[发明专利]基于磁吸效应的主动间隙控制刷式密封结构

说明书

本发明公开了一种基于磁吸效应的主动间隙控制刷式密封结构，包括：内机匣、外机匣、刷式密封件、电磁铁、永磁铁、电涡流传感器、电涡流传感器前置器和线性电流放大器，其中，刷式密封件配合安装于内机匣内，外机匣设置于内机匣的外周，电磁铁和永磁铁一一对应，分别沿外机匣的内周和内机匣的外周均匀布设，且电涡流传感器的一端与刷式密封件外周连接，电涡流传感器、电涡流传感器前置器和线性电流放大器依次连接后与电磁铁的线圈连接。该刷式密封结构，可根据电涡流传感器随与转子间隙变化而产生的变化的电流，向电磁铁中的线圈通入相应电流，来改变电磁铁的磁吸力，从而产生一个合力，拉动刷式密封件，实现刷式密封件与转子的自同心。

技术领域

本发明涉及一种应用于旋转机械中的密封结构，特别提供了一种基于磁吸效应的主动间隙控制刷式密封结构。

背景技术

刷式密封广泛应用于航空发动机、汽轮机、压缩机等透平机械，其由前挡板、刷丝束、后挡板组成。刷式密封作为一种柔性接触式动密封，其刷丝可以在转子发生偏心时随着转子一同运动，这使得刷式密封的泄漏量只有传统迷宫密封的1/5~1/10，目前刷式密封正在逐渐取代传统的迷宫密封。其在允许动静子间瞬态不同心的同时可以保持优良的密封能力，既可提高机组效率，又不易使转子失稳，是现代先进透平机械发展的关键技术之一，此外，刷式密封的刷丝与转子轴形成柔性接触，可改善转子系统的振动特性，保证机组运行的安全性。

发动机有多种工作状态，发动机转子在工作状态变化时会发生偏心涡动，转子的偏心使转子与刷式密封在跳动方向上接触力增大，接触力的增大将导致刷丝与转子的摩擦力增大以及刷丝的变形量增大，刷丝变形量的增大将导致刷丝与后挡板的摩擦力增大，摩擦力的存在使刷丝不能跟随转子自适应跳动，滞后于转子的跳动，形成“滞后效应”，滞后效应的出现使刷丝束与转子间出现较大间隙，将增大气流的泄漏量。同时，刷式密封的转子的大幅度、不规则的振动会导致更大的泄漏量和刷丝颤振、变形、磨损、疲劳断裂等问题，严重时会破坏整个刷式密封结构，进而导致整个刷式密封结构失效。

鉴于此，提出一种基于磁吸效应的主动间隙控制刷式密封结构，以减少气流泄漏量，提升发动机的性能，成为亟待解决的问题。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于磁吸效应的主动间隙控制刷式密封结构，以解决现有刷式密封结构的刷丝密封件不能自适应跟随转子跳动的问题。

本发明提供的技术方案是：基于磁吸效应的主动间隙控制刷式密封结构，包括：内机匣、外机匣、刷式密封件、电磁铁、永磁铁、电涡流传感器、电涡流传感器前置器和线性电流放大器，其中，所述内机匣的内周设置有限位槽，所述刷式密封件配合安装于所述限位槽内，且两者之间连接有弹簧，所述外机匣同心间隔设置于所述内机匣的外周，所述电磁铁和永磁铁分别沿外机匣的内周和内机匣的外周均匀布设，所述电磁铁包括软铁芯和缠绕在所述软铁芯上的线圈，所述软铁芯沿外机匣的径向设置且一端与外机匣固定连接，所述永磁铁沿内机匣的径向与所述电磁铁一一对应设置且一端穿过内机匣后与刷式密封件的外端面固定连接，所述电涡流传感器固定于刷式密封件上，与转子保持间隙且与所述电磁铁一一对应设置，所述电涡流传感器前置器与所述电涡流传感器一一对应连接，用于采集流过所述电涡流传感器内电涡流线圈的电流，所述线性电流放大器与所述电涡流传感器前置器一一对应连接，用于对与之对应的电涡流传感器前置器采集到的电流进行放大并将放大后的电流通入对应的电磁铁的线圈，当转子发生偏心转动时，流过所述电涡流传感器内的电涡流线圈的电流的变化将导致通入电磁铁的电流的变化，进而导致电磁铁的磁吸力的变化，从而产生一个可拉动刷式密封件的合力，实现刷式密封件与转子的自同心。

优选，所述限位槽的切面呈T型。

进一步优选，所述刷式密封件的外端的切面呈T型，所述刷式密封件的左右下端面均通过弹簧与限位槽对应连接，或所述刷式密封件的左右上端面均通过弹簧与限位槽对应连接。

进一步优选，所述电磁铁与外机匣螺纹连接，所述永磁铁与刷式密封件螺纹连接。