[发明专利]一种前挡板带喷嘴的耐高压低迟滞刷式密封结构

说明书

本发明公开了一种前挡板带喷嘴的耐高压低迟滞刷式密封结构，该密封结构在前挡板上加工有切向‑径向倾斜的喷嘴，喷嘴分两排，前挡板顶部斜坡与转子圆盘顶部斜坡构成径向倾斜喷嘴；刷丝束与前挡板之间安装有刷丝网，刷丝束中间安装有柔性承压板。本发明的前挡板带喷嘴的耐高压低迟滞刷式密封结构，减小或者消除了各种原因导致的刷丝与转子的径向间隙，且使得刷丝束能更好地跟随转子偏心移动，刷式密封封严性能得到提升，迟滞效应得到减弱；减小了高压差工况下刷丝沿轴向的过度弯曲和吹散作用，刷式密封承压能力得到提升；提供相比传统刷式密封更明显的反向切向气流速度，刷式密封转子动特性得到改善。

技术领域

本发明属于旋转机械密封技术领域，具体涉及一种前挡板带喷嘴的耐高压低迟滞刷式密封结构。

背景技术

在蒸汽轮机、燃气轮机、泵和压气机等旋转机械中，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。传统迷宫密封和蜂窝密封由于存在固有间隙，封严性能受到限制。现有技术中，刷式密封作为接触式密封，泄漏量仅为迷宫密封的1/5-1/10，且能够很好地适应转子瞬时偏心。因此，刷式密封广泛应用于燃气轮机，航空发动机和汽轮机等领域。

刷式密封的最常见的刷丝材料是钴基合金(如Hayness25)，此种材料在高温下具有很好的耐磨和耐腐蚀特性，转子面需要光滑硬质涂层以降低刷丝和转子的磨损。在轴承油封等领域，刷丝磨损产生的金属颗粒会对精密轴承造成损害同时存在潜在的火花，而非金属纤维材料(如)可有效克服这些缺点。

研究表明，刷丝束与转子之间的径向间隙会显著降低刷式密封的封严性能。而刷式密封运行过程中，出现以下情形使得刷丝束与转子之间产生径向间隙：(1)长期运行后，刷丝束磨损；(2)转子瞬时移动，部分区域刷丝与转子脱离接触；(3)高压差工况，刷丝沿轴向向下游过度偏移；(4)轴承箱油封等高粘度流体密封场合，转子高速旋转产生的流体动升力使得刷丝与转子脱离接触。传统的刷式密封气流径向流动较弱，刷丝“闭合效应”也较弱，使得刷丝与转子之间的间隙不能得到很好的减小或者消除。

此外，现有单级标准型刷式密封的最大承压能力有限，当压差过大时，需考虑采用多级刷式密封设计，而部分场合轴向空间有限，限制了刷式密封的应用范围。

因此，研发能够有效减小或者消除刷式密封运行工程中刷丝与转子之间的径向间隙的耐高压刷式密封，对改善刷式密封封严性能、拓展刷式密封应用范围和提高机组运行效率具有重要的工程应用价值。

发明内容

本发明针对旋转机械对刷式密封降低泄漏量、提高承压能力的要求，提供了一种前挡板带喷嘴的耐高压低迟滞刷式密封结构，使其能够有效地减小或消除刷丝束与转子因为各种原因产生的径向间隙以降低密封泄漏量，且承压能力提高。

本发明采用以下技术方案来实现的：

一种前挡板带喷嘴的耐高压低迟滞刷式密封结构，该刷式密封结构用于套装在转子上，包括前挡板、后档板、刷丝束、柔性承压板以及刷丝网；其中，

前挡板和后档板远离转子的一端固定在一起，使得前挡板和后档板之间形成开口端朝向转子的腔体，刷丝束、柔性承压板以及刷丝网设置在前挡板和后档板之间的腔体内并与前挡板和后档板的连接端固定连接，且柔性承压板安装在刷丝束中间，刷丝网设置在刷丝束靠近前挡板的一侧；

转子的周向上设置有转子圆盘，前挡板上开设有切向-径向倾斜的第一喷嘴和第二喷嘴，前挡板顶部的前挡板顶部斜坡与转子圆盘顶部的转子圆盘顶部斜坡形成第三喷嘴。

本发明进一步的改进在于，后档板的内侧开设有环形减压槽。

本发明进一步的改进在于，转子与刷丝束接触区域设置有光滑的耐磨涂层。