[发明专利]可动态调节级间不均衡性的两级刷式密封结构

说明书

本发明公开了一种可动态调节级间不均衡性的两级刷式密封结构，包括：静子、弧形密封座、第一级刷式密封件和第二级刷式密封件，对接成圆环的弧形密封座设置于静子上，且其外周与静子形成压力腔，内周固定连接第一级刷式密封件和第二级刷式密封件，弧形密封座上还设置压力气流通道和泄漏气流通道，当转子静止时，弧形密封座在轴向压缩弹簧的弹力作用下远离转子，当转子转动时，流过第一级刷式密封件的高压气流可经压力气流通道流入压力腔，推动弧形密封座向转子方向移动，同时高压气流将通过泄漏气流通道流至外界。该两级刷式密封结构可明显改善两级刷式密封的级间不均衡性、有效提高刷式密封的封严性能、延长刷式密封的使用寿命。

技术领域

本发明涉及两级刷式密封结构，特别提供了一种可动态调节级间不均衡性的两级刷式密封结构。

背景技术

刷式密封是航空发动机、汽轮机、压缩机等旋转机械的关键部件之一，其允许动静子间瞬态严重不同心而保持密封能力不变，既可提高机组效率，又可改善转子的稳定性，是现代先进透平机械发展的关键技术之一。此外，刷式密封的刷丝与转子轴形成柔性接触，可改善转子系统的振动特性，保证机组运行的安全性，因此，刷式密封被广泛应用于航空航天、电力、石化等行业领域的旋转机械中。

刷式密封由前挡板、后挡板及夹装在两者之间的紧密排列的刷丝束组成，刷式密封通过上述排列整齐、紧密的刷丝与转子相贴合来隔断下游气体并对上游气体的泄漏造成阻碍，从而达到密封的效果。然而，由于单级刷式密封承压能力有限，采用多级刷式密封是高压密封常用的解决方法之一，多级刷式密封能显著降低泄漏量，但是，在结构相同的两级刷式密封中，第二级刷式密封由于级间不均衡性会承担更大的压降，在高压工况下，第二级刷式密封更易出现刷丝颤振、变形、磨损、疲劳断裂和滞后效应，导致第二级刷式密封失效，进而导致整个刷式密封结构失效。

因此，如何有效调节级间不均衡性，以提高刷式密封的封严效果、延长刷式密封的使用寿命，成为人们亟待解决的问题。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种可动态调节级间不均衡性的两级刷式密封结构，以解决现有多级刷式密封结构中的第二级刷式密封易失效的问题。

本发明提供的技术方案是：可动态调节级间不均衡性的两级刷式密封结构，包括：静子、多个可对接成圆环的弧形密封座、第一级刷式密封件和第二级刷式密封件，其中，静子的内周设置有切面呈燕尾型的第一凹槽和切面呈梯形的第二凹槽，所述第二凹槽内设置有轴向压缩弹簧和环状的滑移块，对接成圆环的弧形密封座配合设置于静子内周的第一凹槽内且其一侧面与滑移块的侧面相贴，弧形密封座的外周与静子形成压力腔，内周固定连接第一级刷式密封件和第二级刷式密封件，所述弧形密封座上还设置压力气流通道和泄漏气流通道，所述压力气流通道一端与压力腔连通，另一端与第一级刷式密封件和第二级刷式密封件的级间环形区域连通，所述泄漏气流通道与压力气流通道连通，当转子静止时，弧形密封座在轴向压缩弹簧的弹力作用下远离转子，此时，泄漏气流通道的出口被静子的内壁封堵，当转子转动时，流过第一级刷式密封件的高压气流经压力气流通道进入压力腔，推动弧形密封座向转子方向移动，移动过程中，泄漏气流通道的出口可与外界连通。

优选，弧形密封座为6个，其中，位于上部的三个弧形密封座两两之间设置有周向压缩弹簧，位于下部的三个弧形密封座两两之间设置有周向压缩弹簧。

进一步优选，周向压缩弹簧的一端与弧形密封座固定连接，另一端限位插设于另一弧形密封座上的弹簧孔内。

进一步优选，所述压力气流通道沿转子的径向设置，每个弧形密封座上间隔设置有多个压力气流通道。

进一步优选，每个弧形密封座上设置2～3个压力气流通道，所述泄漏气流通道与压力气流通道一一对应设置。

进一步优选，所述第一级刷式密封件和第二级刷式密封件的级间距为6～8mm。

进一步优选，所述压力气流通道和泄漏气流通道的直径为1～2mm。