RU2442048C1

RU2442048C1 - Manufacturing of brush seal for an annular slit

Info

Publication number: RU2442048C1
Application number: RU2010124269/06A
Authority: RU
Inventors: Виктор Николаевич Дрозденко (RU); Виктор Николаевич Дрозденко; Валерий Александрович Гейкин (RU); Валерий Александрович Гейкин; Насих Зиятдинович Гимаев (RU); Насих Зиятдинович Гимаев; Анатолий Яковлевич Денисов (RU); Анатолий Яковлевич Денисов; Александр Николаевич Зайцев (RU); Александр Николаевич Зайцев; Геннадий Иванович Зубарев (RU); Геннадий Иванович Зубарев; Александр Фёдорович Ивах (RU); Александр Фёдорович ИВАХ; Альберт Раисович Маннапов (RU); Альберт Раисович Маннапов; Сергей Петрович Павлинич (RU); Сергей Петрович Павлинич
Priority date: 2010-06-16
Filing date: 2010-06-16
Publication date: 2012-02-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention belongs to the technology of annular brush sealing goods manufacturing. Manufacturing method of a brush seal for an annular slit includes the formation of monolithic inserts in the form of bases with a selection of sealing elements arranged on them by means of electrochemical pulse machining. Electrochemical machining is carried out by tool electrode made as a perforated plate. Electrochemical pulse machining of each monolithic insert continuous until the thickness of its base equals to 0.3 ÷ 5 mm depending on the radius of sealing annular slit. After the process of electrochemical machining all sealing elements are being bent. They are bent in a way to ensure that the height lowered from the tip of each sealing element to the ground plane of a monolithic insert makes up 30÷90% from its size to the bend. Bend size of sealing elements depends on the size of spacing between them. After that the bases of monolithic inserts are bent and fixed in the annular body or in annular segments which are made with a possibility of their further connection to each other.

EFFECT: increased density of sealing elements.

4 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к технологии изготовления кольцевых щеточных уплотнительных изделий, предназначенных для устранения перетока газа через кольцевую щель между вращающимися и неподвижными деталями компрессоров и турбин, преимущественно для газотурбинных двигателей и паровых турбин.The invention relates to the manufacturing technology of ring brush sealing products designed to eliminate gas flow through the annular gap between the rotating and stationary parts of compressors and turbines, mainly for gas turbine engines and steam turbines.

Известен способ изготовления щеточного уплотнения, при котором формируют слои плотно прилегающих металлических проволок в паковку с позиционированием слоев при помощи прокладок, усилием сжатия фиксируют паковку с помощью боковых пластин уплотнения, обрезают рабочий и противолежащий торцы паковки и по последнему сваривают паковку с прокладками и пластинами [патент РФ 2076256, F16J 15/00, публ. 27.03.1997].A known method of manufacturing a brush seal, in which layers of tightly fitting metal wires are formed into a package with the layers being positioned using gaskets, the package is fixed with a compression force using the side plates of the seal, the working and opposite ends of the package are cut and the package is welded to the gaskets and plates [patent] RF 2076256, F16J 15/00, publ. 03/27/1997].

