[发明专利]一种带刷式密封条的迷宫密封结构

说明书

本发明公开了一种带有刷式密封条的迷宫密封结构，该迷宫密封结构包括迷宫密封和刷式密封条，迷宫密封用于套装在转子的周向上，且与转子支架留有间隙，迷宫密封包括密封体以及设置在密封体内侧的迷宫齿，刷式密封条沿轴向装配于迷宫密封内侧开设的轴向通槽内，并沿轴向贯穿密封体，且沿迷宫密封周向至少有四条刷式密封条。本发明针对叶轮机械转子系统对减小密封腔室正向旋流、改善密封转子动力特性和提高转子稳定性、降低密封泄漏量的要求，提出一种带有刷式密封条的迷宫密封结构，使其能够有效地减小密封腔室正向旋流，增大传统迷宫密封的有效阻尼，降低密封泄漏量，从而解决转子振动失稳问题，提高转子系统稳定性和封严性能。

技术领域

本发明属于旋转机械密封技术领域，具体涉及一种在周向装配具有止旋和抑振作用的带刷式密封条的迷宫密封结构。

背景技术

在蒸汽轮机、燃气轮机、泵和压气机等叶轮机械中，旋转密封安装在旋转部件和静止部件之间，控制通过动静间隙从高压区向低压区的泄漏流动，对叶轮机械运行效率具有显著地影响。现有技术中，迷宫密封结构简单、成本低廉、便于工程应用，是叶轮机械领域最常见的密封形式。

旋转密封在控制泄漏流动的同时，还会产生非定常流体激振力，影响转子系统的稳定性。图1a和图1b给出了一种传统直通型迷宫密封结构，迷宫密封的环形腔室是周向连续的，流体在高速旋转的转子面粘性摩擦力作用下产生周向旋流速度，转速越大旋流越强烈。因此，迷宫密封在高转速下易引起叶轮机械转子系统失稳。目前工程中常通过更换先进的旋转阻尼密封件、调整密封动静间隙、安装止旋装置改善来流条件等措施来解决。

如图1c所示，工程应用中可在传统迷宫密封周向加传统周向挡板的方法减小气流周向速度，进而减小转子振动幅值，但为防止与转子碰磨，所有静子件与转子径向间隙较大，并不能很好地消除转子面附近由于转子高速旋转带来的周向旋流速度。

此外，刷式密封泄漏量仅为迷宫密封的1/5～1/10。刷式密封已经应用于航空发动机、工业燃气轮机和汽轮机等叶轮机械领域。

因此，研发能够有效减小密封腔室内正向旋流速度的新型迷宫密封对改善密封转子动力特性、提高转子稳定性具有重要的工程应用价值。

发明内容

本发明针对叶轮机械转子系统对降低泄漏量、改善密封转子动力特性和提高转子稳定性的要求，提供了一种带刷式密封条的迷宫密封结构，使其能够有效地减小密封腔室正向旋流速度、增大旋转密封的有效阻尼，并降低密封泄漏量，从而提高转子系统稳定性和密封封严性能。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种带刷式密封条的迷宫密封结构，该迷宫密封结构包括去除刷式密封条后的迷宫密封和刷式密封条，去除刷式密封条后的迷宫密封用于套装在转子的周向上，且与转子支架留有迷宫齿与转子径向间隙，去除刷式密封条后的迷宫密封包括密封体以及设置在密封体内侧的迷宫齿，刷式密封条沿轴向装配于去除刷式密封条后的迷宫密封内侧开设的刷式密封槽内，并沿轴向贯穿密封体，且若干刷式密封条沿去除刷式密封条后的迷宫密封周向等弧度布置，形成带刷式密封条的迷宫密封。

本发明进一步的改进在于，刷式密封条的条数为4、6或8。

本发明进一步的改进在于，单条刷式密封条包括刷丝束、前挡板和后挡板，前挡板位于转子转动方向上游，后挡板位于转子转动方向下游，刷丝束由前挡板和后挡板固定，刷丝束的刷丝采用直径为0.05～0.15mm的耐高温钴基合金丝。

本发明进一步的改进在于，刷丝束与转子之间设有一小于刷式密封条后挡板与转子径向间隙的刷丝束与转子径向间隙或者刷丝束与转子径向干涉量。

本发明进一步的改进在于，刷丝束与转子径向间隙或者刷丝束与转子径向干涉量均小于0.2mm。