一种组合式刷式密封结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种组合式刷式密封结构，包括前挡板、后挡板、上游刷丝环、中游刷丝环、下游刷丝环，刷丝束和转子；上、中、下游刷丝束根部分别固定在上游刷丝环、中游刷丝环、下游刷丝环上，上、中、下游刷丝束的自由端部均与转子贴合；上游刷丝环固定在前挡板的内侧，下游刷丝环固定在后挡板的内侧，中游刷丝环处于上游刷丝环和下游刷丝环之间，前挡板、上游、中游、下游刷丝环、后挡板沿轴向依次组合，形成一个整体。所述上游刷丝环、中游刷丝环、下游刷丝环轴向厚度相等。本实用新型结构简单，易于更换、降低成本，不改变传统刷式密封的基本结构组成，各个组合件单独加工，并且按照一定顺序安装，安装步骤清晰，降低了安装难度，容易控制。
【专利说明】
一种组合式刷式密封结构
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种应用于旋转机械中的动密封结构，尤其涉及一种组合式刷式密封结构。【背景技术】
[0002]刷式密封是航空发动机、汽轮机、压缩机等旋转机械的关键部件。相对于传统的迷宫密封，刷式密封不但具有较好的封严特性，并且是一种柔性接触式动密封技术，能够适应转子的瞬间径向变形或偏心运动，此外，刷式密封的刷丝与转子轴形成柔性接触，可改善转子系统的振动特性，保证机组运行的安全性，因此刷式密封被广泛应用于航空航天、电力、 石化等行业领域的旋转机械中。
[0003]刷式密封由前挡板、后挡板及夹装在两者之间的紧密排列的刷丝束组成，刷式密封依靠上述排列整齐、紧密的刷丝与转子相贴合来隔断下游气体并对上游气体的泄漏造成阻碍从而达到密封的效果，其流场特性与密封机理如下:刷丝束中刷丝间隙是不均匀的，不均匀性使得均匀的来流进入刷丝束中就变得不均匀，并且从密集的刷丝束区域向疏松的刷丝束区域偏流，这些偏流在刷丝之间逐渐形成同向流和射流，并产生随机的二次流和旋涡流，密封腔内的流场变得非常复杂。当射流遇到前面紧密的刷丝束时，就会改变运动方向而变成和主流方向垂直的横向流，正由于刷丝束破坏流动而确保流动的不均匀性，使流体产生了自密封效应，横向流动有效的促进自密封效应的产生，使横流过刷丝束的总压降增大从而减少密封的泄漏。
[0004]研究表明，刷式密封作为一种接触式密封，刷丝束下游区域刷丝磨损最为严重，主要由于刷式密封的过盈装配以及刷丝的“吹下效应”造成的，刷丝束与转子之间的碰摩不仅会导致刷丝束与转子间的间隙增大造成泄漏量增加，并且影响转子运行的可靠性和安全性。
[0005]在航空发动机、汽轮机、压缩机等旋转机械中，传统刷式密封受到高温、易腐蚀气体的作用，刷式密封是易损坏件，需要定期更换，并且传统刷式密封需要切割后嵌入静子件进行安装，切割会造成刷式密封变形，处理成本较高，不利于推广使用，另外，现有传统刷式密封是整体式结构，任何一个工序或者一个部位出现问题即会导致整体报废，损失较大。【实用新型内容】
[0006]本实用新型技术解决问题:针对上述现有技术的不足，提供一种组合式刷式密封结构，结构简单，易于更换、降低成本，不改变传统刷式密封的基本结构组成，各个组合件单独加工，并且按照一定顺序安装，安装步骤清晰，降低了安装难度，容易控制。
[0007]本实用新型采用的技术方案是:一种组合式刷式密封结构，包括前挡板、后挡板、 上游刷丝环、中游刷丝环、下游刷丝环、刷丝束和转子；刷丝束分为上游刷丝束、中游刷丝束、下游刷丝束，上游刷丝束、中游刷丝束、下游刷丝束的根部分别固定在上游刷丝环、中游刷丝环、下游刷丝环上，上游刷丝环、中游刷丝环、下游刷丝束的自由端均与转子贴合。上游刷丝环固定在前挡板的内侧，下游刷丝环固定在后挡板的内侧，中游刷丝环处于上游刷丝环和下游刷丝环之间，前挡板、上游、中游、下游刷丝环、后挡板沿轴向依次组合，所述上游刷丝环、中游刷丝环、下游刷丝环轴向厚度相等。
[0008]优选的，所述刷丝束的刷丝一般采用直径0.05mm?0.15mm的镍基耐高温合金丝，刷丝长度为25mm?40mm，刷丝束轴向总厚度0.5mm?20mm，刷丝与转子径向呈O?60°安装角W，安装角w顺着转子旋转方向。
[0009]优选的，所述后挡板高度为刷丝束长度的0.75?0.95倍，前挡板高度为刷丝束长度的0.45?0.75倍，前挡板和后挡板的厚度为3mm?4.5mm，后挡板与转子的径向距离即后挡板保护高度为1.5mm?3.5mm，刷丝束末排刷丝与后挡板的轴向间隙d为O?0.5mm。
[0010]—种组合式刷式密封结构，采用单独零部件组合安装的方式，所述的单独零部件包括:前挡板、上游刷丝环、中游刷丝环、下游刷丝环和后挡板，将上述单独零部件按照上述顺序依次采用冲压的方式组合，形成一个整体。
[0011 ]本实用新型提出了一种组合式刷式密封结构，其主要优点如下:
[0012](I)结构简单，便于拆卸安装，安装步骤清晰，容易控制，降低成本，不改变传统刷式密封的基本结构组成；
[0013](2)相对传统刷式密封整体式结构，本实用新型采用单独零件加工安装固定的方式，不需要将整环刷式密封切割为若干扇形段，可以有效避免切割后安装困难，降低了安装难度；
[0014](3)相对传统刷式密封整体式结构，若单独零部件损坏需要整体报废更换，本实用新型在单独零部件报废时可以单独替换，降低成本。例如，由于刷丝“吹下效应”，造成刷丝束下游区域刷丝磨损严重时，只需要更换下游区域刷丝束，起到了节能降耗的目的。
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型刷式密封结构示意图；
[0016]图2是本实用新型刷式密封结构局部示意图；
[0017]图3是本实用新型刷丝环的结构不意图；
[0018]图4是本实用新型上游刷丝的环结构示意图。
[0019]图中，I为上游刷丝环，2为中游刷丝环，3为下游刷丝环，4为前挡板，5为后挡板，6为刷丝束，7为转子。
【具体实施方式】
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[0020]如图1-图4所示，本实用新型一种组合式刷式密封结构，包括上游刷丝环1、中游刷丝环2、下游刷丝环3、前挡板4、后挡板5，刷丝束6和转子7 ο刷丝束6分为上游刷丝束、中游刷丝束、下游刷丝束，上游刷丝束、中游刷丝束、下游刷丝束的根部分别铸焊于上游刷丝环、中游刷丝环、下游刷丝环上。上游刷丝环、中游刷丝环、下游刷丝束的自由端均与转子7贴合。上游刷丝环I固定在前挡板4的内侧，下游刷丝环3固定在后挡板5的内侧。中游刷丝环2处于上游刷丝环I和下游刷丝环3之间。所述上游刷丝环1、中游刷丝环2、下游刷丝环3是由各部分的刷丝束根部通过熔焊工艺分别被固定于三个环形板块上形成。所述上游刷丝环1、中游刷丝环2、下游刷丝环3轴向厚度相等。本实用新型采用单独零部件连接安装的方式，单独零部件包括，前挡板4、上游刷丝环1、中游刷丝环2、下游刷丝环3、后挡板5,将上述单独零部件按照上述顺序依次采用冲压的方式组合，形成一个整体。
[0021]本实用新型不改变传统刷式密封的基本结构组成，组合式结构简单，加工工序较少，安装步骤清晰，容易控制。相对传统刷式密封整体式结构，本实用新型采用单独零件组合式加工安装的方式，降低了安装难度。相对传统刷式密封整体式结构，若单独零部件损坏需要整体报废更换，本实用新型在单独零部件报废时可以单独替换，降低成本。例如，由于刷丝“吹下效应”，造成刷丝束下游区域刷丝磨损严重时，只需要更换下游区域刷丝束，起到了节能降耗的目的。
【主权项】
1.一种组合式刷式密封结构，其特征在于包括:前挡板、后挡板、上游刷丝环、中游刷丝环、下游刷丝环、刷丝束和转子，刷丝束分为上游刷丝束、中游刷丝束和下游刷丝束;上游刷丝束、中游刷丝束和下游刷丝束的根部分别固定在上游刷丝环、中游刷丝环、下游刷丝环上;上游刷丝束、中游刷丝束和下游刷丝束的自由端均与转子贴合，上游刷丝环固定在前挡板的内侧，下游刷丝环固定在后挡板的内侧，中游刷丝环处于上游刷丝环和下游刷丝环之间。2.如权利要求1所述的一种组合式刷式密封结构，其特征在于:所述前挡板、上游刷丝环、中游刷丝环、下游刷丝环和后挡板作为单独零部件按照上述顺序依次采用冲压的方式组合，形成一个整体。3.如权利要求1或2所述的一种组合式刷式密封结构，其特征在于:所述上游刷丝环、中游刷丝环和下游刷丝环轴向厚度相等。4.如权利要求1或2所述的一种组合式刷式密封结构，其特征在于:所述刷丝束由多排刷丝构成，刷丝米用直径0.05mm?0.15mm的镍基耐高温合金丝，刷丝长度为25mm?40mm，刷丝束轴向总厚度0.5mm?20mm。5.如权利要求4所述的一种组合式刷式密封结构，其特征在于:所述刷丝束与转子径向呈O?60°安装角，安装角顺着转子旋转方向。6.如权利要求1或2所述的一种组合式刷式密封结构，其特征在于:所述后挡板高度为刷丝束长度的0.75?0.95。7.如权利要求1或2所述的一种组合式刷式密封结构，其特征在于:所述前挡板高度为刷丝束长度的0.45?0.75倍。8.如权利要求1或2所述的一种组合式刷式密封结构，其特征在于:所述前挡板和后挡板的厚度为3mm?4.5mm。9.如权利要求1或2所述的一种组合式刷式密封结构，其特征在于:所述后挡板与转子的径向距离即后挡板保护高度为1.5mm?3.5mm。10.如权利要求4所述的一种组合式刷式密封结构，其特征在于:所述刷丝束的末排刷丝与后挡板的轴向间隙d为O?0.5mm。
【文档编号】F01D11/00GK205714293SQ201620617689
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月21日
【发明人】费成巍, 白广忱, 宋鲁凯, 郭瑞辰
【申请人】北京航空航天大学