一种新型燃气轮机用刷式气封及其制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种新型燃气轮机用刷式气封及其制造方法，属于燃气轮机密封领域。本发明的新型燃气轮机用刷式气包括第一背板、第二背板以及嵌套在第一背板、第二背板内的刷子，第一背板、第二背板位置相对的侧面上分别设有第一连接片、第二连接片以及第一刷子槽、第二刷子槽，第二刷子槽的下方设有沿着第二背板的高度方向设置的避让室，刷子的一端嵌套入第一刷子槽和第二刷子槽构成的容纳腔内，刷子的另一端为突出于第一背板、第二背板外的自由端。本发明提供的一种新型燃气轮机用刷式气封，在单独零部件报废时可以替换，降低了成本。该新型燃气轮机用刷式气封的制造方法简单，易于控制，成品率高，起到了节能降耗的目的，具有良好的应用前景。
【专利说明】一种新型燃气轮机用刷式气封及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于燃气轮机密封领域，具体涉及一种新型燃气轮机用刷式气封及其制造方法。
【背景技术】
[0002]燃气轮机运行过程中，特别在临界转速附近工况，会产生较大的振动，因此要对燃气轮机内的高温气体进行密封，传统的密封方式为梳齿密封，但这种密封方式在燃气轮机转子较大振动时，会与梳齿产生碰磨，而且这种磨损是永久性的，不可恢复，久而久之容易产生严重的高温气体泄漏。现有的改进方式为采用刷式气封，刷式气封作为一种柔性密封，转子过临界转速时，因振动加剧与密封用刷丝簇瞬间的接触，不会立即将刷丝簇磨损，当燃气轮机转子稳定工作时，高强度的刷丝簇会产生回弹，保持原有形态，起到较好的密封效果，但由于燃气轮机燃烧产生的气体具有高温、腐蚀等特点，则进行密封的刷式气封属于易损件，需要定期更换，且刷式气封通常等分切割后嵌入在蓖齿气封体中，常规环形刷式气封切割后会产生变形，处理成本提高，不利于推广，此外，现有的刷式气封为整体式结构，中间工序出错即会导致整体报废，损失较大。
【发明内容】
[0003]为了解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种新型燃气轮机用刷式气封，能有效的密封燃气轮机的高温气体，很好的控制了背板因焊接而引起的分段切割变形，避免了因变形导致的装配困难而需要二次加工的难题，且由于采用单独零件连接固定的方式，在单独零部件报废时可以替换，降低了成本。该新型燃气轮机用刷式气封的制造方法简单，易于控制，成品率高，起到了节能降耗的目的，具有良好的应用前景。
[0004]为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为:
一种新型燃气轮机用刷式气封，其特征在于:包括背板以及嵌套设置在背板内的刷子，所述背板包括相对设置的第一背板和第二背板，所述第一背板、第二背板位置相对的侧面上分别设有第一连接片和第二连接片，所述第一连接片、第二连接片的下方分别设有相对应的第一刷子槽和第二刷子槽，所述第二刷子槽的下方设有沿着第二背板的高度方向设置的避让室，所述刷子的一端嵌套入第一刷子槽和第二刷子槽构成的容纳腔内，所述刷子的另一端为突出于第一背板、第二背板外的自由端。
[0005]前述的一种新型燃气轮机用刷式气封，其特征在于:所述刷子包括刷丝簇和与刷丝簇的一端相连接的板块，所述板块包括第一板块和第二板块，所述第一板块、第二板块相对设置且分布于刷丝簇的两侧，所述刷丝簇连接于板块的一端嵌入至第一刷子槽、第二刷子槽构成的容纳腔内，所述刷丝簇的另一端为沿着背板的高度方向延伸并突出于背板之外的自由端。
