一种高压指尖与碳纤维刷丝组合密封装置的制作方法

本发明属于密封装置技术领域，具体涉及一种高压指尖与碳纤维刷丝组合密封装置。

背景技术

传统的密封装置大多为篦齿密封，若其安装间隙过小，则易造成动静部件之间碰磨，损坏设备；若其安装间隙过大，则泄漏增加，无法达到密封要求，同时篦齿容易磨损，且泄漏量会随着设备运行时间的延长而逐渐增大。而刷式密封装置是一种接触性密封，其为零间隙安装，可显著提高大功率汽轮机的工作效率和可靠性的先进动密封技术，是传统迷宫式密封的理想换代产品。

一般来说，刷式密封由保护挡板，柔性的刷丝体，支撑挡板组成。柔性的刷丝体由细长的金属丝紧密排列组成，一般为镍基或钴基合金。但这种刷式密封结构刷丝易断裂，且在工作时，刷丝与转子产生高速摩擦，刷丝不断磨损、烧尖，影响刷式密封封严性能和刷丝使用寿命。碳纤维是一种高性能纤维材料，广泛应用于航空航天，能源装备，交通运输等领域。本发明提出的碳纤维刷丝可有效避免传统刷式密封的缺点，可提高刷式密封的性能和刷丝使用寿命。

另外,刷式密封还具有泄漏率低、占用轴向空间小、转子动力学性能优越、运行持久稳定等特点，但是，在高压差下，刷丝容易发生轴向变形，从而导致密封失效。因此，采用高压指尖与碳纤维刷丝组合的密封装置，用以提高刷式密封的性能和刷丝使用寿命。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种高压指尖与碳纤维刷丝组合密封装置，解决了现有刷式密封在高压差下轴向变形较大的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种高压指尖与碳纤维刷丝组合密封装置，包括前挡板、高压指尖密封片、低压指尖密封片、熔焊区、碳纤维刷束体和后挡板，高压指尖密封片位于前挡板的内侧，低压指尖密封片位于高压指尖密封片的侧部，碳纤维刷束体位于低压指尖密封片的侧部，碳纤维刷束体与后挡板接触，高压指尖密封片、低压指尖密封片和碳纤维刷束体的外径根部通过熔焊工艺连接成一体，并夹紧于前挡板与后挡板之间形成熔焊区，低压指尖密封片与碳纤维刷束体之间设置有指尖挡板，前挡板、指尖挡板、碳纤维刷束体和后挡板均套设于转子上。

本发明的特点还在于，

前挡板与高压指尖密封片之间设置有遮流板。

遮流板呈环形结构，且遮流板上沿圆周方向开设多个v形缝隙。

后挡板靠近碳纤维刷束体的表面开设有环状的减压槽。

高压指尖密封片的轴向厚为3mm～4mm，低压指尖密封片的轴向厚度为0.2mm～0.4mm。

碳纤维刷束体由多排均匀竖直设置的碳纤维刷丝组成，碳纤维刷丝的直径为0.03mm～0.05mm，碳纤维刷束体的轴向总厚度为0.3mm～5mm。

指尖挡板的内环面上沿圆周方向均匀开设有多个凹槽，凹槽的深度为0.2mm～0.4mm。

本发明的有益效果是，该刷式密封装置中高压指尖密封片具有较好的耐高压性，有效减少了刷丝在高压下轴向变形，碳纤维刷丝具有自润滑性，能够减少刷丝与转子之间的磨损，刷丝使用寿命长。

