[发明专利]一种刷式密封装置和燃气轮机

说明书

本公开提供了一种刷式密封装置和燃气轮机，燃气轮机包括静子和转子，静子和转子相对设置，刷式密封装置包括：配对结构，设置于转子靠近静子的侧面上；对偶跑道，设置于静子靠近转子的侧面上，且与配对结构的位置相对应；刷环，一端为安装结构，刷环通过安装结构与转子上的配对结构活动连接，且刷环的另一端与对偶跑道间隔第一预设距离。安装结构与配对结构之间为活动连接，使工作状态下刷环可相对转子移动一定距离，实现了自适应调节密封间隙的目的，极大提升了刷式密封装置的密封效果，消除了热态间隙增大导致的密封性能降低问题。同时实现了更小的安装间隙，消除了冷态下刷式密封安装间隙导致的预压缩问题，提高了转子运行的稳定系性。

技术领域

本公开涉及燃气轮机设计技术领域，尤其涉及一种刷式密封装置和燃气轮机。

背景技术

在军、民用发动机上采用刷式密封，增加了发动机推力，降低了耗油率和飞行成本。近年来，地面燃气轮机、汽轮机和压缩机已引入这项航空新技术，显著地提高了效率，创造了巨大的经济效益。

与广泛应用的传统的篦齿密封(迷宫式密封)相比，刷式密封具有优异的密封性能，它的泄漏率仅为篦齿密封的1/10-1/2。除此之外，它还有发热量低、维护工艺简单、使用寿命长并对转子轴系有阻尼作用等优点。刷式密封对提高航空发动机和地面燃气轮机、汽轮机、压缩机的性能具有极大的潜力，它是篦齿密封的最好的换代产品。

随着刷式密封的应用越来越广泛，传统刷式密封的一些弊端也逐步体现。主要包括以下两个方面：一是当密封间隙在热态下增大时，削弱了刷式密封的效果，也限制了冷态下刷式密封的可安装性。二是刷式密封目前还无法采用预压缩的形式进行安装，否则刷毛预应力会影响转子的稳定性，也会缩短刷式密封装置的寿命。保证刷式密封在冷态下具有良好的可安装性，避免刷毛的预压缩，同时，即使密封间隙增大，也能够保证刷式密封在工作状态下具有良好的接触密封间隙，对提高航空发动机、燃气轮机、透平压缩机等旋转机械的性能具有重要意义。

发明内容

鉴于上述问题，本公开提供了一种刷式密封装置和燃气轮机。

根据本公开的一个方面，提供了一种刷式密封装置，适用于燃气轮机，燃气轮机包括静子和转子，静子和转子相对设置，刷式密封装置包括：

配对结构，设置于转子靠近静子的侧面上；

对偶跑道，设置于静子靠近转子的侧面上，且与配对结构的位置相对应；

刷环，一端为安装结构，刷环通过安装结构与转子上的配对结构活动连接，且刷环的另一端与对偶跑道间隔第一预设距离。

可选地，刷环面向气流的一侧为高压侧，刷环背向气流的一侧为低压侧，刷环包括：

前板，设置于安装结构靠近静子的表面上，且前板设置于刷环的高压侧；

背板，设置于安装结构靠近静子的表面上，且背板设置于刷环的低压侧；

刷丝，设置于安装结构靠近静子的表面上，且刷丝设置于前板和背板之间；

前板与对偶跑道之间的距离大于背板与对偶跑道之间的距离，背板与对偶跑道之间的距离大于刷丝与对偶跑道之间的距离。

可选地，安装结构为燕尾型榫头，配对结构为燕尾型榫槽。

可选地，安装结构靠近转子的一端开设有腰型孔，腰型孔的轴线与转子设置有配对结构的侧面相平行；

配对结构包括两个支撑块和销钉，两个支撑块分别位于安装结构的两侧，两个支撑块上均开设有第一安装孔，且第一安装孔的轴线与腰型孔的轴线相重合；

销钉与第一安装孔过盈配合，销钉与腰型孔间隙配合。

可选地，刷环背向气流的一侧为低压侧，安装结构靠近转子的一端开设有第二安装孔，第二安装孔的轴线与转子设置有配对结构的侧面相平行；