一种螺旋齿-刷式密封结构及其密封性能测量方法技术

一种螺旋齿

【技术实现步骤摘要】
一种螺旋齿
‑
刷式密封结构及其密封性能测量方法


[0001]本专利技术属于叶轮机械实验
，特别涉及一种螺旋齿
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刷式密封结构及其密封性能测量方法。

技术介绍

[0002]作为现代工业热工转换的核心装备，叶轮机械广泛的应用于航空航天、石油化工及发电领域。旋转动密封作为叶轮机械的核心部件，其密封性能、运行寿命、气流激振等问题关乎整机的运行效率及运行可靠性。迷宫密封因其价格低廉、结构简单，得以广泛应用于叶轮机械中。但为了避免迷宫齿与转子发生碰磨造成密封作用失效，迷宫齿与转子间的设计间隙较大，这就造成了迷宫密封泄漏量大，密封效果差。刷式密封，作为一种先进的接触式动密封，其泄漏量仅为迷宫密封的10％～20％，所需的轴向占用空间小，转子动力特性好。刷式密封由前夹板、后夹板和刷丝束三部分构成。前夹板主要对刷丝束起到固定和保护作用，减小气流对刷丝束的直接冲刷；后夹板的作用是支撑刷丝束，避免刷丝束在轴向压差下的过度弯曲。刷丝束是由细小金属或者非金属刷丝层叠而成，内部随机分布着无数微小孔隙，阻碍工质的流动，从而起到密封作用。然而传统单级刷式密封所能承受的最大压差为0.3～0.35MPa。因此，在叶轮机械内的实际应用中，多采用多级刷式密封串联。由细小刷丝层叠而成的刷丝束决定了刷式密封的制造工艺复杂，其制造成本远高于迷宫密封。

