可抑制滞后效应与吹下效应的刷式密封结构及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种可抑制滞后效应与吹下效应的刷式密封结构及其应用，其中，所述刷式密封结构包括：前挡板、后挡板和刷丝束，其中，所述刷丝束夹紧设置于所述前挡板和后挡板之间，所述后挡板的前端沿其径向由内向外间隔设置有多个环形的压力平衡腔，所述压力平衡腔均通过设置于所述后挡板上的气流通道与刷式密封结构的下游连通。该刷式密封结构，可有效抑制滞后效应和吹下效应，提升刷式密封动态封严性能，延长刷式密封整体使用寿命。延长刷式密封整体使用寿命。延长刷式密封整体使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
可抑制滞后效应与吹下效应的刷式密封结构及其应用


[0001]本专利技术涉及一种应用于旋转机械中的密封结构，特别提供了一种可抑制滞后效应与吹下效应的刷式密封结构及其应用。

技术介绍

[0002]刷式密封是广泛应用于航空发动机、汽轮机、压缩机等透平机械领域的关键密封技术，其由前挡板、刷丝束与后挡板组成。刷式密封因泄漏量只有传统迷宫密封的10～20％，因此作为迷宫密封的替代品而被广泛应用。刷式密封是一种柔性接触式动密封技术，柔性刷丝可以跟随偏心状态的转子运动，可改善转子动力学特性，具有较好的动态封严性能，有利于保证航空发动机组安全稳定运行，因此，刷式密封对航空航天等行业的透平机械密封领域具有重要作用。
[0003]然而，刷式密封存在滞后效应与吹下效应。轴向压差的存在使刷丝束与后挡板间产生摩擦力，降低刷丝束与转子的动态跟随性能，使刷丝束运动滞后于转子，在刷丝尖端与转子面之间产生额外泄漏间隙，对整体封严性能造成不利影响。刷丝束上下端面间的径向压差将导致吹下效应，致使刷丝束尖端紧贴于转子表面，增大两者间接触力，加剧刷丝束尖端与转子面摩擦生热问题，容易导致刷丝束高温粘连熔断、疲劳断裂等故障，影响刷式密封的使用寿命。
[0004]鉴于此，研制一种可抑制滞后效应与吹下效应的刷式密封结构，以提高刷式密封动态封严性能和使用寿命，成为亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种可抑制滞后效应与吹下效应的刷式密封结构及其应用，以解决现有刷式密封结构流场因轴向与径向压差导致滞后效应与吹下效应，进而影响刷式密封动态封严性能与使用寿命的问题。
[0006]本专利技术一方面提供了可抑制滞后效应与吹下效应的刷式密封结构，包括：前挡板、后挡板和刷丝束，其中，所述刷丝束夹紧设置于所述前挡板和后挡板之间，所述后挡板的前端沿其径向由内向外间隔设置有多个环形的压力平衡腔，所述压力平衡腔均通过设置于所述后挡板上的气流通道与刷式密封结构的下游连通。
[0007]优选，位于外侧的压力平衡腔对应的气体流道的进气口面积大于或等于位于其内侧的压力平衡腔对应的气体流道的进气口面积，位于外侧的压力平衡腔对应的气体流道的出气口面积大于或等于位于其内侧的压力平衡腔对应的气体流道的出气口面积。
[0008]进一步优选，所述压力平衡腔对应的气流通道的进气口和出气口均沿所述后挡板的周向均匀布设。
[0009]进一步优选，所述压力平衡腔对应的气流通道的进气口和出气口一一对应，每个压力平衡腔对应的气流通道个数相同且不同压力平衡腔对应的气流通道沿后挡板的径向对应设置。
[0010]进一步优选，每个压力平衡腔对应的气流通道个数相同且不同压力平衡腔对应的气流通道沿后挡板的径向对应设置，位于内侧的多个压力平衡腔对应的在同一径向方向上的气流通道共用一个出气口。
[0011]进一步优选，每个压力平衡腔对应的气流通道个数相同且不同压力平衡腔对应的气流通道沿后挡板的径向对应设置，所有压力平衡腔对应的在同一径向方向上的气流通道共用一个出气口。
[0012]进一步优选，所述后挡板前端面的拐角处均为圆弧过渡形状。
[0013]进一步优选，所述后挡板的前端面与刷丝束的轴向距离沿转子的径向由内向外逐渐减小。
[0014]进一步优选，所述压力平衡腔为2
‑
5个。
[0015]本专利技术还提供了上述可抑制滞后效应与吹下效应的刷式密封结构的应用，具体为：利用上述的可抑制滞后效应与吹下效应的刷式密封结构对转子进行密封。
[0016]本专利技术提供的可抑制滞后效应与吹下效应的刷式密封结构，结构合理，可有效抑制滞后效应和吹下效应，提升刷式密封动态封严性能，延长刷式密封整体使用寿命。
附图说明
[0017]下面结合附图及实施方式对本专利技术作进一步详细的说明：
[0018]图1为本专利技术提供的可抑制滞后效应与吹下效应的刷式密封结构的第一实施例的剖视图；
