CN114635757A - 转子密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转子密封装置。该转子密封装置包括：转子、壳体和密封组件，转子具有径向方向的转子端面，壳体设有壳体开孔，转子穿设于壳体开孔，密封组件固定于壳体，密封组件具有密封刷丝，密封刷丝的自由端与转子端面接触且密封配合，密封刷丝在转子端面上的投影沿转子的径向方向延伸，且密封刷丝与转子的转子轴线夹角的取值范围为10°～80°。根据本发明实施例的转子密封装置，密封刷丝在转子的轴向方向倾斜，密封刷丝在转子周向不存在倾斜，在转子正转和反转时均可保证密封刷丝的自由端在转子端面上正常滑动，从而有利于提升转子密封装置的适用范围，转子密封装置可满足具有双向转动状态转子的密封。

Description

转子密封装置

技术领域

本发明涉及转子密封装置技术领域，具体而言，涉及一种转子密封装置。

背景技术

刷式密封是航空发动机、燃气轮机和汽轮机等透平机械的一种气路密封结构。在相关技术中，刷式密封中的密封刷丝一般采用周向倾斜式设计，并通过焊接或夹紧的方法使密封刷丝的倾斜角度固定，其制造成本较高，密封刷丝倾斜方向如图1和图2所示，与密封刷丝34’尖端对摩的跑道表面为转子的外圆柱面，密封刷丝34’与刷条35’位于同一平面内,周向倾斜的密封刷丝34’要求转子的旋转方向P与刷丝倾斜的方向相同，不允许转子反向旋转，导致刷式密封的应用受限。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明提出一种转子密封装置，可满足具有双向转动状态转子的密封。

根据本发明实施例的转子密封装置，包括：转子，所述转子具有径向方向的转子端面；壳体，所述壳体设有壳体开孔，所述转子穿设于所述壳体开孔；密封组件，所述密封组件固定于所述壳体，所述密封组件具有密封刷丝，所述密封刷丝的自由端与所述转子端面接触且密封配合，所述密封刷丝在所述转子端面上的投影沿所述转子的径向方向延伸，且所述密封刷丝与所述转子的转子轴线夹角的取值范围为10°～80°。

根据本发明实施例的转子密封装置，密封刷丝在转子的轴向方向倾斜，密封刷丝在转子周向不存在倾斜，在转子正转和反转时均可保证密封刷丝的自由端在转子端面上正常滑动，从而有利于提升转子密封装置的适用范围，转子密封装置可满足具有双向转动状态转子的密封。

根据本发明的一些实施例，所述密封刷丝的靠近所述转子端面的自由端比所述密封刷丝的远离所述转子端面的固定端更加靠近或更加远离所述转子轴线。

根据本发明的一些实施例，所述密封组件还包括：第一挡板、第二挡板、紧固件和刷条，所述第一挡板和所述第二挡板通过所述紧固件与所述壳体固定，所述第一挡板和所述第二挡板共同限定出相互连通的刷条固定腔和刷丝导向腔，所述刷条固定在所述刷条固定腔内，所述密封刷丝部分地设于所述刷丝导向腔内，且所述密封刷丝的固定端与所述刷条固定，所述密封刷丝的自由端从所述刷丝导向腔远离所述刷条的一侧伸出。

进一步地，所述密封刷丝和所述刷条均环绕所述转子轴线整圈布置。

进一步地，所述密封刷丝与所述刷条垂直。

进一步地，所述密封刷丝的自由端位于同一刷丝端面内，与所述密封刷丝密封配合的所述转子端面与所述刷丝端面共面。

根据本发明的一些实施例，所述转子端面与所述密封刷丝密封配合处设置有耐磨涂层。

根据本发明的一些实施例，所述转子端面形成于与所述转子一体的环形凸起，或形成于套设于所述转子的轴套，或构造为所述转子的轴肩平面，或构造为所述转子一端的端面。

根据本发明的一些实施例，所述壳体具有壳体内侧面和壳体外侧面，所述壳体内侧面朝向空间的介质压力大于所述壳体外侧面朝向空间的介质压力，所述密封组件固定于所述壳体内侧面或所述壳体外侧面。

进一步地，所述的转子密封装置还包括挡油盘，所述挡油盘与所述转子固定，所述挡油盘位于所述壳体内侧面一侧，所述密封组件固定于所述壳体外侧面，所述挡油盘与所述壳体之间以及所述壳体与所述转子之间形成迷宫密封结构。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是现有技术中密封刷丝和刷条的示意图；

