[發明專利]新型布萊登刷式汽封

無效

• 申請號: 201310544779.9
• 申請日: 2013-10-29
• 公開（公告）號: CN103603696A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 張建華
• 申請（專利權）人: 張建華
• 主分類號: F01D11/00
• 分類號: F01D11/00;F02C7/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種新型刷式密封件，尤其是用于高速運轉的汽輪機、燃氣輪機上的新型布萊登刷式汽封。

背景技術

公知的汽輪機轉子與靜子間均設有汽封，傳統的汽封結構多為迷宮式汽封，即轉子加工成凹凸結構，汽封采用高低齒結構與之相配合。汽封在整圈上一般分為4～12段，以適應水平中分式缸體，安裝時依次滑入靜子的T型槽道內，汽封在彈簧片的支撐下與轉子保持一定間隙，一旦碰磨汽封可以彈性退讓。

刷式汽封是在傳統梳齒汽封基礎上發展起來的，即把梳齒汽封的一個或幾個汽封齒替換為刷式汽封齒。刷式汽封齒是由緊密排列的特種合金絲組成，它們和轉子相碰磨時，刷絲可以彈性退讓，不易被磨掉，保證了機組在小間隙甚至零間隙下的安全運行，即便機組過臨界轉速和變工況時，刷絲也會跟隨轉子自由退讓卻不會磨損，待機組穩定之后，又恢復良好的密封性能。

由于刷絲間空隙的不均勻性作用，均勻的來流進入刷絲束中就變得不均勻了，并且從緊密的刷絲束區域向疏松的刷絲束區域偏流，這些偏流在刷絲排之間逐漸形成同向流和射流，并產生隨機的二次流和旋渦流。而當一射流遇到前面緊密的刷絲束，就會改變運動方向而變成和主流方向垂直的橫向流動，即橫向流。正由于刷絲束破壞流動而確保流動的不均勻性，使流體產生了自密封效應，橫向流動代替向前流動顯然是對流體自密封的重要貢獻，它能使橫流過刷子的總壓降增大從而減少密封介質的泄漏。

傳統的刷式汽封，因為無法有效解決刷絲束前后的較大壓差，在汽流的壓力作用下使刷絲緊貼住后擋板，刷絲失去了自由退讓的功能，產生滯后，容易引起碰磨現象，甚至會引起振動。

傳統的刷式汽封受加工工藝的制約，分段切割時為了保證刷絲的完整性及排列的連續性，須順著刷毛角度切割，這樣在汽封結合面形成一凸尖，復雜的結構給安裝調試帶來一定的不便，同時由于每塊弧段在結合面處因為斜面凸尖的相互作用，使整圈汽封連為一體，失去了每個弧段都可以彈性退讓的設計思想，會引起異常振動。

傳統的刷式密封在轉子高速運轉時，會順著轉動方向形成一股旋轉氣流，該氣流會造成刷絲末端異常抖動，使得密封間隙變大，而降低了刷式密封效果。

二十四年前(1989年)出現的布萊登汽封的設計理念是在每個汽封弧段的結合部鑲裝有彈簧，汽封弧段在彈簧的作用下向外張開，使得汽封齒和轉子之間留有足夠間隙，在啟機工況下，進入汽封背弧的汽壓較小，還不能克服弧段間彈簧的彈力，可以使汽封齒和轉子間保持較大的間隙，不會引起啟機困難和碰磨，在完成啟機過程后，開始加載負荷，進入汽輪機的主蒸汽壓力逐漸升高，通過導氣槽進入汽封背弧的汽壓開始升高，該壓力克服掉汽封弧段間的彈簧彈力使汽封弧段閉合起來，可以避免啟機困難的問題，但缺點是汽封齒仍是剛性的，長期運行容易造成汽封齒永久性的磨損，而降低密封效果。

發明內容

為了解決傳統布萊登汽封長期運行容易造成密封效果降低的問題，本發明提供了一種新型布萊登刷式汽封。該新型汽封能夠較長的時間里保持非常安全、穩定、高效的密封狀態。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：將結構改進后的刷式汽封和布萊登汽封結合在一起，將布萊登汽封齒更換為新結構的柔性刷式汽封齒，本發明將刷式汽封齒的前后擋板的弧段端面設計為徑向平面型式，解決了現有的刷式汽封擋板因為凸尖的相互制約使每個弧段不能自由彈性退讓的問題，將刷式汽封齒的后擋板與刷絲束間設計有空隙，使部分介質可以在后擋板和刷絲束間形成壓力區，可以減小刷絲束前后的壓差，解決了因前后壓差較大引起的彈性滯后問題，發明采用了布萊登汽封結構，在啟機過程中，汽封弧段間因彈簧彈力而張開，克服了因安裝間隙過小引起啟機困難問題，本發明在刷式汽封齒前鑲裝有導流槽，可以干擾轉子表面旋轉方向的軸流，可以有效改善刷絲末端因軸流干擾而刷絲嚴重抖動的現象，保證了刷絲狀態的穩定。本發明解決了啟機問題，減少了碰磨和異常振動，提高了安全運行的性能，進而保證了高性能的密封效果。在汽封體每個弧段間鑲裝有彈簧，汽封體進汽端設有進汽槽，將布萊登汽封的一個或者多個齒改造成為新型結構的柔性刷式汽封齒，在布萊登汽封齒前開有凹槽，凹槽內嵌放有刷式汽封齒，所述刷式汽封齒按順序緊固排列著前擋板、刷絲束及后擋板，所述前擋板、后擋板及刷絲束固定焊接在一起，刷絲束為直徑0.05-0.15mm的耐高溫合金絲，刷絲束厚度為0.5mm-2.5mm。

刷式汽封齒的前擋板、后擋板加工成平角，該檔板端部切割線的延長線到達該弧段的圓心，僅保留傾斜的刷絲凸尖部分，刷式汽封齒的前擋板及后擋板與汽封體弧段的端面對齊，這樣加工后的結合面不會在彈性退讓時因剛性凸尖而互相制約。