Недостатком такого способа изготовления щеточного уплотнения является сложность организации и автоматизации его производства в условиях серийного производства. Кроме того, после обрезки рабочих торцов паковки не образуется цилиндрическая поверхность щетки, что приводит к необходимости ее доработки путем шлифования или электроэрозионной обработки. Использование сварки паковки приводит к возникновению термически разупрочненных слоев, что может послужить причиной разрушения щетинок в местах сварки и их последующего выпадения из паковки в процессе эксплуатации (особенно при тяжелых условиях эксплуатации - высоких температурах и больших окружных скоростях). Указанный способ не позволяет изготавливать щеточное уплотнение с различными в поперечном и продольном сечении формами щетинок, что необходимо для обеспечения особых уплотнительных и механических свойств (гибкости, прочности и пр.). Также указанный способ не обеспечивает высокой четкости расположения щетинок в паковке.The disadvantage of this method of manufacturing a brush seal is the complexity of the organization and automation of its production in mass production. In addition, after trimming the working ends of the package, the cylindrical surface of the brush does not form, which leads to the need for its refinement by grinding or EDM. The use of packaging welding leads to the appearance of thermally weakened layers, which can cause the destruction of the bristles in the weld areas and their subsequent loss from the packaging during operation (especially under severe operating conditions - high temperatures and high peripheral speeds). The specified method does not allow to make a brush seal with different in transverse and longitudinal section forms of bristles, which is necessary to ensure special sealing and mechanical properties (flexibility, strength, etc.). Also, this method does not provide high definition of the location of the bristles in the package.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ изготовления щеточного уплотнения кольцевой щели, при котором формируют монолитные вставки в виде оснований с массивом расположенных на них уплотнительных элементов методом импульсной электрохимической обработки при помощи электрода-инструмента, представляющего собой перфорированную пластину, причем импульсную электрохимическую обработку каждой монолитной вставки осуществляют до достижения толщины ее основания, равной 0,3÷5 мм, изгибают и закрепляют основания монолитных вставок в кольцевом корпусе или в кольцевых сегментах, выполненных с возможностью их последующего соединения друг с другом [патент РФ 2389927, F16J 15/16, опубл. 20.05.2010].The closest in technical essence to the proposed method is a method of manufacturing a brush seal of an annular gap, in which monolithic inserts are formed in the form of bases with an array of sealing elements located on them by pulsed electrochemical processing using an electrode-tool, which is a perforated plate, and pulsed electrochemical processing each monolithic insert is carried out until the thickness of its base is equal to 0.3 ÷ 5 mm, bend and fix bases of monolithic inserts in an annular housing or in annular segments made with the possibility of their subsequent connection with each other [RF patent 2389927, F16J 15/16, publ. 05/20/2010].

Недостатком этого способа является наличие значительных по величине технологических зазоров (0,1÷0,3 мм) между уплотнительными элементами, что приводит к неудовлетворительной расходной характеристике такого уплотнения.The disadvantage of this method is the presence of significant technological gaps (0.1 ÷ 0.3 mm) between the sealing elements, which leads to an unsatisfactory flow characteristic of such a seal.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение плотности расположения уплотнительных элементов.The technical result of the claimed invention is to increase the density of the arrangement of the sealing elements.

Заявленный технический результат достигается тем, что в способе изготовления щеточного уплотнения кольцевой щели, при котором формируют монолитные вставки в виде оснований с массивом расположенных на них уплотнительных элементов методом импульсной электрохимической обработки при помощи электрода-инструмента, представляющего собой перфорированную пластину, изгибают и закрепляют основания монолитных вставок в кольцевом корпусе или в кольцевых сегментах, выполненных с возможностью их последующего соединения друг с другом, импульсную электрохимическую обработку каждой монолитной вставки осуществляют до достижения толщины ее основания, равной 0,3÷5 мм, а после электрохимической обработки сгибают уплотнительные элементы таким образом, чтобы размер высоты, опущенной от рабочего торца каждого уплотнительного элемента на плоскость основания монолитной вставки, составлял 30÷90% от ее размера до изгиба уплотнительного элемента.The claimed technical result is achieved by the fact that in the method of manufacturing a brush seal of the annular gap, in which monolithic inserts are formed in the form of bases with an array of sealing elements located on them by pulsed electrochemical processing using an electrode tool, which is a perforated plate, the monolithic bases are bent and fixed inserts in an annular housing or in annular segments made with the possibility of their subsequent connection with each other, impulse The electrochemical treatment of each monolithic insert is carried out until the thickness of its base is 0.3 ÷ 5 mm, and after the electrochemical processing, the sealing elements are bent so that the height dropped from the working end of each sealing element to the plane of the base of the monolithic insert is 30 ÷ 90% of its size to the bending of the sealing element.

Кроме того, изгиб уплотнительных элементов может быть произведен путем протягивания монолитной вставки через сужающуюся щель.In addition, the bending of the sealing elements can be made by pulling a monolithic insert through a narrowing gap.

