[实用新型]一种可整体转动的低磨损高承压的刷式密封

说明书

本实用新型涉及一种可整体转动的低磨损高承压刷式密封，属于机械密封技术领域。本实用新型包括包括轴承、刷丝环；刷丝环外圈过盈配合安装在轴承内圈，刷丝环包括：前挡板、后挡板、上游刷丝束、下游刷丝束；前挡板位于上游刷丝束前部，后挡板位于下游刷丝束后部，前挡板、后挡板与上游刷丝束、下游刷丝束根部通过熔焊工艺形成熔焊区。本实用新型刷丝环转动能有效的降低刷丝束端部与转子间的摩擦磨损，可提高刷丝环的使用寿命，相较于其它可降低刷式密封磨损的结构，效果更好；下游刷丝可承压能力高，可以降低刷丝受阻力后造成的轴向弯曲造成间隙而导致的泄漏，同时能有效降低刚化效应和迟滞效应，且材料成本低；结构简单，方便拆卸，易于更换维护。

技术领域

本实用新型涉及一种可整体转动的低磨损高承压的刷式密封，属于机械密封技术领域。

背景技术

刷式密封是叶轮机械中的关键部件之一，是一种能显著减少航空发动机二次流路空气损失的新型密封装置。它是代替迷宫密封的最简单、最实用、最有效的产品。发动机的应用实践证明，仅在发动机一处或几处关键部位应用刷式密封，就可以使发动机的推力提高1%~3%，燃油消耗率下降3%~5%。磨损寿命和泄漏两个问题是密封最重要的两个指标。

刷式密封的密封原理是由数万根排列紧凑的刷丝对上下游的流体起到了流动阻碍的作用，大量刷丝尖端与转子之间的相互接触产生摩擦热磨损。摩擦热与摩擦系数、刷丝尖端力、转子表面线速度有关，而目前减小刷丝束与转子摩擦磨损的手段主要是：选用低摩擦系数的刷丝束和转子涂层配对材料，但其成本较高；改变刷丝束的形状尺寸以减小尖端力等，但其功能效果不明显。

通过计算流体力学（CFD）分析流体的绕流阻力，刷丝束从上游到下游所受绕流阻力是逐渐增加的，所以可以通过改变下游刷丝的截面形状与尺寸，增大刷式密封的承压性能。根据理论，在节约材料成本的前提下，椭圆形截面能有效的提高惯性矩，在受同等载荷的情况下，其变形挠度小，可减小刷丝弯曲变形导致的泄漏以及迟滞效应。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可整体转动的低磨损高承压刷式密封，以解决现有刷式密封中刷丝端部与转子磨损大、刷式密封承压能力低等问题。

本实用新型按以下技术方案实现：一种可整体转动的低磨损高承压的刷式密封，包括轴承1、刷丝环8；刷丝环8外圈过盈配合安装在轴承1内圈，刷丝环8包括：前挡板2、后挡板3、上游刷丝束5、下游刷丝束6；前挡板2位于上游刷丝束5前部，后挡板3位于下游刷丝束6后部，前挡板2、后挡板3与上游刷丝束5、下游刷丝束6根部通过熔焊工艺形成熔焊区4，上游刷丝束5、下游刷丝束6通过熔焊区4被固定在前挡板2、后挡板3之间，刷丝环8的上游刷丝束5、下游刷丝束6端部通过摩擦安置在机器的转子7上，上游刷丝束5与下游刷丝束6的直径、形状不同，上游刷丝束5的刷丝截面为圆形，直径为0.07mm~0.15mm，下游刷丝束6的刷丝截面为椭圆形，椭圆形的短轴为0.07mm~0.15mm，椭圆形的长轴为0.15mm~0.3mm，椭圆形的长轴沿着转子7的轴向方向，上游刷丝束5形成的上游区域轴向厚度大于下游刷丝束6形成的下游区域轴向厚度。

所述轴承1为可承受径向力和轴向力的滚动轴承。

一种可整体转动的低磨损高承压的刷式密封的工作原理为：刷丝环8外圈过盈配合安装在轴承1内圈，上游刷丝束5、下游刷丝束6根部通过熔焊区4被固定在前挡板2、后挡板3之间，构成刷丝环8；上游刷丝束5、下游刷丝束6端部与机器的转子7接触；当机器工作转子7转动时，转子7与刷丝束端部接触产生摩擦力，对刷丝环8产生扭矩，由于轴承1的作用，刷丝环8可跟随转子7转动，转子7表面与刷丝束端部相对速度的减小可以有效的减小摩擦；当气体依次经过上游刷丝束5和下游刷丝束6，气体受到刷丝的阻挡降低压差，实现密封效果，而刷丝受到气流力产生弯曲变形，下游刷丝束6所受的流体绕流阻力大，由于下游刷丝束6所设计的椭圆形刷丝结构，其弯曲变形会降低。

本实用新型具有以下有益效果：