[發明專利]一種可調節末級壓降的多級刷式密封結構

有效

• 申請號: 202010409025.2
• 申請日: 2020-05-14
• 公開（公告）號: CN111663963B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 費成巍;張國強
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: F01D11/00
• 分類號: F01D11/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

本發明屬于機械動密封結構技術領域，具體為一種可調節末級壓降的多級刷式密封結構。本密封結構包括靜子機匣、齒輪、齒輪軸、靜子機匣放氣孔、刷絲束、下游刷式密封件放氣通孔、下游刷式密封上側輪齒等；靜子機匣靜止不動下游圓周方向均勻開有4個齒輪軸孔、12個靜子機匣放氣孔；上游刷式密封件固定安裝在靜子機匣內側。本發明通過給予齒輪軸逆向沿刷絲傾斜方向驅動力矩，并通過齒輪軸傳遞扭矩給齒輪，下游刷式密封件輪齒嚙合傳遞給下游刷式密封件，使下游刷式密封件繞轉子旋轉；本密封結構可以在保證泄漏量低的情況下，平衡下游刷式密封壓降，并且通過改變放氣孔有效流通面積，實現控制放氣量的多少，保證多級刷式密封長期平穩安全可靠工作。

技術領域

本發明屬于機械動密封結構技術領域，具體涉及一種可調節末級壓降的多級刷式密封結構。

背景技術

密封技術已成為發展高性能和高可靠性透平機械的一項關鍵技術。迷宮密封作為非接觸式動密封具有結構簡單、成本低廉和容易替換的特點，廣泛應用于透平機械中。但是，迷宮密封與轉子間存在固有間隙，其泄漏量相比接觸式刷式密封較大，特別是在轉子發生瞬時徑向偏移時，迷宮齒會產生永久性磨損，使得密封間隙增大，密封性能下降。刷式密封中，當轉子發生瞬時徑向偏移時，刷絲的柔性會產生彈性退讓，當轉子從偏心位置恢復時，刷絲又會在彈性恢復力的作用下及時跟隨轉子，以保證良好的密封性能。相比迷宮密封，刷式密封作為接觸式動密封具有更加優秀、穩定和持久的密封性能，但會受到接觸速度、承壓能力等的限制，會產生摩擦熱效應、遲滯效應等。用刷絲束代替迷宮密封中的迷宮齒而組成單級或多級刷式密封，不僅具有優秀和持久的密封性能，同時還具有很強的承壓能力。

研究表明，多級刷式密封沿氣流流動方向逐級不均勻增大的體積流量，各級壓降隨體積流量逐級不均勻的增加而增大，各級承擔壓降逐級增大，最下游刷式密封件承受較大的級間壓降，最下游刷絲更容易因級間壓降作用損壞，從而造成最下游刷式密封件短期內失效，因最下游刷式密封失效向上游刷式密封件傳遞，導致整體多級刷式密封件密封效果與可靠性顯著降低，同時增加了維修成本。

因此，在保證泄漏量低的情況下，如何平衡下游刷式密封壓降，且能夠保證多級刷式密封長期平穩安全可靠工作，成為人們亟待解決的問題。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明提出一種能夠確保多級刷式密封長期平穩安全可靠工作的可調節末級壓降的多級刷式密封結構。

本發明提供的可調節下游壓降的多級刷式密封結構，包括靜子機匣，齒輪，平鍵，齒輪軸，靜子機匣放氣孔，前擋板，刷絲束，后擋板，下游刷式密封件放氣通孔，下游刷式密封上側輪齒。所述靜子機匣靜止不動，并在其下游圓周方向均勻開有4個齒輪軸孔、12個靜子機匣放氣孔；齒輪軸孔用于固定齒輪軸；12個靜子機匣放氣孔，均勻分布在下游刷式密封件兩側夾板上，每夾板上各有6個放氣孔，按圓周方向均勻分布，上游刷式密封件通過熔焊工藝固定安裝在靜子機匣內側。所述齒輪由穿過靜子機匣的齒輪軸通過平鍵連接固定，提供下游刷式密封件所需的支撐力，并與下游刷式密封件上側輪齒嚙合，且齒輪與靜子機匣內側留有間隙，以保證齒輪可帶動下游刷式密封件旋轉。所述齒輪軸設置于靜子機匣對應的齒輪軸孔上，通過施加主動驅動力矩，齒輪軸在齒輪孔內旋轉帶動齒輪旋轉。所述下游刷式密封件放氣通孔設置于下游刷式密封件上側并與靜子機匣放氣孔連通，連接下游刷式密封件上游氣體與下游氣體。所述下游刷式密封件上側設置有輪齒，該輪齒與固定在齒輪軸上的齒輪嚙合。所述刷絲束通過熔焊工藝固定在前后擋板中間，刷絲束自由端距離轉子約0.02mm，呈45°角度安裝；設置有前擋板與后擋板，用于保證刷絲束固定，且為防止刷絲因軸向壓降大而產生軸向變形，從而影響密封性能，后擋板略長于前擋板。