一种新型壁孔蜂窝密封结构

本发明属于燃气轮机密封，具体涉及一种新型壁孔蜂窝密封结构。

背景技术：

1、重型燃气轮机被广泛应用以来，如何提高其效率是一直被关注的技术问题。作为一种典型的转子机械系统，重型燃气轮机的转子系统是提升其效率的关键，转子系统由一系列的转子叶片与定子构成，为了避免运行中发生碰撞事故，转子与定子之间需要预留一定的间隙，而间隙的存在又降低了系统的效率。

2、为了在间隙存在的情况下尽可能提高燃气的利用率，科技人员研发了一系列的气体密封结构，通过利用泄漏流的颈缩效应与湍流耗散效应，降低轴向泄漏流的能量，从而降低工质的泄漏。如传统蜂窝密封结构，由于其蜂窝腔的阻尼作用，对气流的周向流动发展具有的阻碍作用。因此传统蜂窝密封结构具有良好的动力学特性，被广泛应用于工程实践中。

3、现有的传统蜂窝密封结构如图1和图2所示，图1为传统蜂窝密封结构的装配示意图，其中传统蜂窝密封结构本体2同轴心地安装于转子轴1的外侧，且传统蜂窝密封结构内侧与转子轴外侧之间存在着间隙cr，以保证转子轴在正常旋转过程中不会发生碰撞事故。在传统蜂窝密封结构内侧，设定着一定尺寸和数量的蜂窝腔，起到节流、阻止周向流动、消耗泄漏流能量的作用。其中转子的半径为r，蜂窝腔深度为h，蜂窝壁厚为t，蜂窝对边距为w。图2为传统蜂窝密封结构的a-a截面图，通过截面图可以观察到，在传统蜂窝密封的周向范围内，均匀分布着等间距、大小相同的一系列蜂窝腔。上述传统蜂窝密封结构的蜂窝腔中的涡流耗散效应和出口的颈缩效应较弱，导致其节流作用和密封效果不佳。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种新型壁孔蜂窝密封结构，通过在蜂窝壁上设置穿孔的方式，在保证其阻尼作用的情况下增强了蜂窝腔内的涡流耗散效应和出口的颈缩效应，提升了蜂窝密封的封严能力，为燃气轮机密封结构设计提供了新思路。

2、本发明采用的技术方案为：一种新型壁孔蜂窝密封结构，新型壁孔蜂窝密封结构为单壁孔蜂窝密封结构，在传统蜂窝密封结构本体的蜂窝腔的左侧壁上开左壁孔，即为单壁孔蜂窝密封结构，单壁孔蜂窝密封结构本体安装于转子轴上，其与转子轴配合使用，安装方式与传统蜂窝密封结构相同；所述左壁孔是以泄漏流流向为正方向，且每间隔一列蜂窝腔在蜂窝腔左侧壁上的穿孔，形成一系列左壁孔结构的单壁孔蜂窝密封结构，将相邻的蜂窝腔通过壁孔连通，增强了蜂窝腔中的涡流耗散效应和出口的颈缩效应，进而起到更好的节流作用。其中壁孔的直径为φ1，壁孔中心与边线的距离为d1，壁孔中心与蜂窝腔底的距离为h1。

3、进一步地，所述新型壁孔蜂窝密封结构为双壁孔蜂窝密封结构，在单壁孔蜂窝密封结构本体的蜂窝腔的右侧壁上开有和与左壁孔对应的右壁孔，即为双壁孔蜂窝密封结构，双壁孔蜂窝密封结构本体安装于转子轴上，其与转子轴配合使用；所述右壁孔是以泄漏流流向为正方向，且每间隔一列蜂窝腔在蜂窝腔右侧壁上的穿孔，形成一系列左壁孔和右壁孔的双壁孔蜂窝密封结构，进一步增强了涡流耗散效应；其中双壁孔蜂窝密封结构的左壁孔的直径为φ2，该左壁孔中心与边线的距离为d2，该左壁孔中心与蜂窝腔底的距离为h2，右壁孔的直径为φ3，右壁孔中心与边线的距离为d3，右壁孔中心与蜂窝腔底的距离为h3。

4、进一步地，在传统蜂窝密封结构的基础之上，在部分密封腔壁上设置壁孔结构，这种蜂窝壁孔可通过蜂窝腔壁的选择、壁孔的直径φ、壁孔中心与边线的距离d、壁孔中心与蜂窝腔底的距离h参数进行设计，以增强了蜂窝腔内的涡流耗散效应和出口的颈缩效应，进而提升密封的封严能力。

5、本发明的有益效果：提供了一种新型壁孔蜂窝密封结构，在传统蜂窝密封结构中添加了一系列位于蜂窝壁上的穿孔，壁孔的添加增强了蜂窝腔中的涡流耗散效应和间隙出口的颈缩效应，在保证其良好动力学特性的同时，降低了蜂窝密封的泄漏量。与传统的蜂窝密封结构相比，提升了蜂窝密封的封严能力，为燃气轮机密封结构设计提供了新思路。

技术特征：

1.一种新型壁孔蜂窝密封结构，其特征在于：所述新型壁孔蜂窝密封结构为单壁孔蜂窝密封结构，在传统蜂窝密封结构本体的蜂窝腔的左侧壁上开左壁孔，即为单壁孔蜂窝密封结构，单壁孔蜂窝密封结构本体安装于转子轴上，其与转子轴配合使用；所述左壁孔是以泄漏流流向为正方向，且每间隔一列蜂窝腔在蜂窝腔左侧壁上的穿孔。

2.根据权利要求1所述的新型壁孔蜂窝密封结构，其特征在于：所述新型壁孔蜂窝密封结构为双壁孔蜂窝密封结构，在单壁孔蜂窝密封结构本体的蜂窝腔的右侧壁上开有和与左壁孔对应的右壁孔，即为双壁孔蜂窝密封结构，双壁孔蜂窝密封结构本体安装于转子轴上，其与转子轴配合使用；所述右壁孔是以泄漏流流向为正方向，且每间隔一列蜂窝腔在蜂窝腔右侧壁上的穿孔，形成一系列左壁孔和右壁孔的双壁孔蜂窝密封结构，进一步增强了涡流耗散效应。

技术总结
本发明属于燃气轮机密封技术领域，具体涉及一种新型壁孔蜂窝密封结构，新型壁孔蜂窝密封结构为单壁孔蜂窝密封结构，在传统蜂窝密封结构本体的蜂窝腔的左侧壁上开左壁孔，安装方式与传统蜂窝密封结构相同；左壁孔是以泄漏流流向为正方向，且每间隔一列蜂窝腔在蜂窝腔左侧壁上的穿孔；在单壁孔蜂窝密封结构本体的蜂窝腔的右侧壁上开有和与左壁孔对应的右壁孔，右壁孔是以泄漏流流向为正方向，且每间隔一列蜂窝腔在蜂窝腔右侧壁上的穿孔，即为双壁孔蜂窝密封结构。设置壁孔，增强了蜂窝腔中的涡流耗散效应和间隙出口的颈缩效应，在保证其良好动力学特性的同时，降低了蜂窝密封的泄漏量，进而提升了密封的封严性能。具有较高的工程应用价值。

技术研发人员：杜虎之,焦映厚,张翔,车任炜
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6