一种人字形阻旋栅密封结构的制作方法

文档序号:8576957阅读:202来源:国知局
一种人字形阻旋栅密封结构的制作方法
【专利说明】
[0001]技术领域:本实用新型是一种应用于旋转机械中的密封结构,尤其是一种新型降低进气预旋抑制气流激振力的人字形阻旋栅密封结构。
[0002]【背景技术】:密封结构是航空发动机、汽轮机、压缩机等旋转机械的关键部件,密封结构在抑制旋转机械流体泄漏的同时还会产生气流激振力,影响转子稳定性。随着旋转机械工作介质参数的不断提高,由密封气流力所引起的气流激振问题越来越突出。
[0003]研宄表明,密封气流激振产生的主要原因是由密封内流体的周向速度产生的交叉刚度引起的。密封内流体的周向速度由以下两个方面产生:一是密封内流体在旋转转子的粘性摩擦带动下产生周向流动;二是在进入密封前的流体具有较大入口预旋速度。这两者均可使流体在密封中具有一定的周向速度。流体在密封间隙的周向流动,使得密封间隙流体周向压力分布不均匀,由不均匀的压力分布产生气流激振力,进而产生交叉刚度引起密封失稳。
[0004]为减小密封气流激振力,提高密封的稳定性,人们在传统迷宫密封的基础上,通过改变密封本身的结构提出了多种密封结构。1982年,Von Pragenau通过改变密封内周向表面的粗糙程度来降低密封内流体的周向流速,提出了蜂窝密封结构。鉴于蜂窝密封加工工艺复杂等因素,国外学者提出了与蜂窝密封结构相似,具有圆柱孔的孔型密封结构。1991年美国德克萨斯A&M大学透平机械实验室的Vance和Shultz研发了袋型密封。袋型密封的周向隔板和凹槽能有效地减小流体的周向流动速度。上述密封形式虽然机理不完全相同,但本质上都属于通过改变密封内部结构增加流体通过周向腔室的阻力,削弱密封内流体的周向流动,进而减小密封交叉刚度,以达到增加转子稳定性的目的。上述密封并没有针对降低入口预旋做出相应措施,而密封进口预旋是引起密封失稳的重要因素,因此,密封气流激振问题不可能得到根本解决。
[0005]【实用新型内容】:本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足,提出一种人字形阻旋栅密封结构,该结构可以有效降低密封进气预旋,减小气流激振力,改善密封的稳定性,从而提高发动机、汽轮机等旋转机械的转子稳定性。
[0006]为实现上述目的,本实用新型采用的技术方案是:一种人字形阻旋栅密封结构,包括转子,密封体和人字形阻旋栅。密封体套在转子的外表面上,其下端设有密封齿,多个人字形阻旋栅均布在密封体的端面上。
[0007]优选的,所述的人字形阻旋栅的径向长度范围处于密封体的肩部与齿尖之间,人字形阻旋栅两条边的夹角范围为120°?150°,且边长均为10?17mm,宽度均为3?5mm,高度均为3?5mm,相邻人字形阻旋栅的间距为10?25mm。
[0008]优选的,人字形阻旋栅与密封体为一个整体结构。
[0009]优选的,所述的密封体外环设有T形结构,用于与密封套连接。
[0010]本实用新型提出的一种降低密封入口预旋抑制气流激振力的人字形阻旋栅密封结构,其主要优点如下:
[0011](I)结构简单,不改变传统密封的内部结构,只在传统密封入口端部周向均匀设置人字形阻旋栅结构,任何形式的迷宫密封、蜂窝密封、孔型密封、袋型密封等都可以据此改变为相应的人字形阻旋栅密封结构;
[0012](2)在密封入口处设置人字形阻旋栅结构,增加了密封入口来流周向流动阻力,可有效降低密封进气入口的预旋速度。
[0013](3)人字形阻旋栅可有效降低密封的交叉刚度,增加密封的主阻尼,改善密封的稳定性,提高航空发动机、汽轮机、压缩机等旋转机械的转子稳定性。
【附图说明】
[0014]本实用新型专利提出阻旋栅密封结构适用于任何一种旋转非接触式密封结构,附图中以迷宫密封为例进行说明。
