CN205422840U - 一种通用型工业燃气轮机透平静叶刷式气封 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种通用型工业燃气轮机透平静叶刷式气封，包括承压板和前护板，前护板包括定位板、遮流板以及刷丝束，刷丝束设置于定位板与遮流板之间，且三者通过高能束激光焊接在一起，承压板在配合面开设有装配槽，定位板置于装配槽内，承压板的顶端向遮流板延伸至与其齐平形成定位面，承压板与前护板在定位面与遮流板的连接处通过高能束激光焊接在一起。本实用新型能有效的密封燃气轮机的高温气体，很好的控制刷丝及挡板因焊接而引起的变形，避免因变形导致的装配困难而需要二次加工的难题，同时避免了由于零部件加工误差及焊接质量问题造成的材料浪费，提高了加工精度，节约了成本，同时简化了加工过程。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种通用型工业燃气轮机透平静叶刷式气封，属于燃气轮机密封技术领域。
背景技术
燃气轮机运行过程中，特别是接近临界转速时，会产生较大的振动，需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，久而久之容易造成高温气体的严重泄漏。
现有的改进方式为采用刷式气封，刷式气封作为一种柔性密封，因刷式密封采用的刷丝具有弹性，当转子过临界转速时，振动加剧，刷式密封与转子接触会发生退让，不会立即造成刷丝磨损；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，刷式气封属于易损件，需要定期更换，且刷式气封通常在高温下工作，常规的结构容易发生及金属蠕变，普通的焊接方式容易造成应力不均，导致刷式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。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种通用型工业燃气轮机透平静叶刷式气封，能有效的密封燃气轮机的高温气体，很好的控制刷丝及挡板因焊接而引起的变形，避免因变形导致的装配困难而需要二次加工的难题，同时避免由于零部件加工误差及焊接质量问题造成的材料浪费，提高精度，节约成本，同时简化加工过程。
为解决上述技术问题，本实用新型采用技术方案如下：
一种通用型工业燃气轮机透平静叶刷式气封，其特征在于：包括承压板和前护板，所述前护板包括定位板、遮流板以及刷丝束，所述刷丝束设置于定位板与遮流板之间，且三者通过高能束激光焊接在一起，所述承压板在配合面开设有装配槽，所述定位板置于装配槽内，所述承压板的顶端向遮流板延伸至与其齐平形成定位面，所述承压板与前护板在定位面与遮流板的连接处通过高能束激光焊接在一起。
前述的一种通用型工业燃气轮机透平静叶刷式气封，其特征在于：所述遮流板和承压板的尾端均设有导流齿。
前述的一种通用型工业燃气轮机透平静叶刷式气封，其特征在于：所述导流齿的齿尖厚度为1-2mm，齿尖高度为2-3mm，并与遮流板和承压板的尾端光滑过渡。
前述的一种通用型工业燃气轮机透平静叶刷式气封，其特征在于：所述装配槽的深度比定位板的厚度要大0.1-0.5mm；所述装配槽的高度与定位板的高度相同，以保证承压板与定位板在装配时的定位和精度。
前述的一种通用型工业燃气轮机透平静叶刷式气封，其特征在于：所述刷丝束的刷丝直径为0.075-0.15mm，所述刷丝束的长度高出导流齿的尖端2-5mm。
前述的一种通用型工业燃气轮机透平静叶刷式气封，其特征在于：所述刷丝束的排列密度为每平方毫米180-250根，排列角度为45±5°，排列方向与燃气轮机转子旋转方向一致。
前述的一种通用型工业燃气轮机透平静叶刷式气封，其特征在于：所述遮流板在与刷丝束接触的一侧的中下部向内凹陷形成间隙腔，所述间隙腔的宽度为1-3mm。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
（1）本实用新型的通用型工业燃气轮机透平静叶刷式气封，定位板、承压板、遮流板均为单独的零件，可以根据需要单独加工，由于前护板先成型，再根据定位板尺寸加工与之配合的承压板，避免了因为零部件加工误差及焊接质量造成的材料浪费，提高了精度，同时简化了加工过程，在零件损坏报废时，可以随时更换，避免丢弃掉整个刷式气封，有效降低厂家的生产成本。
（2）由于采用刷丝束与承压板和遮流板采用焊接的方式连接为一个整体，有效控制了刷封在焊接过程中由于焊接部件太薄而引起的焊接变形，同时也增加了刷式气封的整体强度。
（3）装配槽采用适配加工的方式，避免了由于刷封变形导致后续装配困难而需要二次加工的难题，减少了加工工序。
（4）遮流板内侧设置间隙腔，保证刷丝束在受热时有足够的自由膨胀空间，同时由于遮流板及承压板尾端均设有导流齿，不仅可以保证气流流向的均匀性，同时也保护了刷丝束。
（5）刷丝自由端长出导流齿一定高度，不仅可以减小燃气轮机转子与刷式气封之间的间隙，起到更好的密封效果，同时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，也延长了气封的使用寿命。
（6）高密度排列的刷式束，可以起到类似防风林的阻尼效应，当气流经过刷丝束时，可以有效的增大阻尼，减小气体泄漏量，起到良好的密封效果。
（7）所有部件的焊接方式均采用高能束激光焊接，一次成型，焊接精度高，受热均匀，变形量小。