图2是图1在A-A处的截面图；

图3是根据本发明实施例的转子密封装置的结构示意图；

图4是图3在密封组件处的放大图；

图5是根据本发明另一实施例的转子密封装置的结构示意图；

图6是根据本发明实施例的密封刷丝和刷条在生产时的结构示意图；

图7是图6在B-B处的截面图；

图8是根据本发明实施例的密封刷丝和刷条在使用时的结构示意图；

图9是图8在C-C处的截面图；

图10是根据本发明再一实施例的转子密封装置的结构示意图。

附图标记：

转子1、轴套11b、环形凸起11c、转子端面12、耐磨涂层123、壳体2、密封组件3、第一挡板31、第二挡板32、紧固件33、密封刷丝34、刷条35、第二紧固件36、挡油盘4、迷宫密封结构5、第一间隙51、第二间隙52、第三间隙53、第四间隙54、第五间隙55、转子密封装置10。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合图3-图10详细描述根据本发明实施例的转子密封装置10。

参照图3-图5所示，转子密封装置10包括：转子1、壳体2和密封组件3，其中：

转子1具有径向方向的转子端面12，转子端面12的至少一部分可环绕转子的转子轴线a。壳体2设有壳体开孔，转子1穿设于壳体开孔，转子1可与壳体开孔间隙配合，转子1可绕转子轴线a在壳体开孔内转动。

密封组件3固定于壳体2，密封组件3具有密封刷丝34，密封刷丝34可以是多条紧密排列成束的金属丝，密封刷丝34的自由端与转子端面12接触且密封配合，可形成密封刷丝34轴向倾斜的刷式密封装置，以阻隔转子1两侧的密封介质，实现对转子1的密封，密封刷丝34的自由端可以是刷丝尖端。密封刷丝34在转子端面12上的投影沿转子1的径向方向延伸，且密封刷丝34与转子1的转子轴线a的夹角的取值范围为10°～80°，例如，密封刷丝34与转子轴线a的夹角为10°或30°或50°或80°。可以理解的是，密封刷丝34为直刷丝且密封刷丝34所在的直线穿过与其密封配合的转子端面12和转子轴线a，密封刷丝34可以是向靠近转子轴线a方向倾斜，密封刷丝34还可以是向远离转子轴线a方向倾斜，密封刷丝34在转子1的轴向方向倾斜，密封刷丝34在转子1周向不存在倾斜，密封刷丝34的自由端与转子端面12接触配合，以使密封刷丝34允许跑道正向旋转，亦允许跑道反向旋转，也就是说，密封刷丝34在工作过程转子1的转动方向发生改变不会影响密封刷丝34的密封效果，从而有利于提升转子密封装置10的适用范围。

根据本发明实施例的转子密封装置10，密封刷丝34在转子1的轴向方向倾斜，密封刷丝34在转子1周向不存在倾斜，在转子1正转和反转时均可保证密封刷丝34的自由端在转子端面12上正常滑动，从而有利于提升转子密封装置10的适用范围，转子密封装置可满足具有双向转动状态转子的密封。

在本发明的一些实施例中，参照图3-图5所示所示，密封刷丝34的靠近转子端面12的自由端比密封刷丝34的远离转子端面12的固定端更加靠近转子轴线a，也就是说，密封刷丝34保持在转子1的轴向方向倾斜的同时，密封刷丝34向靠近转子轴线a的方向延伸，以便于密封刷丝34的拆装，还有利于减少密封刷丝34的自由端的金属丝间隙，从而有利于提升密封效果，另外，当壳体2和转子1之间形成迷宫密封结构5时，密封刷丝34向靠近转子轴线a的方向延伸还可以增加迷宫密封结构5中通道的长度，从而提升对转子1的密封效果。

在本发明的另一些实施例中，参照图10所示，密封刷丝34的靠近转子端面12的自由端比密封刷丝34的远离转子端面12的固定端更加远离转子轴线a，也就是说，密封刷丝34保持在转子1的轴向方向倾斜的同时，密封刷丝34向远离转子轴线a的方向延伸。

在本发明的一些实施例中，参照图3-图5所示，密封组件3包括：第一挡板31、第二挡板32、紧固件33和刷条35，第一挡板31和第二挡板32通过紧固件33与壳体2固定，可选地，紧固件33可以是螺栓，壳体2上可设有适于与螺栓配合的螺纹槽，螺栓可穿过第一挡板31和第二挡板32后与螺纹槽固定，第一挡板31在转子1轴向方向的两侧端面可分别与壳体2和第二挡板32贴合，第一挡板31可与转子端面12存在轴向间隙。

在本发明的一些实施例中，参照图10所示，密封组件3还包括：第二紧固件36，紧固件33可穿过第一挡板31和/或第二挡板32后与壳体2固定，第一挡板31与第二挡板32还通过第二紧固件36固定，第二紧固件36可以是螺栓。