[0019]图2为本专利技术提供的可抑制滞后效应与吹下效应的刷式密封结构的第二实施例的剖视图；
[0020]图3为本专利技术提供的可抑制滞后效应与吹下效应的刷式密封结构的第三实施例的剖视图；
[0021]图4为本专利技术提供的可抑制滞后效应与吹下效应的刷式密封结构的第四实施例的剖视图；
[0022]图5为本专利技术提供的可抑制滞后效应与吹下效应的刷式密封结构的第五实施例的剖视图；
[0023]图6为图1所示的可抑制滞后效应与吹下效应的刷式密封结构的侧视图；
[0024]图7为图6所示的可抑制滞后效应与吹下效应的刷式密封结构的局部放大图。
具体实施方式
[0025]下面将结合具体的实施方案对本专利技术进行进一步的解释，但并不局限本专利技术。
[0026]如图1至图6所示，本专利技术提供了一种可抑制滞后效应与吹下效应的刷式密封结构，包括：前挡板1、后挡板2和刷丝束3，其中，所述刷丝束3夹紧设置于所述前挡板1和后挡板2之间，所述后挡板2的前端沿其径向由内向外间隔设置有多个环形的压力平衡腔5，所述压力平衡腔5均通过设置于所述后挡板2上的气流通道21与刷式密封结构的下游连通，其中，所述压力平衡腔优选为2
‑
5个，图1至图6均为后挡板的前端设置3个环形的压力平衡腔的实施例。
[0027]该可抑制滞后效应与吹下效应的刷式密封结构，通过在后挡板的前端设置压力平
衡腔可以减少刷丝束与后挡板接触面积，每个压力平衡腔均与刷式密封结构的下游连通，可以对不同径向高度区域的流场压力分布特性进行改善，具体地：可提高压力平衡腔内轴向气体流速，降低腔室区域压力，减少刷丝束下游面压力，减小刷丝束与后挡板间轴向压差，降低刷丝束与后挡板间接触力与摩擦力，提高刷丝束与转子的动态跟随性，抑制滞后效应，减小刷丝束因滞后于转子运动产生的间隙，达到增强刷式密封封严性能的作用；还可以将压力梯度面由传统抛物线型改善为平行于上下游面分布，大幅减小刷丝束上下端面间径向压差，减少径向气流对刷丝整体的吹下作用，抑制吹下效应，减小刷丝尖端于转子的接触力，避免刷丝束尖端高温粘连与疲劳断裂等故障，达到延长刷式密封整体使用寿命的作用。
[0028]作为技术方案的改进，位于外侧的压力平衡腔5对应的气体流道21的进气口面积大于或等于位于其内侧的压力平衡腔5对应的气体流道21的进气口面积，位于外侧的压力平衡腔5对应的气体流道21的出气口面积大于或等于位于其内侧的压力平衡腔5对应的气体流道21的出气口面积，通过该设置，可以使得刷式密封整体在具备抑制滞后效应与吹下效应作用，获得更优动态封严性能的同时，兼具良好的静态封严性能，以获得最佳的综合封严性能。
[0029]为了减少流道对流场压力分布改善作用可能具有空间局限性而产生的不利影响，使得整周刷式密封的不同空间位置都能获得近似相同的改善滞后效应与吹下效应的效果，作为技术方案的改进，所述压力平衡腔5对应的气流通道21的进气口和出气口均沿所述后挡板2的周向均匀布设。
[0030]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.可抑制滞后效应与吹下效应的刷式密封结构，其特征在于，包括：前挡板(1)、后挡板(2)和刷丝束(3)，其中，所述刷丝束(3)夹紧设置于所述前挡板(1)和后挡板(2)之间，所述后挡板(2)的前端沿其径向由内向外间隔设置有多个环形的压力平衡腔(5)，所述压力平衡腔(5)均通过设置于所述后挡板(2)上的气流通道(21)与刷式密封结构的下游连通。2.按照权利要求1所述的可抑制滞后效应与吹下效应的刷式密封结构，其特征在于：位于外侧的压力平衡腔(5)对应的气体流道(21)的进气口面积大于或等于位于其内侧的压力平衡腔(5)对应的气体流道(21)的进气口面积，位于外侧的压力平衡腔(5)对应的气体流道(21)的出气口面积大于或等于位于其内侧的压力平衡腔(5)对应的气体流道(21)的出气口面积。3.按照权利要求2所述的可抑制滞后效应与吹下效应的刷式密封结构，其特征在于：所述压力平衡腔(5)对应的气流通道(21)的进气口和出气口均沿所述后挡板(2)的周向均匀布设。4.按照权利要求3所述的可抑制滞后效应与吹下效应的刷式密封结构，其特征在于：所述压力平衡腔(5)对应的气流通道(21)的进气口和出气口一一对应，每个压力平衡腔(5)对应的气流通道(21)个数相同且不同压力平衡腔(5)对应的气流通道(21)沿后挡板(2)的径向对应设置。5.按照权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙丹，杨艺潇，赵欢，张国臣，任国哲，徐文峰，
申请(专利权)人：沈阳航空航天大学，
类型：发明
国别省市：