[0015]图1是人字形阻旋栅密封体及转子轴向结构示意图。
[0016]图2是图1的A-A剖视图。
[0017]图3是人字形阻旋栅的结构示意图。
[0018]图4是T型槽、密封、转子整体周向局部视图。
[0019]图中,I是人字形阻旋栅,2是密封体,3是密封齿,4是密封套,5是T形槽,6是转子,O是转子的圆心。
【具体实施方式】
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[0020]下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
[0021]如图1-图4所示:一种人字形阻旋栅密封结构,包括转子6,密封体2和人字形阻旋栅I。其安装方式为T型槽安装方式,将本密封结构设计成固定于汽缸T型槽5的固定部件,套在转子6表面。密封体2套在转子6的外表面上,其下端设有密封齿3,密封套4设置在密封体2的上端,两者通过T型槽5连接。多个人字形阻旋栅I均布在密封体2的端面上。所述的人字形阻旋栅I的径向长度范围处于密封体2的肩部与齿尖之间,人字形阻旋栅两条边的夹角α范围为130°,且边长L均为15mm,宽度W均为4mm,高度H均为4mm,相邻人字形阻旋栅的间距为16_。人字形阻旋栅I与密封体2浇铸成一个整体结构。如图4所示,箭头方向为气流的方向,密封结构的右侧为高压侧,左侧为低压侧,在入口处设置的人字形阻旋栅1,起到导流叶片作用,对来流气体产生一定的阻力作用,正是这种阻力作用,降低了密封腔内气流的周向速度,抑制了密封内气体产生的气流激振力,提高了转子稳定性。旋转机械中气体进入密封之前有预旋速度,阻旋栅I会有效降低流经气体的周向速度,进而减小了密封的交叉刚度,有助于提高密封的稳定性,进而提高旋转机械的转子稳定性,密封块材料为普通的45钢、6(;15等材料。
【主权项】
1.一种人字形阻旋栅密封结构,其特征在于:包括转子,密封体和人字形阻旋栅;密封体套在转子的外表面上,其内部设有密封齿,多个人字形阻旋栅周向均布在密封体的进气入口端面上。
2.如权利要求1所述的一种人字形阻旋栅密封结构,其特征在于:所述的人字形阻旋栅的径向长度范围处于密封体的肩部与齿尖之间,人字形阻旋栅两条边的夹角范围为120°?150°,且边长均为10?17mm,宽度均为3?5mm,高度均为3?5mm,相邻人字形阻旋栅的间距为10?25mm。
3.如权利要求1或2所述的一种人字形阻旋栅密封结构,其特征在于:相邻人字形阻旋栅的间距为10?25mm。
4.如权利要求1所述的一种人字形阻旋栅密封结构,其特征在于:人字形阻旋栅与密封体浇铸为一个整体结构。
5.如权利要求1所述的一种人字形阻旋栅密封结构,其特征在于:所述的密封体外环设有用于与密封套连接的T形结构。
【专利摘要】一种人字形阻旋栅密封结构,包括转子,密封体和人字形阻旋栅。密封体套在转子的外表面上,其内部设有密封齿,多个人字形阻旋栅均布在密封体的进气入口端面上。设置的人字形阻旋栅,起到导流叶片作用,对来流气体产生一定的阻力作用,正是这种阻力作用,抑制了密封腔内气流的周向速度,减小了密封内气体产生的气流激振力,提高了转子稳定性。旋转机械中气体进入密封之前有预旋速度,阻旋栅会有效降低流经气体的周向速度,进而减小了密封的交叉刚度,有助于提高密封的稳定性,进而提高旋转机械的转子稳定性。
【IPC分类】F16J15-16
【公开号】CN204284448
【申请号】CN201420745576
【发明人】孙丹, 王双, 刘宁宁, 王克明, 艾延廷
【申请人】沈阳航空航天大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月1日
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