[發明專利]一種改善刷絲密封效果的密封結構

有效

• 申請號: 201811327081.0
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN109356672B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 安寧;李振瑞;牛永吉;章清泉;高楊;張榮
• 申請（專利權）人: 北京北冶功能材料有限公司
• 主分類號: F01D11/00
• 分類號: F01D11/00
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

一種改善刷絲密封效果的密封結構，屬于透平機械密封技術領域。現有刷式密封裝置包括熔焊區、前板、刷絲束和背板；前板、刷絲束和背板通過熔焊區連接，刷絲束根部固定在熔焊區上，端部與轉子貼合。在現有刷式密封裝置整體結構不變的情況下，從上游前板側至下游背板側將刷絲直徑依次增加，從0.05～0.08mm依次增加到0.15～0.2mm；其中從上游至下游每增加一排刷絲焊接在熔焊區時，刷絲直徑增加0.01～0.02mm。這樣后排刷絲除了起到密封作用外，還能夠對前排刷絲起到支撐作用，能有效避免因剛性不夠產生的刷絲翹曲等不規則變形以及折斷掉毛現象，從而解決刷絲回彈滯后的問題。

技術領域

本發明屬于透平機械密封技術領域，特別涉及一種改善刷絲密封效果的新型密封結構，能有效解決刷絲磨損以及回彈滯后問題，減少漏氣量，從而提高透平機械的工作效率和可靠性。

背景技術

刷式密封是由高溫合金刷絲和支持背板通過特殊熔焊方法制造，主要用于航空發動機、燃氣輪機和汽輪機軸封。刷式密封是接觸式零間隙密封，密封效果好，刷式密封的漏氣量是迷宮密封的10％～20％，使透平機械的泄漏損失大幅度下降，并改善了轉子的穩定性。刷式密封的主要部件刷絲是一束捆扎在一起的高密集度、按一定方向排列、圓截面、直徑是0.05～0.2mm的細金屬絲。刷絲自由端與軸表面接觸，另一端用真空電子束或者用黃銅釬焊與刷絲束左右兩端的圓環連接在一起。采用電火花方法將刷絲自由端加工到精確尺寸。刷絲按一定角度規則排列，以減少刷絲的磨損，使刷絲更容易適應轉子的熱變形、制造誤差等問題，并在轉子瞬間大幅徑向位移后，刷絲可彈回，保持密封間隙不變。

刷絲直徑特別細小，僅為0.05～0.2mm，在高密封壓力、高環境溫度和高表面速度作用下，由于刷絲剛性不夠，經常出現刷絲折斷掉毛現象。另外，為了避免支持背板與轉子的碰撞，減少對轉子的磨損，刷式密封裝置中支持背板與刷絲自由端間通常有1.27mm左右的保護高度。正是由于此保護高度的存在使得刷絲自由端無背板材料支撐，當氣壓較大時，刷絲沿氣流方向發生彎曲，回彈滯后，使得刷絲與轉子之間的間隙增大，從而造成氣流泄漏。

為了進一步改善刷式密封機械裝置的密封效果，提高機械工作效率，非常有必要尋找一種簡單、易操作、成本低并且能夠有效減少刷式裝置氣流泄漏的技術。

發明內容

本發明的目的在于提供一種改善刷絲密封效果的新型密封結構，解決刷絲由于剛性不夠，出現的折斷掉毛現象，同時解決刷絲受較大氣流沖擊時自由端沿氣流方向彎曲引起的回彈滯后而導致的氣流泄漏問題。

本發明是在現有刷式密封裝置基礎上通過改變刷絲直徑實現的：即現有的刷式密封裝置包括熔焊區、前板、刷絲束和背板；前板、刷絲束和背板通過熔焊區連接，刷絲束根部固定在熔焊區上，端部與轉子貼合。所用刷絲為均勻一致的直徑為0.05～0.2mm的高溫合金絲，刷絲長度為20～45mm，刷絲角為30°～60°，刷絲束密集度為圓周方向90～180根/mm，刷絲束沿其軸向方向上的總厚度為0.5～2mm；背板高度為刷絲長度的0.75～0.95倍，前板高度為刷絲長度的0.45～0.75倍，前板和背板厚度為3～4.5mm。在現有刷式密封裝置整體結構不變的情況下，從上游前板側至下游背板側將刷絲直徑依次增加，從0.05～0.08mm依次增加到0.15～0.2mm；其中從上游至下游每增加一排刷絲焊接在熔焊區時，刷絲直徑增加0.01～0.02mm。這樣后排刷絲除了起到密封作用外，還能夠對前排刷絲起到支撐作用，能有效避免因剛性不夠產生的刷絲翹曲等不規則變形以及折斷掉毛現象，從而解決刷絲回彈滯后的問題。

本發明中需要理解的是，屬于“上游”、“下游”、“前排”、“后排”、“下端”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，

所述刷絲束4中上游刷絲的起始直徑為0.05～0.08mm，下游刷絲的終止直徑為0.15～0.2mm。

從上游至下游每增加一排刷絲焊接在所述熔焊區1時，所述刷絲束4中刷絲直徑增加0.01～0.02mm。