本公开涉及密封技术领域，具体而言，涉及一种刷式密封装置。
背景技术：
刷式密封是一种常见的密封技术，通常用于航空发动机等领域，用于防止气体沿着转子的周围从高压侧向低压侧泄漏。现有的刷式密封装置一般包括前挡板、后挡板以及前挡板和后挡板之间的刷丝，刷丝可与转子接触，在发动机的转子偏心运动时，仍能保持密封。
目前，后挡板一般处于气流的低压侧，而前挡板处于气流的高压侧，只能承受单向的压力差，若气流的流向发生变化，使后挡板处于高压侧，则刷式密封刷丝容易发生变形，影响其密封性能。同时，现有技术中，刷丝与后挡板贴合，在刷丝因转子径向移动而偏移后，后挡板对刷丝的摩擦力使刷丝难以立即复原，产生“刷丝滞后”现象，影响密封效果。此外，由于刷丝与后挡板间的摩擦力会使刷丝出现刚化效应，加速刷丝和转子的磨损，缩短刷式密封的使用寿命。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现要素：
本公开的目的在于提供一种刷式密封装置，可承受双向压差，并能保证密封效果，且有利于延长使用寿命。
根据本公开的一个方面，提供一种刷式密封装置，包括：
安装座，能套设于一转子上；
第一挡板，固定于所述安装座的内周，且能套设于所述转子上；
第二挡板，固定于所述安装座的内周，且能套设于所述转子上；
刷丝环，夹持于所述第一挡板和所述第二挡板之间，且能套设于所述转子上，所述刷丝环的内周面能与所述转子密封配合，所述第一挡板和所述第二挡板的内径均小于所述刷丝环的内径；
所述第一挡板与所述刷丝环间设有朝向所述转子开放的第一腔体，所述第二挡板与所述刷丝环间设有朝向所述转子开放的第二腔体，所述第一腔体与所述第二腔体关于所述刷丝环对称。
在本公开的一种示例性实施例中，所述安装座的内周具有环形的安装槽，所述第一挡板、所述刷丝环和所述第二挡板夹持于所述安装槽的侧壁之间。
在本公开的一种示例性实施例中，所述安装座包括：
安装环；
第一环形件，固定于所述安装环的内周；
第二环形件，固定于所述安装环的内周，且与所述第一环形件相对设置，以形成所述安装槽。
在本公开的一种示例性实施例中，所述第一环形件与所述安装环为一体式结构，所述第二环形件与所述安装环可拆卸地连接。
在本公开的一种示例性实施例中，所述安装环对应于所述第二环形件的位置设有卡槽，所述第二环形件的外缘卡合于所述卡槽内。
在本公开的一种示例性实施例中，所述第一挡板的内径和所述第二挡板的内径相同。
在本公开的一种示例性实施例中，所述第一挡板靠近所述刷丝环的表面设有第一环形槽，所述第一腔体由所述第一环形槽与所述刷丝环围成；
所述第二挡板靠近所述刷丝环的表面设有第二环形槽，所述第二腔体由所述第二环形槽与所述刷丝环围成。
在本公开的一种示例性实施例中，所述刷丝环包括周向分布的多个刷丝束，每个所述刷丝束包括底端和密封端，所述底端固定于所述安装座，所述密封端等于所述转子密封配合；所述刷丝束与过其底端的径向中心线成40°-50°夹角倾斜设置。
在本公开的一种示例性实施例中，所述刷丝束包括多个刷丝，所述刷丝的直径为0.05mm-0.08mm。
在本公开的一种示例性实施例中，所述第一挡板、所述刷丝环和所述第二挡板通过焊接方式连接。
本公开的刷式密封装置，可通过安装座对第一挡板、刷丝环和第二挡板进行固定，通过刷丝环与转子接触，实现密封。同时，由于第一腔体和第二腔体的存在，可减小第一挡板和第二挡板与刷丝环的接触面，有利于减小摩擦力，从而缓解“刷丝滞后”效应及刚化效应，提高密封性能和使用寿命。
在工作时，若第一挡板处于高压侧，高压气流进入第一腔体后，气流和第一挡板相互作用产生涡流，使气流流速降低，以达到减压的目的；若第二挡板处于高压侧，由于第一腔体与第二腔体关于刷丝环对称，因此，第二腔体同样可起到减压的目的，且与第一腔体的减压效果相同。由此，本公开的刷式密封装置可承受双向压差，避免因压差气流反向而变形。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开实施方式刷式密封装置的局部装配示意图。