[0006]前述的一种新型燃气轮机用刷式气封，其特征在于:所述第一板块、第二板块的形状分别与第一刷子槽、第二刷子槽的形状相适配，所述第一板块的尺寸小于与之相对应的第一刷子槽的尺寸，所述第二板块的尺寸小于与之相对应的第二刷子槽的尺寸。
[0007]前述的一种新型燃气轮机用刷式气封，其特征在于:所述刷丝簇内单体刷丝的长度均保持一致，所述刷丝簇与板块通过焊接、冲压或铆接的方式固定连接。
[0008]前述的一种新型燃气轮机用刷式气封，其特征在于:所述背板为圆环形、弧形或直条形，所述第一背板、第二背板通过第一连接片、第二连接片采用焊接或铆接的方式固定连接。
[0009]基于前述的一种新型燃气轮机用刷式气封的制造方法，其特征在于:包括以下步骤，
步骤I)制备第一背板、第二背板，在第一背板、第二背板上分别制造第一连接片、第一刷子槽以及第二连接片、第二刷子槽，并在第二背板上制造避让室；
步骤2)制备刷子的第一板块、第二板块，通过线切割方式制备第一板块、第二板块； 步骤3)制备刷子的刷丝簇，将若干个单体刷丝排布好制成刷丝簇；
步骤4)制备刷子，将步骤2)、3)中制备得到的第一板块、第二板块以及刷丝簇组装制成刷子，将刷丝簇沿着第一板块的长度方向平铺在第一板块上，然后在刷丝簇上盖上第二板块，再将第一板块、刷丝簇及第二板块固定连接成一体；
步骤5)装配刷式气封，将步骤4)中制备得到的刷子的第一板块放入第一背板的第一刷子槽内，在第一背板上合上第二背板，第二板块置于第二背板的第二刷子槽内，调整第二背板的位置，直至第二背板的边缘与第一背板的边缘对齐；
步骤6)刷式气封成型，将第一背板上的第一连接片、第二背板上的第二连接片连接固定成一体，形成完整的刷式气封。
[0010]前述的一种新型燃气轮机用刷式气封的制造方法，其特征在于:步骤I)中，所述第一背板上的第一连接片、第一刷子槽以及第二背板上的第二连接片、第二刷子槽通过机械加工、拼接或铸造的方式获得，第二背板上的避让室通过机械加工方式获得。
[0011]前述的一种新型燃气轮机用刷式气封的制造方法，其特征在于:步骤3)中，制成刷丝簇的材料为合金丝、矿物盐丝或有机材料丝，组成刷丝簇的单体刷丝的长度通过机械加工的方式保持一致。
[0012]前述的一种新型燃气轮机用刷式气封的制造方法，其特征在于:步骤4)中，制备得到的刷子经过尺寸、外形的修整，嵌入至容纳腔内的刷子的两侧与相对应的容纳腔的内壁间的距离不小于0.05mm，刷子上的第一板块、第二板块通过机械矫形的加工方法保持形状不变，第一板块、刷丝簇及第二板块通过焊接、冲压或铆接的方式固定连接成一体。
[0013]前述的一种新型燃气轮机用刷式气封的制造方法，其特征在于:步骤6)中，第一背板上的第一连接片、第二背板上的第二连接片通过焊接或铆接的方式固定连接成一体，将第一连接片、第二连接片固定后，将刷丝簇长度多余的部分切割去除，刷丝簇的自由端突出于背板之外，将刷丝簇的自由端采用线切割加工的方式加工至与该刷式气封的密封跑道转子直径相一致，对刷式气封的端面切割，完成刷式气封的完整的封装。
[0014]本发明的有益效果为:本发明提供的一种新型燃气轮机用刷式气封，包括第一背板、第二背板以及嵌入在第一背板、第二背板间的刷子，第一背板、第二背板上分别设有第一连接片、第一刷子槽以及第二连接片、第二刷子槽，并在第二背板上制造避让室，通过第一连接片、第二连接片之间的固定将第一背板、第二背板连接固定在一起，因此，刷子、第一背板、第二背板均为分开的单独零件，易于根据需要拆卸，在单独零件损坏报废时，可以根据需要随时更换，避免丢弃掉整个刷式气封，有效降低厂家的生产成本，且由于采用第一连接片、第二连接片连接的方式固定，有效控制了背板因焊接而引起的分段切割变形，也就避免了变形导致后续装配困难而需要二次加工的难题，减少了加工工序。