在于：一一对应的电磁铁（4）和永磁铁（5）的距离为5~7mm。
6.按照权利要求1所述基于磁吸效应的主动间隙控制刷式密封结构，其特征在于：所述刷式密封件（3）的内侧包括前挡板（31）、后挡板（32）和刷丝束（33），所述电涡流传感器（6）固定于所述前挡板（31）或后挡板（32）上。
7.按照权利要求1所述基于磁吸效应的主动间隙控制刷式密封结构，其特征在于：所述电涡流传感器（6）与转子（10）的间距为1~2mm。
8.按照权利要求1所述基于磁吸效应的主动间隙控制刷式密封结构，其特征在于：所述电磁铁（4）和永磁铁（5）对应为偶数个。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023222230A1 (en) * 2022-05-19 2023-11-23 Abb Schweiz Ag Modular sealing system and an electric motor with such a modular sealing system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101936195A (zh) * 2009-06-26 2011-01-05 通用电气公司 磁性刷密封件系统
CN102022141A (zh) * 2009-09-17 2011-04-20 通用电气公司 用于提供磁性密封的系统、方法和装置
CN107939974A (zh) * 2017-11-28 2018-04-20 沈阳航空航天大学 一种可调式磁阻尼抑颤刷式密封结构
CN109555564A (zh) * 2019-01-25 2019-04-02 沈阳航空航天大学 含磁铁可调节刷丝束与转子面径向间隙的刷式密封结构

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6910857B2 (en) * 2002-12-26 2005-06-28 United Technologies Corporation Seal
DE102009023061A1 (de) * 2009-05-28 2010-12-02 Mtu Aero Engines Gmbh Spaltkontrollsystem, Strömungsmaschine und Verfahren zum Einstellen eines Laufspalts zwischen einem Rotor und einer Ummantelung einer Strömungsmaschine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101936195A (zh) * 2009-06-26 2011-01-05 通用电气公司 磁性刷密封件系统
CN102022141A (zh) * 2009-09-17 2011-04-20 通用电气公司 用于提供磁性密封的系统、方法和装置
CN107939974A (zh) * 2017-11-28 2018-04-20 沈阳航空航天大学 一种可调式磁阻尼抑颤刷式密封结构
CN109555564A (zh) * 2019-01-25 2019-04-02 沈阳航空航天大学 含磁铁可调节刷丝束与转子面径向间隙的刷式密封结构

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