Кроме того, при электрохимической обработке электрод-инструмент может быть подан под углом 75÷90° к поверхности заготовки вставки.In addition, during electrochemical processing, the electrode tool can be fed at an angle of 75 ÷ 90 ° to the surface of the insert blank.

Кроме того, при электрохимической обработке может быть использован электрод-инструмент с массивом отверстий круглого, или треугольного, или прямоугольного сечения.In addition, during electrochemical processing, an electrode tool with an array of holes of round, or triangular, or rectangular section can be used.

Сгибание уплотнительных элементов после проведения электрохимической обработки заявленным образом позволяет получить необходимую направленность уплотнительных элементов и обеспечить минимально необходимые зазоры между ними, что позволяет повысить коэффициент полезного действия (КПД) газотурбинного двигателя или паровой турбины при их эксплуатации. В то же время использование заявленного способа позволяет обеспечить гибкость уплотнительных элементов, необходимую для снижения силового воздействия на ротор (вал) газотурбинного двигателя или паровой турбины, что уменьшает силу трения и, как следствие, износ торцов уплотнительных элементов и сопрягаемой поверхности вала.The bending of the sealing elements after carrying out the electrochemical treatment in the claimed manner allows to obtain the necessary directionality of the sealing elements and to provide the minimum necessary gaps between them, which allows to increase the coefficient of performance (COP) of a gas turbine engine or steam turbine during their operation. At the same time, the use of the claimed method allows for the flexibility of the sealing elements necessary to reduce the force acting on the rotor (shaft) of the gas turbine engine or steam turbine, which reduces the friction force and, as a result, the wear on the ends of the sealing elements and the mating shaft surface.

Сущность изобретения поясняется приведенными чертежами:The invention is illustrated by the drawings:

на фиг.1 показано поперечное сечение щеточного уплотнения, получаемого при использовании предлагаемого способа;figure 1 shows a cross section of a brush seal obtained using the proposed method;

на фиг.2 показана принципиальная технологическая схема импульсной электрохимической обработки (ЭХО) уплотнительных элементов, расположенных под прямым углом к основанию монолитной вставки;figure 2 shows a schematic flow diagram of a pulsed electrochemical processing (ECHO) of sealing elements located at right angles to the base of the monolithic insert;

на фиг.3 схематично показана монолитная вставка после импульсной ЭХО;figure 3 schematically shows a monolithic insert after a pulse ECHO;

на фиг.4 показана монолитная вставка после изгиба уплотнительных элементов;figure 4 shows a monolithic insert after bending the sealing elements;

на фиг.5 условно показана схема изгиба уплотнительных элементов путем протягивания монолитной вставки через сужающуюся щель;figure 5 conditionally shows a diagram of the bending of the sealing elements by pulling a monolithic insert through a tapering gap;

на фиг.6 показана монолитная вставка с изогнутым основанием;figure 6 shows a monolithic insert with a curved base;

на фиг.7 показан кольцевой сегмент с закрепленной в нем в изогнутом положении монолитной вставкой;7 shows an annular segment with a monolithic insert fixed in it in a bent position;

на фиг.8 показана технологическая схема импульсной ЭХО наклонных к основанию монолитной вставки уплотнительных элементов.on Fig shows a flow diagram of a pulsed ECHO inclined to the base of the monolithic insert of the sealing elements.

Предлагаемый способ может найти применение при изготовлении щеточного уплотнения, предназначенного для устранения перетока рабочей среды (газа, пара, масла) через кольцевую щель, разделяющую полости высокого и низкого давления.The proposed method can find application in the manufacture of brush seals designed to eliminate the overflow of the working medium (gas, steam, oil) through an annular gap separating the cavity of high and low pressure.