第一背板上的第一刷子槽、第二背板上的第二刷子槽共同构成容纳刷子的容纳腔，将刷子的第一板块、第二板块分别置于容纳腔内，将刷子与背板连接起来，且刷子的刷丝簇的自由端突出于背板外，便于实施密封操作，且第二背板上设置了避让室，使刷丝簇的自由端具有足够的长度，在燃气轮机转子过临界转速时，保证刷丝簇变形具有足够的弹性，当燃气轮机转子稳定工作刷丝簇回弹至原有形态，从而达到有效密封燃气轮机高温气体的目的。此外，该新型燃气轮机用刷式气封的制造方法较为简单，加工工序较少，步骤清晰，成品率高，且容易控制，起到了节能降耗的目的，具有良好的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明的新型燃气轮机用刷式气封的结构示意图；
图2为本发明的第一背板、第二背板的结构示意图；
图3为本发明的刷子的结构示意图。
[0016]附图标记含义如下:
1:第一背板；11:第一连接片；12:第一刷子槽；2:第二背板；21:第二连接片；22:第二刷子槽；23:避让室；3:刷子；31:第一板块；32:第二板块；33:刷丝簇；34:自由端；4:间隙。
【具体实施方式】
[0017]以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的介绍。
[0018]如图1至图3所示，一种新型燃气轮机用刷式气封，包括背板以及嵌套设置在背板内的刷子3，刷子3与背板链接为一体，构成完整的刷式气封，所述背板为圆环形、弧形或直条形，根据实际加工需要进行选择。详细的，所述背板包括相对设置的第一背板I和第二背板2，所述第一背板1、第二背板2位置相对的侧面上分别设有第一连接片11和第二连接片21，所述第一连接片11、第二连接片21的下方分别设有相对应的第一刷子槽12和第二刷子槽22，所述第二刷子槽22的下方设有沿着第二背板2的高度方向设置的避让室23，所述刷子3的一端嵌套入第一刷子槽12和第二刷子槽22构成的容纳腔内，所述刷子3的另一端为突出于第一背板1、第二背板2外的自由端34。所述第一背板1、第二背板2通过第一连接片11、第二连接片21采用焊接或铆接的方式固定连接，由此，第一背板1、第二背板2以及刷子3均为分开的单独零件，任一方损坏报废均能独自更换，不需要丢弃整个刷式气封，节约材料和资金。
[0019]进一步的，刷子3包括刷丝簇33和与刷丝簇33的一端相连接的板块，所述板块包括第一板块31和第二板块32,所述第一板块31、第二板块32相对设置且分布于刷丝簇33的两侧，所述第一板块31、第二板块32的形状分别与第一刷子槽12、第二刷子槽22的形状相适配，便于将刷子3的一端置于容纳腔内，所述第一板块31的尺寸小于与之相对应的第一刷子槽12的尺寸，所述第二板块32的尺寸小于与之相对应的第二刷子槽22的尺寸，即第一板块31、第二板块32与容纳腔相对应的侧面间具有一定的间隙4，优选间隙值不小于
0.05mm。所述刷丝簇33连接于板块的一端嵌入至第一刷子槽12、第二刷子槽22构成的容纳腔内，所述刷丝簇33的另一端为沿着背板的高度方向延伸并突出于背板之外的自由端34。所述刷丝簇33内单体刷丝的长度均保持一致，所述刷丝簇33与板块通过焊接、冲压或铆接的方式固定连接。
[0020]一种新型燃气轮机用刷式气封的制造方法，包括以下步骤，
步骤I)制备第一背板1、第二背板2，在第一背板1、第二背板2上分别制造第一连接片
11、第一刷子槽12以及第二连接片21、第二刷子槽22，并在第二背板2上制造避让室23 ；步骤2)制备刷子3的第一板块31、第二板块32，通过线切割方式制备第一板块、第二板块；
步骤3)制备刷子3的刷丝簇33，将若干个单体刷丝排布好制成刷丝簇33 ；
