[发明专利]一种气封装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种气封装置及其制造方法，属于叶轮机械密封技术领域。

背景技术

如图1所示，迷宫气封（Labyrinth Seal，即环形密封）是大型叶轮机械，如汽轮机与高压压气机中常见的减少泄漏量的设备。然而，对于高参数的透平机械，气封泄漏流动易诱发气流激振，已成为影响轴系稳定性的重要因素之一。

为了解决这个问题，国外提出了蜂窝气封（Honeycomb Gas Seal），如图2所示，将环形腔改造为蜂窝形状，通过增加摩擦面来加强泄漏流动能量消耗，从而即减少泄漏量、也增强稳定性。对于蜂窝气封的研究一直在继续，如文献“A Study of the Effects of Inlet Preswirl on the Dynamic Coefficients of a Straight-Bore Honeycomb Gas Damper Seal”（T.B. Sprowl, D.W. Childs, Transactions of the ASME Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 2007, Vol. 129, pp: 220-229）。然而，蜂窝气封加工困难，造价昂贵，至今并未在工业界得到广泛应用。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种气封装置及其制造方法。

一种气封装置，在迷宫气封内部每个气封齿的径向与周向上，设置轴向孔，相邻的两个气封齿上的轴向孔对称设置，两个相对称的轴向孔之间设有钢丝，钢丝的两端固定在轴向孔内，钢丝轴向设置，轴向孔与孔中钢丝之间为密封。

所述的钢丝在迷宫气封气封齿的径向每隔一定距离、周向每隔一定角度均匀设置。

所述的钢丝径向数量根据密封气封齿的高度与钢丝直径确定。

所述径向的轴向孔设置在轴向的一条直线上，通过一根钢丝轴向穿过同一轴向上所有的气封齿上的轴向孔，钢丝的两端固定连接在气封齿上。

一种气封装置的制造方法，包括以下几个步骤：

（1）进行加工，得到迷宫气封；

（2）迷宫气封内部径向每隔一定距离、周向每隔一定角度，在每个气封齿的径向与周向上，设置轴向孔，相邻的两个气封齿上的轴向孔对称设置；

（3）在两个相对称的轴向孔之间设有钢丝，钢丝的两端固定在轴向孔内，钢丝轴向设置，将轴向孔与孔中钢丝间的缝隙进行密封。

所述的步骤（2）中，径向的轴向孔设置在轴向的一条直线上；所述的步骤（3）中，通过一根钢丝轴向穿过同一轴向上所有的气封齿上的轴向孔，钢丝的两端固定连接在气封齿上。

本发明的优点在于：

（1）通过钢丝网制造湍流而加强泄漏流动能量消耗，可以减少泄漏量、增强稳定性；

（2）本发明的气封结构仅对已有的迷宫气封进行少量改造，加工简单易行，成本低，能够在工业界得到广泛应用。

附图说明

图1是现有技术中迷宫气封的剖面示意图；

图2是现有技术中蜂窝气封示意图；

图3是本发明的剖面示意图；

图4本发明的方法流程图。 

图中：

1—迷宫气封；2—气封齿；3—轴向孔；4—钢丝。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明的一种气封装置，如图3所示，基于迷宫气封，在迷宫气封内部每个气封齿的径向与周向上，设置轴向孔，相邻的两个气封齿上的轴向孔对称设置，两个相对称的轴向孔之间设有钢丝，钢丝的两端固定在轴向孔内，钢丝轴向设置，轴向孔与孔中钢丝之间为密封的。

钢丝的数量与排列具有较大的灵活性，对于具体问题最佳的排列方式可能不同。一般可以在迷宫气封气封齿的径向每隔一定距离、周向每隔一定角度均匀设置钢丝。

钢丝的密度以保证湍流充分生成与流动能量尽可能大的耗散为目标。由于钢丝的干扰，在钢丝后一定的距离会形成大量的漩涡并形成湍流旺盛区域，从而消耗大量的流动能量，但再经过一定的距离湍流会消失，此时需要新的钢丝诱发湍流。

因此，周向钢丝数量不可过密也不可过疏。过密则影响湍流旺盛区域的形成，加工量大但效果不好；过疏则无湍流的区域过大，整体消耗的能量减少，也会导致效果不好。