附图说明
图1是本实用新型的通用型工业燃气轮机透平静叶刷式气封的结构示意图。
图2是本实用新型的通用型工业燃气轮机透平静叶刷式气封的承压板的结构示意图。
图3是本实用新型的通用型工业燃气轮机透平静叶刷式气封的前护板的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
一种通用型工业燃气轮机透平静叶刷式气封，结构如图1-3所示：包括承压板3和前护板，前护板结构如图3所示，包括定位板1、遮流板2以及刷丝束4，刷丝束4设置于定位板1与遮流板2之间，且三者通过高能束激光在顶端的焊接点41处焊接在一起，承压板3在配合面开设有装配槽31，定位板1置于装配槽31内，装配槽31的深度比定位板1的厚度要大0.1-0.5mm；所述装配槽31的高度与定位板1的高度相同，以保证承压板3与定位板1在装配时的定位和精度。承压板3的顶端向遮流板2延伸至与其齐平形成定位面33，限制前护板的高度，承压板3与前护板在定位面33与遮流板2的连接处通过高能束激光焊接在一起，定位板1、承压板3和遮流板2均为单独的零件，可以根据需要单独加工。
遮流板2和承压板3的尾端均设有导流齿32，导流齿32的齿尖厚度为1-2mm，齿尖高度为2-3mm，并与遮流板2和承压板3的尾端光滑过渡，不仅可以保证气流流向的均匀性，同时也保护了刷丝束。
刷丝束4的刷丝直径为0.075-0.15mm，刷丝束4的长度高出导流齿32的尖端2-5mm，不仅可以减小燃气轮机转子与刷式气封之间的间隙，起到更好的密封效果，同时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，也延长了气封的使用寿命。刷丝束4的排列密度为每平方毫米180-250根，当气流经过刷丝束时，可以有效的增大阻尼，减小气体泄漏量，起到良好的密封效果排列角度为45±5°，排列方向与燃气轮机转子旋转方向一致。
遮流板2在与刷丝束4接触的一侧的中下部向内凹陷形成间隙腔21，间隙腔21的宽度为1-3mm，保证刷丝束在受热时有足够的自由膨胀空间。
上述的通用型工业燃气轮机透平静叶刷式气封的制造方法，包括以下步骤，
步骤1）制备定位板、遮流板、刷丝束，刷丝的材料为合金丝、矿物盐丝或有机材料丝，单体刷丝的长度通过机械加工的方式保持一致；
步骤2）制备前护板；将定位板、刷丝束和遮流板通过排丝模板装夹固定，找正焊接点后通过高能束激光焊接，拆掉排丝模板后即得到前护板。
步骤3）打磨前护板的焊接面，打磨完成后，测量打磨后的定位板尺寸；
步骤4）制备承压板，根据定位板的尺寸，在加工好的承压板上开设符合装配要求的装配槽。
步骤5）装配；将通过以上步骤得到的承压板与前护板进行间隙配合，边缘对齐，采用夹具锁紧，保证承压板的定位面的端面与前护板的端面齐平；
步骤6）刷式气封焊接成型，将前护板与承压板采用高能束激光焊接方式焊接成一体，焊接完成后打磨焊接面直至设计要求。
步骤7）刷式气封精加工，将制备好的刷式汽封放置于线切割设备上，根据设计要求，将多出尺寸要求的刷丝进行精切割，切割完毕后清洗干净。
本实用新型的通用型工业燃气轮机透平静叶刷式气封的制造方法简单，易于控制，成品合格率高，使用寿命厂，起到了节能降耗的目的，具有良好的应用前景。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种通用型工业燃气轮机透平静叶刷式气封，其特征在于：包括承压板（3）和前护板，所述前护板包括定位板（1）、遮流板（2）以及刷丝束（4），所述刷丝束（4）设置于定位板（1）与遮流板（2）之间，且三者通过高能束激光焊接在一起，所述承压板（3）在配合面开设有装配槽（31），所述定位板（1）置于装配槽（31）内，所述承压板（3）的顶端向遮流板（2）延伸至与其齐平形成定位面（33），所述承压板（3）与前护板在定位面（33）与遮流板（2）的连接处通过高能束激光焊接在一起。
2.根据权利要求1所述的一种通用型工业燃气轮机透平静叶刷式气封，其特征在于：所述遮流板（2）和承压板（3）的尾端均设有导流齿（32）。
3.根据权利要求2所述的一种通用型工业燃气轮机透平静叶刷式气封，其特征在于：所述导流齿（32）的齿尖厚度为1-2mm，齿尖高度为2-3mm，并与遮流板（2）和承压板（3）的尾端光滑过渡。
4.根据权利要求1所述的一种通用型工业燃气轮机透平静叶刷式气封，其特征在于：所述装配槽（31）的深度比定位板（1）的厚度要大0.1-0.5mm；所述装配槽（31）的高度与定位板（1）的高度相同，以保证承压板（3）与定位板（1）在装配时的定位和精度。
5.根据权利要求1-2任意一项所述的一种通用型工业燃气轮机透平静叶刷式气封，其特征在于：所述刷丝束（4）的刷丝直径为0.075-0.15mm，所述刷丝束（4）的长度高出导流齿（32）的尖端2-5mm。
6.据权利要求1所述的一种通用型工业燃气轮机透平静叶刷式气封，其特征在于：所述刷丝束（4）的排列密度为每平方毫米180-250根，排列角度为45±5°，排列方向与燃气轮机转子旋转方向一致。
7.根据权利要求1所述的一种通用型工业燃气轮机透平静叶刷式气封，其特征在于：所述遮流板（2）在与刷丝束（4）接触的一侧的中下部向内凹陷形成间隙腔（21），所述间隙腔（21）的宽度为1-3mm。
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