附图说明

图1是本发明一种高压指尖与碳纤维刷丝组合密封装置的结构示意图；

图2是本发明一种高压指尖与碳纤维刷丝组合密封装置中高压指尖密封片的结构示意图；

图3本发明一种高压指尖与碳纤维刷丝组合密封装置中高压指尖密封片的结构局部放大；

图4本发明一种高压指尖与碳纤维刷丝组合密封装置中低压指尖密封片的结构示意图；

图5本发明一种高压指尖与碳纤维刷丝组合密封装置中指尖挡板的结构示意图；

图6发明一种高压指尖与碳纤维刷丝组合密封装置中指尖挡板的局部放大示意图；

图7本发明一种高压指尖与碳纤维刷丝组合密封装置中碳纤维刷丝的结构示意图；

图8本发明一种高压指尖与碳纤维刷丝组合密封装置中遮流板的结构示意图。

图中，1.前挡板，2.遮流板，21.v形缝隙，3.高压指尖密封片，31.第一指尖梁，32.第二指尖梁间隙，4.低压指尖密封片，41.指尖梁，42.指尖梁间隙，5.熔焊区，6.指尖挡板，7.碳纤维刷束体，71.碳纤维刷丝，8.后挡板，9.转子。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种高压指尖与碳纤维刷丝组合密封装置，如图1所示，包括前挡板1、高压指尖密封片3、低压指尖密封片4、熔焊区5、碳纤维刷束体7和后挡板8，高压指尖密封片3位于前挡板1的内侧，低压指尖密封片4位于高压指尖密封片3的侧部，碳纤维刷束体7位于低压指尖密封片4的侧部，碳纤维刷束体7与后挡板8接触，高压指尖密封片3、低压指尖密封片4和碳纤维刷束体7的外径根部通过熔焊工艺连接成一体，并夹紧于前挡板1与后挡板8之间形成熔焊区5，低压指尖密封片4与碳纤维刷束体7之间设置有指尖挡板6，前挡板1、指尖挡板6、碳纤维刷束体7和后挡板2均套设于转子9上。

前挡板1、指尖挡板6和后挡板8均呈环状结构。

高压指尖密封片3包括第一指尖梁31和第二指尖梁间隙32，如图2及图3所示，第一指尖梁31为50个～70个，低压指尖密封片4，如图4所示，包括第二指尖梁41和第二指尖梁间隙42；高压指尖密封片3的轴向厚为3mm～4mm，低压指尖密封片4的轴向厚度为0.2mm～0.4mm；

指尖挡板6的内环面上沿圆周方向均匀开设有多个凹槽，如图5及图6所示，凹槽的深度为0.2mm～0.4mm，且凹槽的形状与第二指尖梁41的形状相同；

碳纤维刷束体7的轴向总厚度为0.3mm～5mm，碳纤维刷束体7由多排均匀竖直设置的碳纤维刷丝71组成，如图7所示，碳纤维刷丝71的直径为0.03mm～0.05mm。

前挡板1与高压指尖密封片3之间设置有遮流板2，遮流板2呈环形结构，遮流板2内环面上沿圆周方向开设多个v形缝隙21，如图8所示，遮流板2的厚度为0.60mm～0.90mm，v形缝隙21的最大宽度为0.90mm～1.1mm；遮流板2的内径在前挡板1的内径和高压指尖密封片3的内径之间。

后挡板8靠近碳纤维刷束体7的表面开设有减压槽，减压槽为环状结构，减压槽的深度为0.20mm～0.60mm。

前挡板1的厚度不大于后挡板8的厚度。

本发明一种高压指尖与碳纤维刷丝组合密封装置，具体工作原理是：

工作时，气体经上游高压侧通过前挡板1向后挡板8流动时，部分高压气流可吹至遮流板2上，进而流至高压指尖密封片3，也可通过遮流板2上的缝隙流至高压指尖密封片3，在气体经过高压指尖密封片3后，产生一部分压降，再通过低压指尖密封片4和碳纤维刷束体7，这样可以减少碳纤维刷束体7所承受的压力，防止碳纤维刷束体7在高压差下发生较大轴向变形。

本发明的装置中的碳纤维刷丝71呈均匀竖直排列，碳纤维刷丝71易适应转子9的热变形，从而减少了碳纤维刷丝71的磨损，提高了刷丝的使用寿命；同时，在轴瞬间大幅径向位移后，碳纤维刷丝71可弹回且保持密封间隙不变。相对于传统的金属刷丝密封装置来说，碳纤维刷丝71具有较小的直径，从而有效减小刷丝之间孔隙，另外，由于碳纤维刷丝71耐磨性能好，可以降低刷丝和转子9之间高速摩擦，从而提高密封性能。

遮流板2采用环形结构，遮流板2上沿圆周方向开设多个v形缝隙或者多个圆孔，从而降低遮流板2承受的压力，保证其正常工作。在本实施方式中，遮流板2上开设缝结构和孔；使遮流板2与高压气流接触时，缓冲效果得到提升。

由于减压槽的存在，使得后挡板8和碳纤维刷束体7的接触面减小，在工作时，减小了后挡板8和碳纤维刷束体7刷毛间的摩擦力，避免因摩擦力过大而导致碳纤维刷束体7无法恢复初始位置，进行引起“滞后效应”，有利于减小在碳纤维刷束体7和转子9间出现的间隙，防止因“滞后效应”引起的泄漏，从而进一步提高密封性能。同时，还可减小后挡板8和碳纤维刷束体7之间的的磨损，延长其使用寿命。

本发明中高压指尖密封片3轴向厚度较大，具有较高的承压能力，其承压能力可达2mpa～3mpa；同时，高压指尖密封片3和碳纤维刷束体7组合的密封装置，可避免刷丝在高压差工作条件下发生较大的轴向变形，在不降低指尖密封和刷式密封结构的柔性的基础上，提高了密封性能。