步骤4)制备刷子3，将步骤2)、3)中制备得到的第一板块31、第二板块32以及刷丝簇33组装制成刷子3，将若干条刷丝簇33沿着第一板块31的长度方向层叠平铺在第一板块31上，然后在刷丝簇33上盖上第二板块32，再将第一板块31、刷丝簇33及第二板块32固定连接成一体；
步骤5)装配刷式气封，将步骤4)中制备得到的刷子3的第一板块31放入第一背板I的第一刷子槽12内，在第一背板I上合上第二背板2，第二板块32置于第二背板2的第二刷子槽22内，调整第二背板2的位置,直至第二背板2的边缘与第一背板I的边缘对齐；步骤6)刷式气封成型，将第一背板I上的第一连接片11、第二背板2上的第二连接片21连接固定成一体，形成完整的刷式气封。
[0021]其中，步骤I)中，所述第一背板I上的第一连接片11、第一刷子槽12以及第二背板2上的第二连接片21、第二刷子槽22通过机械加工、拼接或铸造的方式获得，第二背板
2上的避让室23通过机加工方式获得，第一连接片11、第二连接片21以及第一刷子槽12、第二刷子槽22的形状无限定，典型结构为方形、梯形或圆形，保证第一刷子槽12的槽口、第二刷子槽22的槽口相对设置以便第一刷子槽12与第二刷子槽22构成容纳腔即可，同时，控制第一刷子槽12、第二刷子槽22的尺寸精度，以便后续与刷子的第一板块31、第二板块32配合装配，并根据材质膨胀系数的不同，选择不同的配合方式，典型的配合方式为过渡配合；此外，要保证第一连接片11、第二连接片21配合面的平面度，即保证第一连接片11、第二连接片21连接时的稳定性，对于第一连接片11、第二连接片21的特征尺寸，应为第一背板1、第二背板2上的最大允许加工范围。
[0022]步骤2)中，刷子3的第一板块31、第二板块32可以为对称或非对称结构，典型结构为两者对称。
[0023]步骤3)中，制成刷丝簇33的材料为合金丝、矿物盐丝或有机材料丝，组成刷丝簇33的单体刷丝的长度通过机械加工的方式保持一致。
[0024]步骤4)中，刷丝簇33的数量取决于实际运用中刷子3所需的厚度，制备得到的刷子3经过尺寸、外形的修整，嵌入至容纳腔内的刷子3的两侧与相对应的容纳腔的内壁间的距离不小于0.05mm，刷子3上的第一板块31、第二板块32通过机械矫形的加工方法保持形状不变，第一板块31、刷丝簇33及第二板块32通过焊接、冲压或铆接的方式固定连接成一体。
[0025]步骤6)中，第一背板I上的第一连接片11、第二背板2上的第二连接片21通过焊接或铆接的方式固定连接成一体，将第一连接片11、第二连接片21固定后，将刷丝簇33长度多余的部分切割去除，刷丝簇33的自由端34突出于背板之外，将刷丝簇的自由端采用线切割加工至与该刷式气封的密封跑道转子直径相一致，刷式气封的端面切割成适宜的形状，可以为任意平面或曲线，典型结构为楔形配合面、梯形配合面、带台阶的平行楔形配合面，对于典型的圆环型刷式气封，刷式气封的端面可切割成楔形配合面、L型配合面、以及两者结合均可，完成刷式气封的端面切割后即完成刷式气封的完整的封装。
[0026]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种新型燃气轮机用刷式气封，其特征在于:包括背板以及嵌套设置在背板内的刷子，所述背板包括相对设置的第一背板和第二背板，所述第一背板、第二背板位置相对的侧面上分别设有第一连接片和第二连接片，所述第一连接片、第二连接片的下方分别设有相对应的第一刷子槽和第二刷子槽，所述第二刷子槽的下方设有沿着第二背板的高度方向设置的避让室，所述刷子的一端嵌套入第一刷子槽和第二刷子槽构成的容纳腔内，所述刷子的另一端为突出于第一背板、第二背板外的自由端。