参照图3-图5和图10所示，第一挡板31和第二挡板32共同限定出相互连通的刷条固定腔和刷丝导向腔，刷条35固定在刷条固定腔内，密封刷丝34部分地设于刷丝导向腔内，且密封刷丝34的固定端与刷条35固定，密封刷丝34的自由端从刷丝导向腔远离刷条35的一侧伸出，并与转子端面12密封配合。刷条固定腔可固定刷条35，刷丝导向腔可限定密封刷丝34相对于转子1的轴向方向的倾斜角度，也就是说，刷丝导向腔的延伸方向朝向转子端面12和转子轴线a，刷丝导向腔可使密封刷丝34在转子1的轴向方向倾斜。此外，由于第一挡板31和第二挡板32通过紧固件33可拆卸地连接，以便于密封刷丝34和刷条35装配在第一挡板31和第二挡板32之间形成的刷丝导向腔和刷条固定腔处，第一挡板31和第二挡板32拆装方便，当密封刷丝34发生损坏时，可通过拆装第一挡板31和第二挡板32快速更换密封刷丝34和刷条35。

在本发明的一些实施例中，参照图3-图5所示，密封刷丝34和刷条35均环绕转子轴线a整圈布置，同时，第一挡板31和第二挡板32上开设有环形槽，以在第一挡板31和第二挡板32组合装配后形成环绕转子1的刷条固定腔和刷丝导向腔，刷条固定腔可将刷条35折弯为圆弧形，刷丝导向腔使刷条35上的密封刷丝34在转子1的轴向方向倾斜，整圈布置的密封刷丝34和刷条35可保证密封效果，防止密封介质泄漏。

在本发明的一下实施例中，密封刷丝34与刷条35垂直，参照图6和图7所示，密封刷丝34与刷条35在生产时，刷条35可以为向一个方向延伸的长条形，密封刷丝34固定在刷条35的一侧，且与刷条35的长度方向垂直，以便于密封刷丝34与刷条35的生产制造。参照图8和图9所示，密封刷丝34与刷条35使用时，刷条35在固定腔的限位下折弯成圆弧形，密封刷丝34在刷丝导向腔的限位下保持在转子1的轴向方向倾斜，此时，密封刷丝34与刷条35圆弧垂直，也就是说，密封刷丝34与刷条35在生产时，因不需通过焊接或夹紧的方式固定密封刷丝34的周向和轴向倾斜角度，密封刷丝34与刷条35可预生产，在使用时可根据转子1的尺寸确定刷条固定腔的周向长度，并根据刷条固定腔的周向长度裁切刷条35的长度，在第一挡板31和第二挡板32限定出的刷丝导向腔的导向作用下，密封刷丝34向转子1的轴向方向的倾斜，由此，可简化密封刷丝34与刷条35的生产制造工艺，便于批量制造或采购，从而有利于简化转子密封装置10的制造周期，并降低生产成本。

在本发明的一些实施例中，参照图3-图5所示，密封刷丝34的自由端位于同一刷丝端面内，与密封刷丝34密封配合的转子端面12适于与刷丝端面共面，以使刷丝端面与转子端面12贴合，从而保证密封刷丝34对转子1的密封效果。

在本方发明的一些实施例中，当密封刷丝34和刷条35安装在第一挡板31和第二挡板32之间后，可对对密封刷丝34的自由端进行磨削，使刷丝的自由端形成的刷丝端面更加贴合于与其密封配合的转子端面12，如图3-图5和图8-图9所示，当转子端面12所在平面与转子轴线a垂直时，将密封刷丝34在转子1的轴向方向倾斜后的自由端的端面磨削，使刷丝端面与转子轴线a垂直。

在本发明的一些实施例中，参照图3-图5所示，转子端面12与密封刷丝34密封配合处设置有耐磨涂层123，耐磨涂层123可以是碳化铬涂层或碳化钨涂层，耐磨涂层123可减少转子端面12的磨损，从而保证转子端面12与密封刷丝34密封配合的可靠性。

在本发明的一些实施例中，转子端面12形成于与转子1一体的环形凸起11c，或形成于套设于转子1的轴套11b，或构造为转子1的轴肩平面，或构造为转子1一端的端面。

参照图5所示，转子端面12形成于套设于转子1的轴套11b，从而有利于转子端面12的生产制造。

参照图3、图4和图10所示，转子端面12形成于与转子1一体的环形凸起11c，从而有利于减少转子密封装置10的零件数量，便于转子密封装置10的装配。

此外，转子端面12构造为转子1的轴肩平面，或构造为转子1一端的端面，或构造为转子1上的台阶面等结构亦可与密封刷丝34形成密封配合。

在本发明的一些实施例中，壳体2具有壳体内侧面和壳体外侧面，壳体内侧面朝向空间的介质压力大于壳体外侧面朝向空间的介质压力，壳体内侧面朝向空间的介质可以是密封介质，密封介质可以是润滑油，壳体外侧面朝向空间的介质可以是空气，密封组件固定于壳体内侧面或外侧面。优选地，参照图3-图5所示，密封组件3固定于壳体外侧面(低压空间侧)，以便于密封刷丝34拆装和维护。

