[發明專利]刷式密封件

有效

• 申請號: 201380009184.1
• 申請日: 2013-02-28
• 公開（公告）號: CN104114918B
• 公開（公告）日: 2016-10-26
• 發明（設計）人: 井上秀行
• 申請（專利權）人: 伊格爾工業股份有限公司
• 主分類號: F16J15/22
• 分類號: F16J15/22
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;蔡麗娜

技術領域

本發明涉及對例如飛機、燃氣渦輪和蒸汽渦輪等的旋轉軸與相對移動的配對部件之間進行密封的刷式密封件。

背景技術

繞燃氣渦輪的旋轉軸的軸設置有例如防止氣體從高壓側泄漏到低壓側的密封機構。

以往，作為該密封機構，通常采用作為非接觸密封的迷宮式密封，但由于迷宮式密封是非接觸的，因此密封性能的提高是有限的。因此，為了提高密封性能而采用了刷式密封件。

在刷式密封件中，多個剛毛形成為環狀(刷式密封剛毛)，通過該刷式密封剛毛的末端部與旋轉側接觸，從而進行密封。

旋轉側、例如燃氣渦輪的轉子隨著運轉由于離心力和熱而發生變形，另一方面，靜止側的外殼也由于熱而發生膨脹，因此刷式密封件與轉子之間的距離發生變動。

該變動由于剛毛的撓曲而被吸收，但若向低壓側發生撓曲則存在密封性能降低的可能，因此在刷式密封剛毛的低壓側具備背板，防止向低壓側發生撓曲。此外，為了允許剛毛發生撓曲，在剛毛的高壓側設置了空間(例如參照專利文獻1的第10頁和圖8至圖10)。

但是，在用于蒸汽渦輪等的高壓部分的情況下，存在特別是在高壓側使剛毛亂動而發生剛毛折損的情況。

這樣，若剛毛發生折損，則該部分成為與轉子不接觸的狀態，刷式密封件的密封性能變差。

若刷式密封件的密封性能變差，則例如存在渦輪的輸出降低這樣的問題。

作為消除高壓側的剛毛亂動的刷式密封件，提出了一種刷式密封件，在刷式密封剛毛的高壓側也具備制動板，限制刷式密封剛毛發生撓曲，并且在制動板上設置貫通孔來抑制紊流的產生，特別是要防止高壓側的剛毛亂動(例如參照專利文獻2)。

但是，在專利文獻2所示的刷式密封件中，利用低壓側的背板和高壓側的制動板到轉子的附近為止強力地限制刷式密封剛毛的活動，因此刷式密封剛毛的能夠自由撓曲的長度變短。

因此，刷式密封剛毛的剛性變大，與轉子的接觸壓力變大，因此存在剛毛和轉子在穩定狀態下的磨損變大這樣的問題。

作為解決專利文獻2所示的刷式密封件的問題的刷式密封件，提出了一種刷式密封件，其代替剛毛部的高壓側的制動板而具備抑制剛毛，所述抑制剛毛具有不妨礙剛毛部的接觸變形的程度的彈性(例如參照專利文獻3)。

在該專利文獻3所示的刷式密封件中，剛毛部發生撓曲，從而吸收靜止部與旋轉部之間的間隔的變動，利用低壓側的背板來限制剛毛部的運動，因此會向抑制剛毛的方向發生撓曲，但抑制剛毛具有不妨礙剛毛部的接觸變形的程度的彈性，因此抑制剛毛發生彈性變形而吸收該剛毛部的撓曲，不會使接觸摩擦力對應于靜止部與旋轉部之間的間隔的變動而增加，能夠防止穩態的磨損的增加。

但是，在專利文獻3所示的刷式密封件中，需要在剛毛部的高壓側配設將刷絲(剛毛)束起而形成的抑制剛毛，存在制造成本增加的問題。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2003-14128號公報(第10頁、圖8)

專利文獻2：日本特開2001-73708號公報

專利文獻3：日本特開2008-121512號公報

發明內容

發明要解決的課題

本發明是為了解決上述現有技術的問題而完成的，其目的在于提供一種刷式密封件，其以簡單的結構確保剛毛向上游側的自由度的同時防止亂動，并且提高剛毛在高壓側與低壓側的壓差方向的剛性，減少剛毛的磨損。

用于解決課題的手段

為了達成上述目的，本發明的刷式密封件的第一特征在于，具備：

剛毛部，其安裝在具有間隙地相對轉動的靜止部與旋轉部之間的所述靜止部上，由多個剛毛形成；以及

背板部，其安裝成與所述剛毛部的低壓側相鄰，對該剛毛部的運動進行限制，所述刷式密封件對在所述靜止部與所述旋轉部之間流動的所述流體進行密封，

在由所述多個剛毛形成的剛毛部中，沿著高壓側與低壓側的壓差方向排列的多個剛毛在基端部與自由端部之間被相互緊固而形成為面狀剛毛，該面狀剛毛沿著周向呈層疊狀連續地排列而形成剛毛部。

根據該特征，與以往公知的刷式密封剛毛相比，高壓側與低壓側的壓差方向(轉子的軸向)的剛性高，對于蒸汽渦輪等高壓設備也能夠應用。

此外，能夠確保剛毛的末端在與壓差方向垂直的方向(周向)的自由度，因此，與壓差方向垂直的方向的剛性低，即使在旋轉部的低速時的旋轉中，自由端部也能夠利用其動壓而從旋轉部的外周面上浮起，磨損變小，能夠提高耐磨損性。