2.根据权利要求1所述的一种新型燃气轮机用刷式气封，其特征在于:所述刷子包括刷丝簇和与刷丝簇的一端相连接的板块，所述板块包括第一板块和第二板块，所述第一板块、第二板块相对设置且分布于刷丝簇的两侧，所述刷丝簇连接于板块的一端嵌入至第一刷子槽、第二刷子槽构成的容纳腔内，所述刷丝簇的另一端为沿着背板的高度方向延伸并突出于背板之外的自由端。
3.根据权利要求2所述的一种新型燃气轮机用刷式气封，其特征在于:所述第一板块、第二板块的形状分别与第一刷子槽、第二刷子槽的形状相适配，所述第一板块的尺寸小于与之相对应的第一刷子槽的尺寸，所述第二板块的尺寸小于与之相对应的第二刷子槽的尺寸。
4.根据权利要求2所述的一种新型燃气轮机用刷式气封，其特征在于:所述刷丝簇内单体刷丝的长度均保持一致，所述刷丝簇与板块通过焊接、冲压或铆接的方式固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种新型燃气轮机用刷式气封，其特征在于:所述背板为圆环形、弧形或直条形，所述第一背板、第二背板通过第一连接片、第二连接片采用焊接或铆接的方式固定连接。
6.基于权利要求1所述的一种新型燃气轮机用刷式气封的制造方法，其特征在于:包括以下步骤， 步骤I)制备第一背板、第二背板，在第一背板、第二背板上分别制造第一连接片、第一刷子槽以及第二连接片、第二刷子槽，并在第二背板上制造避让室； 步骤2)制备刷子的第一板块、第二板块，通过线切割方式制备第一板块、第二板块； 步骤3)制备刷子的刷丝簇，将若干个单体刷丝排布好制成刷丝簇； 步骤4)制备刷子，将步骤2)、步骤3)中制备得到的第一板块、第二板块以及刷丝簇组装制成刷子，将刷丝簇沿着第一板块的长度方向平铺在第一板块上，然后在刷丝簇上盖上第二板块，再将第一板块、刷丝簇及第二板块固定连接成一体； 步骤5)装配刷式气封，将步骤4)中制备得到的刷子的第一板块放入第一背板的第一刷子槽内，在第一背板上合上第二背板，第二板块置于第二背板的第二刷子槽内，调整第二背板的位置，直至第二背板的边缘与第一背板的边缘对齐； 步骤6)刷式气封成型，将第一背板上的第一连接片、第二背板上的第二连接片连接固定成一体，形成完整的刷式气封。
7.根据权利要求6所述的一种新型燃气轮机用刷式气封的制造方法，其特征在于:步骤I)中，所述第一背板上的第一连接片、第一刷子槽以及第二背板上的第二连接片、第二刷子槽通过机械加工、拼接或铸造的方式获得，第二背板上的避让室通过机械加工方式获得。
8.根据权利要求6所述的一种新型燃气轮机用刷式气封的制造方法，其特征在于:步骤3)中，制成刷丝簇的材料为合金丝、矿物盐丝或有机材料丝，组成刷丝簇的单体刷丝的长度通过机械加工的方式保持一致。
9.根据权利要求6所述的一种新型燃气轮机用刷式气封的制造方法，其特征在于:步骤4)中，制备得到的刷子经过尺寸、外形的修整，嵌入至容纳腔内的刷子的两侧与相对应的容纳腔的内壁间的距离大于等于0.05mm，刷子上的第一板块、第二板块通过机械矫形的加工方法保持形状不变，第一板块、刷丝簇及第二板块通过焊接、冲压或铆接的方式固定连接成一体。
10.根据权利要求6所述的一种新型燃气轮机用刷式气封的制造方法，其特征在于:步骤6)中，第一背板上的第一连接片、第二背板上的第二连接片通过焊接或铆接的方式固定连接成一体，将第一连接片、第二连接片固定后，将刷丝簇长度多余的部分切割去除，刷丝簇的自由端突出于背板之外，将刷丝簇的自由端采用线切割的方式加工至与该刷式气封的密封跑道转子直径相一致，对刷式气封的端面进行切割，完成刷式气封的完整的封装。
【文档编号】F01D11/00GK104213944SQ201410360116
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年7月28日 优先权日:2014年7月28日
【发明者】邹毅, 申先念, 顾文武 申请人:江苏透平密封高科技有限公司