[實用新型]一種允許轉子反轉的刷式密封結構

有效

• 申請號: 201920042452.4
• 申請日: 2019-01-11
• 公開（公告）號: CN209604094U
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 張國強;孫丹;李國勤;趙旺;趙歡;張國臣
• 申請（專利權）人: 沈陽航空航天大學
• 主分類號: F01D11/00
• 分類號: F01D11/00;F04C27/00
• 代理公司: 沈陽維特專利商標事務所(普通合伙) 21229
• 代理人: 李丹

本實用新型公開了一種允許轉子反轉的刷式密封結構，包括：靜子、刷式密封件、棘爪、螺旋彈簧和轉子，其中，靜子呈環形，其內周呈鋸齒狀，刷式密封件間隙配合設置于靜子內部，包括一體連接的前擋板、連接區、后擋板和刷絲束，刷絲束夾設于前擋板與后擋板之間，一端與連接區固定連接，另一端沿轉子的旋轉方向傾斜設置，連接區的外周均勻設置有弧形凹槽，棘爪的一端通過棘爪軸設置于弧形凹槽內，另一端配合插入靜子內周的齒槽中，螺旋彈簧壓縮設置于棘爪和刷式密封件之間。該刷式密封結構在轉子出現反轉的情況下，仍可以保證刷絲束完好無損、延長刷絲的使用壽命、降低刷絲的使用成本。

技術領域

本實用新型涉及一種應用于旋轉機械中的密封結構，特別提供了一種允許轉子反轉的刷式密封結構。

背景技術

刷式密封是航空發動機、汽輪機、壓縮機等旋轉機械的關鍵部件。相對于傳統的迷宮密封，刷式密封不但具有較好的封嚴特性，還能夠適應轉子的瞬間徑向變形或偏心運動，此外，刷式密封的刷絲與轉子形成柔性接觸，可改善轉子系統的振動特性，保證機組運行的安全性，因此刷式密封被廣泛應用于航空航天、電力、石化等行業領域的旋轉機械中。

刷式密封由前面板、后面板和夾于兩者之間的高度密集合金細金屬絲組成的刷絲束組成，刷絲束沿轉子旋轉方向有一定傾角，傾斜的刷絲可以允許轉子徑向跳動，在與轉子過盈接觸后，不會像迷宮密封和蜂窩密封一樣，出現永久性的性能損失，刷式密封的刷絲相對轉子的旋轉方向按一定傾斜角度規則排列，可以減少刷絲的磨損，使刷絲更容易適應轉子的制造誤差和熱變形等，并在轉子瞬間大幅徑向位移后迅速彈回，保持密封間隙不變。研究表明，刷式密封作為一種接觸式動密封，刷絲束的柔性保證了在轉子瞬時徑向跳動的時刷絲束可以呈現退讓性和追隨性。

通常，刷式密封的刷絲與轉子表面呈45°傾斜角，安裝時刷絲與轉子表面過盈裝配，過盈裝配使得刷絲束與轉子之間產生摩擦力，在實際使用中，要求轉子單向旋轉，一旦轉子反轉，轉子與刷絲束間的巨大摩擦力將會對刷絲造成不可逆的損傷。目前還沒有針對轉子反轉造成刷絲損壞而提出的合理解決辦法。

因此，如何對現有的刷式密封結構進行改進，使得在轉子出現反轉的情況下，仍可以保證刷絲束完好無損、延長刷絲的使用壽命、降低刷絲的使用成本，成為人們亟待解決的問題。

實用新型內容

鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種允許轉子反轉的刷式密封結構，以解決現有刷式密封結構在轉子反轉的情況下會造成刷絲的損壞的問題。

本實用新型提供的技術方案是：一種允許轉子反轉的刷式密封結構，包括：靜子、刷式密封件、棘爪、螺旋彈簧和轉子，其中，所述靜子呈環形，其內周呈鋸齒狀，所述刷式密封件間隙配合設置于靜子內部，所述刷式密封件包括一體連接的前擋板、連接區、后擋板和刷絲束，刷絲束夾設于前擋板與后擋板之間，一端與連接區固定連接，另一端沿轉子的旋轉方向傾斜設置，連接區的外周均勻設置有弧形凹槽，所述棘爪的一端通過棘爪軸設置于弧形凹槽內，另一端配合插入靜子內周的齒槽中，棘爪與弧形凹槽上對應設置有圓柱形凹槽，螺旋彈簧壓縮設置于圓柱形凹槽內，兩端分別與棘爪和刷式密封件緊密接觸，給予棘爪與刷式密封件相互作用力，維持刷式密封件相對軸心位置不動，保證轉子的平穩轉動。

優選，連接區外周均勻設置有4個弧形凹槽。

本實用新型提供的允許轉子反轉的刷式密封結構不改變傳統刷式密封的局部結構，將傳統的刷式密封結構設計成為一種含棘輪機構的刷式密封結構，該刷式密封結構具有如下優點：

1、相對于傳統刷式密封結構，棘爪，螺旋彈簧，棘爪軸與靜子共同組成類似于棘輪機構的結構，可實現轉子正向轉動時，刷式密封件在棘爪和螺旋彈簧的共同作用下，與靜子保持相對靜止，一旦轉子反向運轉，由于刷絲束與轉子間的摩擦力遠大于棘爪與靜子內齒的滑動摩擦力，使得刷式密封件會隨著轉子轉動，進而在一定程度上保護刷絲，增加刷絲的使用壽命，降低使用成本；