[实用新型]一种带有螺旋槽的反旋流蜂窝密封结构

说明书

技术领域

本实用新型属于旋转机械中的动密封结构技术领域，具体涉及一种带有螺旋槽的反旋流蜂窝密封结构。

背景技术

蜂窝密封是航空发动机、汽轮机、压缩机等旋转机械的关键部件；近年来，随着旋转机械向高参数方向发展，蜂窝密封在起着减少旋转机械泄漏量的同时，也会产生较大的气流激振力，对转子系统稳定性产生重要影响。

研究表明，螺旋形流动效应是引起密封失稳的主要原因；进入密封中的气流在密封轴向压差和气流周向流动作用下，即形成螺旋形的运动轨迹；流体进入密封前形成周向运动的主要原因包括：密封内流体在旋转转子的粘性摩擦带动下产生周向流动；在进入密封前的流体具有较大入口预旋速度；流体在密封间隙的螺旋形流动，使得密封间隙流体周向压力分布不均匀，产生气流激振力，进而产生交叉刚度引起密封失稳。

A.Muszynska于20世纪80年代提出反预旋思想来减小密封螺旋形流动效应；为减小密封气流激振力，提高密封稳定性，人们在传统蜂窝密封的基础上，应用反预旋思想，通过改变蜂窝密封本身结构提出了两大类蜂窝密封形式——阻旋栅蜂窝密封和反旋流蜂窝密封；阻旋栅蜂窝密封即在蜂窝密封入口端部周向均匀设置阻旋栅结构，增加蜂窝密封入口来流周向流动阻力，有效降低蜂窝密封进气入口的预旋速度；但当密封进出口压差较大、轴向长度较长时，阻旋栅对提高密封稳定性作用不大；反旋流蜂窝密封即在蜂窝密封入口经若干齿腔后，在密封周向设置一定数量的反吹孔，由反吹孔将高压气源引入蜂窝密封腔内，反吹孔方向指向转子表面切向方向，并与转子转动方向相反，抵消部分气体的切向速度，从而起到降低切向速度的目的；然而反吹流速和流量并不是越高越好，不恰当的反旋流密封形式反而会导致转子失稳，且由密封反旋流产生的流动损失直接影响机组的工作效率；上述反预旋措施虽然能减小蜂窝密封预旋，但是使用条件均有局限性，不能从根本上解决由螺旋形流动效应引起的密封气流激振问题。

实用新型内容

为解决现有技术的不足，本实用新型提出一种带有螺旋槽的反旋流蜂窝密封结构，其特征在于：包括密封套、密封体、蜂窝带和转子；

所述密封体安装在密封套上，密封体上周向设置有由若干个蜂窝孔组成的蜂窝带，转子处于蜂窝带形成的环形腔内；蜂窝带内部沿螺旋线方向排列有若干个低对边的蜂窝孔，蜂窝芯格的任意一点在螺旋线方向与由转子转动形成的周向气流的切向方向之间的夹角θ为90°≤θ≤180°，由此形成与转子转动方向相反的螺旋槽。

相邻的螺旋槽周向相隔5～10个蜂窝孔。

所述的螺旋槽的两端轴向分别留有2～10个无低对边的蜂窝孔。

带有螺旋槽的反旋流蜂窝密封结构的密封间隙，即蜂窝带底端到转子轴心的径向距离R与转子的半径r之间的差为0.2mm≤(R-r)≤0.4mm。

所述的螺旋槽使蜂窝孔的低对边相对于对边的高度差h为0.01mm≤h≤0.4mm。

所述的蜂窝孔对边距为1mm～5mm，孔深为2mm～8mm，壁厚为0.01mm～0.5mm。

所述的密封套内设有T型槽，密封体通过在圆周方向上的T型槽与密封套固定在一起。

本实用新型的优点：

1、不改变传统蜂窝密封的整体结构，只降低与转子面螺旋气流方向相反的蜂窝孔的对边，该新型蜂窝密封结构简单，易于加工；

2、本实用新型设计的方案相对具有反吹孔的反旋流蜂窝密封结构具有更优的封严特性，相对于普通的蜂窝密封结构具有更优的密封稳定性；

3、低对边蜂窝孔增大了与密封间隙螺旋气流方向相反的周向气流，这两股气流相遇后，衰减密封间隙处由转子旋转带动而形成的气流周向流速，增加了转子的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例的带有螺旋槽的反旋流蜂窝密封结构的结构示意图；

图2为本实用新型一种实施例的蜂窝孔的结构示意图；

图中，1为密封套，2为密封体，3为蜂窝带，4为转子，5为螺旋槽。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型一种实施例做进一步说明。

本实施例中，如图1和图2所示，一种带有螺旋槽的反旋流蜂窝密封结构，包括密封套1、密封体2、蜂窝带3和转子4；

本实施例中，所述密封套1内设有T型槽，密封体2通过在圆周方向上的T型槽与密封套1固定在一起；密封体2上周向设置有蜂窝带3，蜂窝带3由若干个蜂窝孔组成，密封套1、密封体2与蜂窝带3均属于静子部件，转子4处于蜂窝带3形成的环形腔内；