Получаемое заявленным способом щеточное уплотнение состоит из набора кольцевых сегментов 1 (фиг.1), выполненных с возможностью их соединения в единый корпус, и набора монолитных вставок. Каждая монолитная вставка представляет собой тонкое гибкое основание 2, выполненное за одно целое с массивом расположенных на нем уплотнительных элементов 3. Гибкое основание 2 монолитной вставки надежно закреплено в изогнутом положении в кольцевом сегменте 1, например, при помощи шпонки 4. Вместо набора кольцевых сегментов может быть использован цельный кольцевой корпус.Obtained by the claimed method, the brush seal consists of a set of annular segments 1 (Fig. 1), made with the possibility of their connection in a single housing, and a set of monolithic inserts. Each monolithic insert is a thin flexible base 2, made in one piece with an array of sealing elements located on it 3. The flexible base 2 of the monolithic insert is securely fixed in a bent position in the ring segment 1, for example, using a key 4. Instead of a set of ring segments, it can one-piece annular housing to be used.

Импульсную ЭХО осуществляют с помощью токопроводящей перфорированной пластины 5 (фиг.2), которая является электродом-инструментом (ЭИ) и закреплена на корпусе 6 электрододержателя. Перфорированная пластина 5 гальванически соединена с отрицательным полюсом источника питания 7. В корпусе 6 электрододержателя имеется отверстие 8 для подачи электролита внутрь корпуса 6. Выравнивающая сетка 9 размещена внутри корпуса 6 с образованием верхней 10 и нижней 11 полостей. Заготовка 12 монолитной вставки соединена с положительным полюсом источника питания 7. Внутренняя часть корпуса 6 электрододержателя заизолирована (например, покрыта лаком или эмалью).Pulse ECHO is carried out using a conductive perforated plate 5 (figure 2), which is an electrode-tool (EI) and is mounted on the housing 6 of the electrode holder. The perforated plate 5 is galvanically connected to the negative pole of the power source 7. In the housing 6 of the electrode holder there is a hole 8 for supplying electrolyte inside the housing 6. The leveling grid 9 is placed inside the housing 6 with the formation of the upper 10 and lower 11 cavities. The blank 12 of the monolithic insert is connected to the positive pole of the power source 7. The inner part of the housing 6 of the electrode holder is insulated (for example, coated with varnish or enamel).

Поперечную форму отверстий в перфорированной пластине 5 электрода-инструмента выбирают исходя из требуемой поперечной формы уплотнительных элементов 3, а поперечные размеры с учетом поправки на боковой межэлектродный зазор s_б (см. фиг.2). Например, для получения цилиндрических уплотнительных элементов диаметра d необходимо, чтобы диаметр отверстий в перфорированной пластине был равен D=d+2s_б. Величина межэлектродного зазора s_б зависит от выбранных параметров режима обработки (напряжения, скорости подачи электрода-инструмента, длительности импульсов тока). Поперечные размеры уплотнительных элементов 3 и зазоров между ними на фиг.2 показаны в увеличенном виде по отношению к габаритным размерам заготовки 12 монолитной вставки с целью более наглядного представления указанных элементов.The transverse shape of the holes in the perforated plate 5 of the electrode-tool is selected based on the desired transverse shape of the sealing elements 3, and the transverse dimensions are adjusted for lateral interelectrode gap s _b (see figure 2). For example, to obtain cylindrical sealing elements of diameter d, it is necessary that the diameter of the holes in the perforated plate be D = d + 2s _b . The magnitude of the interelectrode gap s _b depends on the selected parameters of the processing mode (voltage, feed rate of the electrode-tool, duration of current pulses). The transverse dimensions of the sealing elements 3 and the gaps between them in FIG. 2 are shown in enlarged form with respect to the overall dimensions of the blank 12 of the monolithic insert in order to more clearly present these elements.

Заявленный способ изготовления щеточного уплотнения кольцевой щели осуществляется следующим образом.The claimed method of manufacturing a brush seal of the annular gap is as follows.

Сначала методом импульсной электрохимической обработки формируют (вырезают) уплотнительные элементы 3 в заготовке 12 монолитной вставки. Технологическая схема такой операции заключается в следующем.First, by the method of pulsed electrochemical processing, the sealing elements 3 are formed (cut out) in the blank 12 of the monolithic insert. The technological scheme of such an operation is as follows.