在本发明的一些实施例中，参照图5所示，转子密封装置10还包括挡油盘4，挡油盘4与转子1固定，挡油盘4位于壳体的内侧面的一侧，密封组件4固定于壳体外侧面，挡油盘4与壳体2之间以及壳体2与转子1之间形成迷宫密封结构5，挡油盘4可阻止壳体内侧面朝向空间的密封介质向迷宫密封结构5流动，迷宫密封结构5可降低密封刷丝34受到的介质压力，从而有利于提升转子密封装置10的密封效果。

参照图5所示，挡油盘4可与壳体2形成第一间隙51，壳体2与转子1形成第二间隙52、第三间隙53、第四间隙54和第五间隙55，第一间隙51、第二间隙52、第三间隙53、第四间隙54和第五间隙55依次连通，且密封介质在通过任意相邻两个间隙时的流动方向发生改变，以形成曲折的迷宫密封结构5，密封介质在通过迷宫密封结构5的间隙时可产生节流效应，以减小密封介质对密封刷丝34的压力，从而有利于提升位于第四间隙54末端的密封刷丝34的密封效果，避免密封介质的泄漏。

在本发明的一些实施例中，参照图5所示，转子密封装置10可用于齿轮箱，转子1可以是转轴，壳体2可以是齿轮箱的机壳，壳体2的左侧空间为齿轮箱内部的油气环境，壳体2的右侧空间为外界空气环境，齿轮箱内部的油气压力大于外界大气压力，因转子1在工作过程中存在较大跳动，壳体开孔与转子1之间需要预留较大转静子间隙，同时，转子1在工作过程中既可能正向旋转，又可能反向旋转，通过本发明实施例的转子密封装置10，密封刷丝34能够显著增大介质的泄漏阻力，降低空气和润滑油的泄漏。此外，轴向倾斜的刷式密封不仅成本交较低，并且在转子1正向旋转和反向旋转情况下均可正常工作。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种转子密封装置，其特征在于，包括：

转子，所述转子具有径向方向的转子端面；

壳体，所述壳体设有壳体开孔，所述转子穿设于所述壳体开孔；

密封组件，所述密封组件固定于所述壳体，所述密封组件具有密封刷丝，所述密封刷丝的自由端与所述转子端面接触且密封配合，所述密封刷丝在所述转子端面上的投影沿所述转子的径向方向延伸，且所述密封刷丝与所述转子的转子轴线夹角的取值范围为10°～80°。

2.根据权利要求1所述的转子密封装置，其特征在于，所述密封刷丝的靠近所述转子端面的自由端比所述密封刷丝的远离所述转子端面的固定端更加靠近或更加远离所述转子轴线。

3.根据权利要求2所述的转子密封装置，其特征在于，所述密封组件包括：第一挡板、第二挡板、紧固件和刷条，所述第一挡板和所述第二挡板通过所述紧固件与所述壳体固定，所述第一挡板和所述第二挡板共同限定出相互连通的刷条固定腔和刷丝导向腔，所述刷条固定在所述刷条固定腔内，所述密封刷丝部分地设于所述刷丝导向腔内，且所述密封刷丝的固定端与所述刷条固定，所述密封刷丝的自由端从所述刷丝导向腔远离所述刷条的一侧伸出。

4.根据权利要求3所述的转子密封装置，其特征在于，所述密封刷丝和所述刷条均环绕所述转子轴线整圈布置。

5.根据权利要求3所述的转子密封装置，其特征在于，所述密封刷丝与所述刷条垂直。

6.根据权利要求3所述的转子密封装置，其特征在于，所述密封刷丝的自由端位于同一刷丝端面内，与所述密封刷丝密封配合的所述转子端面与所述刷丝端面共面。

7.根据权利要求1所述的转子密封装置，其特征在于，所述转子端面与所述密封刷丝密封配合处设置有耐磨涂层。

8.根据权利要求1所述的转子密封装置，其特征在于，所述转子端面形成于与所述转子一体的环形凸起，或形成于套设于所述转子的轴套，或构造为所述转子的轴肩平面，或构造为所述转子一端的端面。

9.根据权利要求1所述的转子密封装置，其特征在于，所述壳体具有壳体内侧面和壳体外侧面，所述壳体内侧面朝向空间的介质压力大于所述壳体外侧面朝向空间的介质压力，所述密封组件固定于所述壳体内侧面或所述壳体外侧面。

10.根据权利要求9所述的转子密封装置，其特征在于，还包括挡油盘，所述挡油盘与所述转子固定，所述挡油盘位于所述壳体内侧面一侧，所述密封组件固定于所述壳体外侧面，所述挡油盘与所述壳体之间以及所述壳体与所述转子之间形成迷宫密封结构。

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