技术实现思路

[0003]为了降低动密封部件的制造成本，保证动密封部件在较大的上下游压差下具有良好且持久的密封性能，本专利技术的目的在于提供一种螺旋齿
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刷式密封结构及其密封性能测量方法，该密封结构适用于加工环形台阶的转轴进行工质的封严，该密封结构通过螺旋齿分担泄漏工质压降，从而保证刷式密封环在能够承受的最大压差内工作，由于螺旋齿和转子环形台阶(即转子凸台)沿轴向交错排列，即螺旋迷宫齿和转子环形台阶在部分区域轴向间隔较远，因此可减少转子振动时转子5和螺旋齿2的碰磨，防止折断或弯曲整圈螺旋齿2。同时，通过对该螺旋齿
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刷式密封结构的密封性能测量，获得工质分别经螺旋齿及刷式密封环后的压降，从而为螺旋齿
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刷式密封的设计及承压能力分析提供技术手段。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0005]一种螺旋齿
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刷式密封结构，包括螺旋齿密封体、转子、刷式密封环和环形塞块；
[0006]在所述螺旋齿密封体内侧加工有若干圈螺旋齿，在螺旋齿的起始位置上游加工出一圈上游密封槽，在螺旋齿的结束位置下游加工出一圈下游密封槽；
[0007]所述刷式密封环和环形塞块用于分别安装在所述上游密封槽或所述下游密封槽；
[0008]在所述螺旋齿进口、出口沿周向以及每个螺旋齿槽内沿旋向，分别均布N个测压孔。
[0009]在一个实施例中，所述螺旋齿密封体、刷式密封环和环形塞块均分为六瓣，以安装于旋转密封试验台上。
[0010]在一个实施例中，所述螺旋齿与转子表面的转子凸台沿轴向交错排列。
[0011]在一个实施例中，所述螺旋齿螺距L为8.2mm，螺旋齿与转子表面的转子凸台径向间隙c为1.6mm
[0012]在一个实施例中，所述刷式密封环由前夹板、后夹板以及刷丝束组成，所述前夹板和后夹板在尾端相连，头端开放，形成U形结构，刷丝束安装于U形结构的底部，头端伸出前夹板和后夹板的头端，所述前夹板的外侧面为上游面，其尾端设置上游面凸台一，所述后夹板的外侧面为下游面，其尾端设置下游面凸台一；所述环形塞块包括塞块主体和位于两侧尾端的上游面凸台二、下游端面凸台二；所述塞块主体的形状尺寸与刷式密封环尾部相同，上游面凸台二的形状尺寸与上游面凸台一相同，下游端面凸台二的形状尺寸与下游面凸台一相同。
[0013]在一个实施例中，所述上游密封槽和下游密封槽的结构尺寸均相同，上游密封槽和下游密封槽均与刷式密封环的上游面凸台、下游面凸台，环形塞块的上游面凸台、下游面凸台为间隙配合。
[0014]在一个实施例中，沿轴向，相邻的测压孔错开角度布置。
[0015]在一个实施例中，所述螺旋齿的圈数≥3，所述N≥3。
[0016]在一个实施例中，所述螺旋齿的圈数＝3，N＝3时，在所述螺旋齿进口，以螺旋齿起始为基准沿周向顺时针旋转30
°
，布置1#测压孔，之后以1#测压孔为基准，顺时针方向旋转120
°
与240
°
，布置2#测压孔及3#测压孔；在螺旋齿槽第一圈内，以螺旋齿起始为基准沿周向顺时针旋转30
°
，布置4#测压孔，之后以4#测压孔为基准，顺时针方向旋转120
°
与240
°
，布置5#测压孔及6#测压孔；在螺旋齿槽第二圈内，以螺旋齿起始为基准沿周向顺时针旋转30
°
，布置7#测压孔，之后以7#测压孔为基准，顺时针方向旋转120
°
与240
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，布置8#测压孔及9#测压孔；在螺旋齿出口，以螺旋齿起始为基准沿周向顺时针旋转30
°
，布置10#测压孔，之后以10#测压孔为基准，顺时针方向旋转120
°
与240
°
，布置11#测压孔及12#测压孔。
[0017]本专利技术还提供了所述螺旋齿
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刷式密封结构的密封性能测量方法，将测压软管一端连接于所述测压孔，另一端连接于压力扫描器各通道，通过变频器调节转轴转速，通过进气阀门调节经过螺旋齿
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刷式密封结构的气体流量，待示例压比与转速下螺旋齿
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刷式密封结构的泄漏量及螺旋齿槽压力随时间基本不发生变化时，记录该压比及转速下的泄漏量与螺旋齿槽静压力。
[0018]在一个实施例中，当刷式密封环安装于上游密封槽，环形塞块安装于下游密封槽，获得刷式密封环位于螺旋齿上游时螺旋齿槽静压力分布；当刷式密封环安装于下游密封槽，环形塞块安装于上游密封槽，获得刷式密封环位于螺旋齿下游时螺旋齿槽静压力分布。
[0019]与现有密封技术相比，本专利技术可以通过螺旋齿分担泄漏工质压降，从而保证刷式密封环在能够承受的最大压差内工作。螺旋齿槽内工质压力分布测量方法能够获得工质分别经螺旋齿及刷式密封环后的压降，从而为螺旋齿
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刷式密封的设计及承压能力分析提供技术手段。
附图说明
[0020]图1是螺旋齿密封体结构。
[0021]图2是螺旋齿进口、出口及螺旋齿槽内测压孔周向定位示意图。
[0022]图3是螺旋齿密封体测压孔轴向定位。其中(a)为1#、4#、7#、10#测压孔周向截面；(b)为2#、5#、8#、11#测压孔周向截面；(c)为3#、6#、9#、12#测压孔周向截面。
[0023]图4是刷式密封环截面示意图。
[0024]图5是环形塞块截面示意图。
[0025]图6是螺旋齿密封体、刷式密封环以及环形塞块均分六瓣示意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种螺旋齿
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刷式密封结构，其特征在于，包括螺旋齿密封体(1)、转子(5)、刷式密封环(9)和环形塞块(10)；在所述螺旋齿密封体(1)内侧加工有若干圈螺旋齿(2)，在螺旋齿(2)的起始位置上游加工出一圈上游密封槽(6)，在螺旋齿(2)的结束位置下游加工出一圈下游密封槽(7)；所述刷式密封环(9)和环形塞块(10)用于分别安装在所述上游密封槽(6)或所述下游密封槽(7)；在所述螺旋齿(2)进口、出口沿周向以及每个螺旋齿槽(3)内沿旋向，分别均布N个测压孔(8)。2.根据权利要求1所述螺旋齿
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刷式密封结构，其特征在于，所述螺旋齿密封体(1)、刷式密封环(9)和环形塞块(10)均分为六瓣，以安装于旋转密封试验台上。3.根据权利要求1所述螺旋齿
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刷式密封结构，其特征在于，所述螺旋齿(2)与转子(5)表面的转子凸台(4)沿轴向交错排列。4.根据权利要求1所述螺旋齿
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刷式密封结构，其特征在于，所述刷式密封环(9)由前夹板(11)、后夹板(13)以及刷丝束(12)组成，所述前夹板(11)和后夹板(13)在尾端相连，头端开放，形成U形结构，刷丝束(12)安装于U形结构的底部，头端伸出前夹板(11)和后夹板(13)的头端，所述前夹板(11)的外侧面为上游面，其尾端设置上游面凸台一(14)，所述后夹板(13)的外侧面为下游面，其尾端设置下游面凸台一(15)；所述环形塞块(10)包括塞块主体和位于两侧尾端的上游面凸台二(16)、下游端面凸台二(17)；所述塞块主体的形状尺寸与刷式密封环(9)尾部相同，上游面凸台二(16)的形状尺寸与上游面凸台一(14)相同，下游端面凸台二(17)的形状尺寸与下游面凸台一(15)相同。5.根据权利要求4所述螺旋齿
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刷式密封结构，其特征在于，所述上游密封槽(6)和下游密封槽(7)的结构尺寸均相同，上游密封槽(6)和下游密封槽(7)均与刷式密封环(9)的上游面凸台(14)、下游面凸台(15)，环形塞块(10)的上游面凸台(16)、下游面凸台(17)为间隙配合。6.根据权利要求1所述螺旋齿
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刷式密封结构，其特征在于，沿轴向，相邻的测压孔(8)错开角度布置。7.根据权利要求1或5所述螺旋齿
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【专利技术属性】
技术研发人员：李志刚，马登骞，宋鹏飞，李军，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：