При осуществлении ЭХО перфорированная пластина 5 совершает совместно с корпусом 6 электрододержателя движение подачи V_ЭИ в направлении обрабатываемой поверхности заготовки 12 монолитной вставки и возвратно-поступательное вибрационное движение с частотой f_ЭИ. В процессе обработки через отверстие 8 в корпусе 6 электрододержателя под давлением Р_эл подается электролит. Поток электролита частично стабилизируется в верхней полости 10 корпуса 6 и, проходя через выравнивающую сетку 9, попадает в нижнюю полость 12 корпуса 6, и далее, в межэлектродный промежуток между перфорированной пластиной 5 и заготовкой 12 монолитной вставки.When performing ECHO, the perforated plate 5, together with the body 6 of the electrode _holder, performs a feed movement V _EI in the direction of the workpiece surface 12 of the monolithic insert and a reciprocating vibrational motion with a frequency f _EI . In the process of processing through the hole 8 in the housing 6 of the electrode holder under pressure P _el supplied electrolyte. The electrolyte flow is partially stabilized in the upper cavity 10 of the housing 6 and, passing through the leveling grid 9, enters the lower cavity 12 of the housing 6, and then into the interelectrode gap between the perforated plate 5 and the blank 12 of the monolithic insert.

Импульсную электрохимическую обработку ведут до достижения толщины основания 2 монолитной вставки, равной с=0,3÷5 мм (фиг.3) в зависимости от радиуса R (фиг.7) уплотняемой кольцевой щели (бóльшим радиусам щели соответствует бóльшая толщина основания 2 монолитной вставки). Например, для получения кольцевого щеточного уплотнения радиуса R=200 мм, толщина основания 2 монолитной вставки должна составлять с=0,5÷1 мм, т.к. при меньшей толщине значительно снижается прочность основания, что может привести к его разрушению при установке в кольцевой сегмент (кольцевой корпус), а при большей толщине существенно снижается гибкость основания, что затрудняет его установку в кольцевой сегмент (кольцевой корпус). Для паровых турбин, в которых радиус R уплотняемой кольцевой щели может составлять до 3 м, толщина с основания 2 монолитной вставки может достигать 5 мм.Pulse electrochemical processing is carried out until the thickness of the base 2 of the monolithic insert is reached, c = 0.3 ÷ 5 mm (Fig. 3), depending on the radius R (Fig. 7) of the sealed annular gap (larger radii of the slit correspond to the larger thickness of the base 2 of the monolithic insert ) For example, to obtain an annular brush seal of radius R = 200 mm, the thickness of the base 2 of the monolithic insert should be c = 0.5 ÷ 1 mm, because with a smaller thickness, the strength of the base is significantly reduced, which can lead to its destruction when installed in the annular segment (ring casing), and with a larger thickness, the flexibility of the base is significantly reduced, which makes it difficult to install it in the annular segment (ring casing). For steam turbines, in which the radius R of the sealed annular gap can be up to 3 m, the thickness from the base 2 of the monolithic insert can reach 5 mm.