图2为本公开实施方式刷式密封装置的局部示意图。
图3为图2中刷式密封装置的a-a剖视图。
图中：1、安装座；11、安装环；12、第一环形件；13、第二环形件；2、第一挡板；201、第一腔体；3、第二挡板；301、第二腔体；4、刷丝环；5、转子。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。
用语“一个”、“一”、“该”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。
本公开实施方式提供了一种刷式密封装置，可用于航空发动机等需要实现密封的机械装置。如图1-图3所示，本公开实施方式的刷式密封装置可包括安装座1、第一挡板2、第二挡板3和刷丝环4，其中：
安装座1能套设于一转子5上。
第一挡板2可固定于安装座1的内周，且能套设于转子5上。
第二挡板3可固定于安装座1的内周，且能套设于转子5上。
刷丝环4可夹持于第一挡板2和第二挡板3之间，且能套设于转子5上，刷丝环4的内周面能与转子5密封配合，第一挡板2和第二挡板3的内径均小于刷丝环4的内径；
第一挡板2与刷丝环4间设有朝向转子5开放的第一腔体201，第二挡板3与刷丝环4间设有朝向转子5开放的第二腔体301，第一腔体201与第二腔体301关于刷丝环4对称。
本公开实施方式的刷式密封装置，可通过安装座1对第一挡板2、刷丝环4和第二挡板3进行固定，通过刷丝环4与转子5接触，实现密封。同时，由于第一腔体201和第二腔体301的存在，可减小第一挡板2和第二挡板3与刷丝环4的接触面，有利于减小摩擦力，从而缓解“刷丝滞后”效应及刚化效应，提高密封性能和使用寿命。
在工作时，若第一挡板2处于高压侧，高压气流进入第一腔体201后，气流和第一挡板2相互作用产生涡流，使气流流速降低，以达到减压的目的；若第二挡板3处于高压侧，由于第一腔体201与第二腔体301关于刷丝环4对称，因此，第二腔体301同样可起到减压的目的，且减压效果与第一腔体201相同。由此，本公开的刷式密封装置可承受双向压差，避免因压差气流反向而变形。
下面对本公开实施方式刷式密封装置的各部分进行详细说明：
如图1所示，安装座1可为环形结构，且可套设于一转子5外，安装座1的内径大于转子5。该转子5的结构在此不做特殊限定，其可以是一转轴或其它结构。为了便于安装第一挡板2、第二挡板3和刷丝环4，安装座1的内周可形成有安装槽，第一挡板2、第二挡板3和刷丝环4可层叠设置于该安装槽内，并通过安装槽的侧壁夹持固定。
在一实施方式中，如图1所示，安装座1可包括安装环11、第一环形件12和第二环形件13，其中：
安装环11可为环形结构，其内径，即内周面的直径，可与第一挡板2、第二挡板3和刷丝环4的外径相同，该安装环11可套设于转子5外。安装环11的横截面可为矩形、梯形或其它形状。
第一环形件12可固定于安装环11的内周，例如，第一环形件12与安装环11为一体式结构，即第一环形件12可为凸出于安装环11的内周面的环形凸棱。当然，第一环形件12也可通过焊接、卡接或其它方式固定于安装环11的内周。
第二环形件13可固定于安装环11的内周，且与第一环形件12相对设置，第一环形件12、第二环形件13和安装环11可围成上述的安装槽。第二环形件13可通过卡接等可拆卸的方式与安装环11的内周固定连接，例如，可在安装环11的内周设有环形的卡槽，第二环形件13的外缘卡合于卡槽内。在装配时，可将第一挡板2、第二挡板3和刷丝环4层叠在第一环形件12上后，再安装第二环形件13，便于操作。当然，在本公开的其它实施方式中，第二环形件13也可与安装环11为一体式结构，可通过焊接等不可拆卸的方式连接。