После проведения импульсной ЭХО уплотнительные элементы 3 сгибают таким образом, чтобы высота перпендикуляра h₁, опущенного от рабочего торца уплотнительного элемента 3 на плоскость основания 2 монолитной вставки (см. фиг.4), составляла 30÷90% от высоты h до изгиба уплотнительного элемента 3. Выбор указанного диапазона обусловлен тем, что если размер высоты перпендикуляра h₁, опущенного от рабочего торца уплотнительного элемента 3 на плоскость основания 2 монолитной вставки, будет составлять менее 30% от высоты h до изгиба уплотнительного элемента 3, то чрезмерно увеличится жесткость массива уплотнительных элементов 3, что приведет к увеличению силы трения и снижению мощности на валу двигателя, а если более 90%, то не будет обеспечена требуемая плотность расположения уплотнительных элементов 3 и соответственно степень уплотнения кольцевой щели. Иными словами, размер h₁ согнутых уплотнительных элементов 3 массива, измеренный в направлении перпендикуляра к основанию 2 монолитной вставки, должен быть меньше их начального размера h на 10÷70%. Процент сжатия массива уплотнительных элементов определяется в зависимости от величины начального зазора (полученного после импульсной ЭХО) между уплотнительными элементами 3 и заданного зазора (который должен быть обеспечен после изгиба уплотнительных элементов 3).After conducting a pulse ECHO, the sealing elements 3 are bent so that the height of the perpendicular h ₁ lowered from the working end of the sealing element 3 to the plane of the base 2 of the monolithic insert (see Fig. 4) is 30–90% of the height h before the bending of the sealing element 3. Select the specified range is due to the fact that if the size of the height h ₁ of the perpendicular dropped from the working end of the seal member 3 on a monolithic insert base plane 2 will be less than 30% of the height h to the bending of the sealing Elem 3 that, the excessively increase rigidity of the array of sealing elements 3, which will increase the frictional force and reducing power to the engine shaft, and if more than 90%, it will not provide the desired density of the arrangement of the sealing elements 3 and accordingly the degree of sealing of the annular gap. In other words, the size h _{1 of the} bent sealing elements 3 of the array, measured in the direction perpendicular to the base 2 of the monolithic insert, should be less than their initial size h by 10 ÷ 70%. The percentage of compression of the array of sealing elements is determined depending on the size of the initial gap (obtained after the pulse ECM) between the sealing elements 3 and the specified gap (which must be ensured after the bending of the sealing elements 3).

Например, необходимо получить щеточное уплотнение, зазор между уплотнительными элементами 3 которого должен составлять 0,05 мм. После проведения импульсной ЭХО зазор между уплотнительными элементами 3 (начальный зазор) составил 0,12 мм, а высота h перпендикуляра составила 15 мм. Таким образом, для получения щеточного уплотнения с заданным зазором между уплотнительными элементами 3 необходимо сжать массив уплотнительных элементов таким образом, чтобы уменьшить высоту h перпендикуляра до высоты h₁=6,25 мм, т.е. уменьшить на 8,75 мм, или на 58%.For example, it is necessary to obtain a brush seal, the gap between the sealing elements 3 of which should be 0.05 mm. After conducting a pulsed ECHO, the gap between the sealing elements 3 (the initial gap) was 0.12 mm, and the height h of the perpendicular was 15 mm. Thus, to obtain a brush seal with a given gap between the sealing elements 3, it is necessary to compress the array of sealing elements in such a way as to reduce the height h of the perpendicular to the height h ₁ = 6.25 mm, i.e. reduce by 8.75 mm, or 58%.

Изгиб уплотнительных элементов 3 может быть произведен, например, путем протягивания монолитной вставки (основания 2 с уплотнительными элементами 3) через сужающуюся щель (фиг.5), имеющую размер на входе: l=h+c и размер на выходе: l₁=(0,3÷0,9)h+c. При этом продольная форма и размеры щели выбираются в зависимости от требуемой изогнутости оси уплотнительных элементов 3 и степени сжатия массива уплотнительных элементов.The bending of the sealing elements 3 can be made, for example, by pulling a monolithic insert (base 2 with sealing elements 3) through a tapering gap (Fig. 5), having an entrance size: l = h + c and an exit size: l ₁ = ( 0.3 ÷ 0.9) h + c. In this case, the longitudinal shape and dimensions of the slit are selected depending on the required curvature of the axis of the sealing elements 3 and the compression ratio of the array of sealing elements.

Для уменьшения зазоров между соседними уплотнительными элементами 3 и улучшения условий их направленного изгиба используют перфорированную пластину 5 с отверстиями треугольного или прямоугольного сечения.To reduce the gaps between adjacent sealing elements 3 and improve the conditions of their directed bending, use a perforated plate 5 with holes of a triangular or rectangular section.

Для обеспечения конусообразной формы уплотнительных элементов 3 при проведении импульсной ЭХО увеличивают скорость подачи электрода-инструмента, и/или уменьшают напряжение на электродах, и/или уменьшают длительность импульсов тока. Конусообразная форма уплотнительных элементов позволяет увеличить их гибкость по сравнению с уплотнительными элементами, имеющими цилиндрическую форму.To ensure the conical shape of the sealing elements 3 during a pulse ECM, the feed rate of the electrode-tool is increased, and / or the voltage at the electrodes is reduced, and / or the duration of the current pulses is reduced. The conical shape of the sealing elements makes it possible to increase their flexibility compared with sealing elements having a cylindrical shape.

Получение конусообразной формы уплотнительных элементов 3 достигается регулированием указанных выше параметров импульсной ЭХО по мере заглубления электрода-инструмента (перфорированной пластины 5) в заготовку 12 монолитной вставки. Для этого может быть изменен один из параметров, например увеличена скорость подачи электрода-инструмента, или уменьшено напряжение на электродах, или уменьшена длительность импульсов тока. Или могут быть изменены несколько параметров импульсной ЭХО одновременно: например, увеличена скорость подачи электрода-инструмента и уменьшено напряжение на электродах или увеличена скорость подачи электрода-инструмента и уменьшено напряжение на электродах и т.д.Obtaining a conical shape of the sealing elements 3 is achieved by adjusting the above parameters of the pulse ECM as the electrode-tool (perforated plate 5) is deepened into the blank 12 of the monolithic insert. For this, one of the parameters can be changed, for example, the feed rate of the electrode-tool can be increased, or the voltage at the electrodes can be reduced, or the duration of the current pulses can be reduced. Or several parameters of a pulsed ECHO can be changed simultaneously: for example, the feed rate of the electrode-tool is increased and the voltage at the electrodes is reduced or the feed rate of the electrode-tool is increased and the voltage at the electrodes is reduced, etc.

При электрохимической обработке электрод-инструмент 5 подают под углом φ=75÷90° (фиг.8) к поверхности заготовки 12 монолитной вставки.During electrochemical processing, the electrode tool 5 is fed at an angle φ = 75 ÷ 90 ° (Fig. 8) to the surface of the workpiece 12 of the monolithic insert.

Для улучшения условий изгиба уплотнительных элементов 3 желательно, чтобы они уже имели небольшой начальный угол наклона (до 15°) с перпендикуляром к основанию 2 монолитной вставки. Это создает благоприятные условия для направленного изгиба уплотнительных элементов 3 и уменьшает вероятность их хаотичного расположения после изгиба.To improve the bending conditions of the sealing elements 3, it is desirable that they already have a small initial angle of inclination (up to 15 °) with a perpendicular to the base 2 of the monolithic insert. This creates favorable conditions for the directed bending of the sealing elements 3 and reduces the likelihood of their random location after bending.

Известно, что электрохимическое растворение происходит только при превышении некоторой предельной плотности тока, которая зависит от обрабатываемого материала, состава и концентрации электролита. При формировании уплотнительных элементов 3 плотность тока сложным образом распределена по их боковой поверхности. Наибольшая плотность тока реализуется в местах, наиболее близких к электроду-инструменту (перфорированной пластине 5). Поэтому при уменьшении угла φ будет возрастать площадь боковой поверхности уплотнительных элементов 3, расположенных в зоне действием токов, достаточных для обеспечения растворения боковой поверхности уплотнительных элементов 3. В свою очередь это приведет к увеличению бокового зазора s_б.It is known that electrochemical dissolution occurs only when a certain limiting current density is exceeded, which depends on the material being processed, the composition and concentration of the electrolyte. When forming the sealing elements 3, the current density is complexly distributed over their lateral surface. The highest current density is realized in the places closest to the electrode-tool (perforated plate 5). Therefore, with a decrease in the angle φ, the area of the lateral surface of the sealing elements 3 located in the zone by the action of currents sufficient to ensure the dissolution of the lateral surface of the sealing elements 3 will increase. In turn, this will increase the lateral gap s _b .