如图1-图3所示，第一挡板2可为环形结构，且外径可与安装座1的内径相同，使得第一挡板2的外周可抵靠在安装座1的内周，并与安装座1固定连接，例如，通过上文中的安装槽夹持第一挡板2、第二挡板3和刷丝环4，实现对第一挡板2的固定。第一挡板2的内径大于转子5的外径，从而可套设于转子5外，且第一挡板2的内周与转子5间可具有间隙。
如图1和图3所示，第二挡板3可为环形结构，且外径可与安装座1的内径相同，使得第二挡板3的外周可抵靠在安装座1的内周，并与安装座1固定连接，例如，通过上文中的安装槽夹持第一挡板2、第二挡板3和刷丝环4，实现对第二挡板3的固定。第二挡板3的内径大于转子5的外径，从而可套设于转子5外，且第一挡板2的内周与转子5间可具有间隙。此外，第一挡板2的内径可与第一挡板2的内径相同，保证第一挡板2与转子5的间隙和第二挡板3与转子5的间隙的的宽度相同，高压侧和低压侧转换时，气流进入的通道宽度相同。
如图1-图3所示，刷丝环4可套设于转子5上，且夹持于第一挡板2和第二挡板3之间。刷丝环4的内径可大于第一挡板2和第二挡板3的内径，且刷丝环4的内周可密封配合于转子5的外周，以实现密封，刷丝环4的外径可与安装环11的内径相同，从而可抵靠在安装座1的内周，并与安装座1固定连接。刷丝环4可包括多个周向分布的刷丝束，每个所述刷丝束具有底端和密封端，该底端可固定于安装座1的内周，密封端可与转子5密封配合。每个刷丝束可与过其底端的刷丝环4的径向中心线成40°-50°夹角倾斜设置，从而提高刷丝束弯曲柔度和回弹性，使刷丝束能适应转子5的径向相对跳动和偏心运动，有利于保证密封效果。
每个刷丝束可包括多个刷丝，每个刷丝的一端固定于安装座1的内周，另一端可与转子5接触。每个刷丝的直径可为0.05mm-0.08mm，以在满足强度的前提下，提高柔性。同时，为适应更高的速度和具有更长的寿命，刷丝选用镍、铬、铝基高温合金，以便承受较高的温度，例如承受800℃的温度。
第一挡板2、刷丝环4和第二挡板3可层叠设置，并可通过焊接方式连接，从而使三者成为一个整体，有利于使结构更加稳固，焊接的工艺可以是电子束焊等焊接工艺。为了便于焊接，第一挡板2和第二挡板3可采用焊接性比较好的镍基高温合金材料。
第一挡板2与刷丝环4间设有朝向转子5开放的第一腔体201，举例而言，第一挡板2朝向刷丝环4的表面设有第一环形槽，该第一环形槽的内缘为朝向转子5的开放结构，以便气流进入第一环形槽，第一腔体201可由刷丝环4和第一环形槽围成。
第二挡板3与刷丝环4间设有朝向转子5开放的第二腔体301，举例而言，第二挡板3朝向刷丝环4的表面设有第二环形槽，该第二环形槽的内缘为朝向转子5的开放结构，以便气流进入第二环形槽，第二腔体301可由刷丝环4和第二环形槽围成。
如图1和图3所示，第一腔体201与第二腔体301可关于刷丝环4对称，即第一腔体201与第二腔体301的形状和尺寸相同，且镜像分布于刷丝环4的两侧，第一腔体201与第二腔体301的尺寸均包括直径和沿轴向的宽度，第一腔体201沿轴向的宽度为第一环槽的底面与刷丝环4靠近第一挡板2的侧面的间距，第二腔体301沿轴向的宽度为第二环槽的底面与刷丝环4靠近第二挡板3的侧面的间距，前述的尺寸相同包括直径相同且沿轴向的宽度相同。对于第一挡板2位于高压侧且第二挡板3位于低压侧，以及，第一挡板2位于高压侧且第二挡板3位于低压侧这两种情况，均可实现密封，也就是说，可承受双向压差。
具体而言，在工作时，若第一挡板2处于高压侧，高压气流进入第一腔体201后，气流和第一挡板2相互作用产生涡流，阻碍气体的流动，减小了气体的流动动能，产生了节流效应，使气流流速降低，以达到减压的目的。若第二挡板3处于高压侧，第一挡板2处于低压侧，同样可达到减压的目的，具体原理在此不再详述。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。