Если угол φ будет составлять менее 75°, то увеличение бокового межэлектродного зазора s_б будет значительным, что приведет в лучшем случае к значительному ухудшению контролируемости процесса импульсной ЭХО, а в худшем - невозможности получения уплотнительных элементов 3 заданных размеров (если боковой межэлектродный зазор s_б станет больше половины разности поперечного размера отверстия в электроде-инструменте и соответствующего минимально возможного поперечного размера на уплотнительном элементе 3). Решить эту проблему можно только либо увеличив скорость подачи электрода-инструмента (а это не всегда возможно, так как приводит к повышению вероятности электрического пробоя и порче электрода-инструмента), либо путем понижения напряжения на электродах и снижения длительности подаваемых импульсов тока (что снижает производительность и соответственно повышает технологическую себестоимость обработки, а следовательно, ухудшает ее конкурентоспособность).If the angle φ is less than 75 °, then the increase in the lateral interelectrode gap s _b will be significant, which will lead in the best case to a significant deterioration in the controllability of the pulsed ECHO process, and in the worst case, the impossibility of obtaining sealing elements 3 of a given size (if the lateral interelectrode gap s _b will become more than half the difference in the transverse size of the hole in the electrode-tool and the corresponding minimum possible transverse size on the sealing element 3). This problem can be solved only either by increasing the feed rate of the electrode-tool (and this is not always possible, since it leads to an increase in the probability of electrical breakdown and damage to the electrode-tool), or by lowering the voltage at the electrodes and reducing the duration of the supplied current pulses (which reduces productivity and accordingly increases the technological cost of processing, and therefore, worsens its competitiveness).

Если угол φ будет составлять более 90°, осуществить обработку будет невозможно из геометрических соображений (см. фиг.8).If the angle φ will be more than 90 °, it will be impossible to carry out the processing due to geometric considerations (see Fig. 8).

После сгибания уплотнительных элементов 3 изгибают основания 2 монолитных вставок и надежно закрепляют их в кольцевых сегментах 1 (фиг.7), например, при помощи шпонки 4 (см. фиг.1).After bending the sealing elements 3, the bases 2 of the monolithic inserts are bent and securely fixed in the annular segments 1 (Fig. 7), for example, using the keys 4 (see Fig. 1).

Далее производят соединение кольцевых сегментов 1 друг с другом в единый кольцевой корпус (не показано).Next, the connection of the annular segments 1 with each other in a single annular housing (not shown).

Дополнительно улучшить уплотняющую способность щеточного уплотнения можно путем заливки монолитной вставки герметизирующим составом на часть высоты уплотнительных элементов 3.Further, the sealing ability of the brush seal can be improved by pouring the monolithic insert with the sealing compound to a part of the height of the sealing elements 3.

Таким образом, предложенное изобретение позволяет изготавливать кольцевые щеточные уплотнения с минимально необходимыми зазорами между уплотнительными элементами, что позволяет сократить утечки рабочей среды между разделяемыми полостями и, соответственно, повысить коэффициент полезного действия (КПД) газотурбинного двигателя или паровой турбины.Thus, the proposed invention allows the manufacture of ring brush seals with the minimum necessary gaps between the sealing elements, which allows to reduce leakage of the working medium between the separated cavities and, accordingly, to increase the coefficient of performance (COP) of a gas turbine engine or steam turbine.

Claims

1. A method of manufacturing a brush seal of an annular gap in which monolithic inserts are formed in the form of bases with an array of sealing elements located on them by pulsed electrochemical processing using an electrode tool, which is a perforated plate, and pulsed electrochemical processing of each monolithic insert is carried out until the thickness is reached its base, equal to 0.3 ÷ 5 mm, bend and fix the base of monolithic inserts in an annular housing or in an annular segment x, made with the possibility of their subsequent connection with each other, characterized in that after the electrochemical treatment, the sealing elements are bent so that the size of the height lowered from the working end of each sealing element to the base plane of the monolithic insert is 30 ÷ 90% of its size before bending the sealing element.

2. A method of manufacturing a brush seal according to claim 1, characterized in that the sealing elements are bent by pulling a monolithic insert through a tapering gap.

3. A method of manufacturing a brush seal according to claim 1, characterized in that during electrochemical processing, the electrode-tool is fed at an angle of 75 ÷ 90 ° to the surface of the insert blank.

4. A method of manufacturing a brush seal according to claim 1, characterized in that during electrochemical processing, a perforated plate with an array of round, or triangular, or rectangular cross-section openings is used as an electrode tool.