一種新型燃氣輪機用刷式氣封及其製造方法
2023-06-02 19:23:46
一種新型燃氣輪機用刷式氣封及其製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種新型燃氣輪機用刷式氣封及其製造方法，屬於燃氣輪機密封領域。本發明的新型燃氣輪機用刷式氣包括第一背板、第二背板以及嵌套在第一背板、第二背板內的刷子，第一背板、第二背板位置相對的側面上分別設有第一連接片、第二連接片以及第一刷子槽、第二刷子槽，第二刷子槽的下方設有沿著第二背板的高度方向設置的避讓室，刷子的一端嵌套入第一刷子槽和第二刷子槽構成的容納腔內，刷子的另一端為突出於第一背板、第二背板外的自由端。本發明提供的一種新型燃氣輪機用刷式氣封，在單獨零部件報廢時可以替換，降低了成本。該新型燃氣輪機用刷式氣封的製造方法簡單，易於控制，成品率高，起到了節能降耗的目的，具有良好的應用前景。
【專利說明】一種新型燃氣輪機用刷式氣封及其製造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於燃氣輪機密封領域，具體涉及一種新型燃氣輪機用刷式氣封及其製造方法。
【背景技術】
[0002]燃氣輪機運行過程中，特別在臨界轉速附近工況，會產生較大的振動，因此要對燃氣輪機內的高溫氣體進行密封，傳統的密封方式為梳齒密封，但這種密封方式在燃氣輪機轉子較大振動時，會與梳齒產生碰磨，而且這種磨損是永久性的，不可恢復，久而久之容易產生嚴重的高溫氣體洩漏。現有的改進方式為採用刷式氣封，刷式氣封作為一種柔性密封，轉子過臨界轉速時，因振動加劇與密封用刷絲簇瞬間的接觸，不會立即將刷絲簇磨損，當燃氣輪機轉子穩定工作時，高強度的刷絲簇會產生回彈，保持原有形態，起到較好的密封效果，但由於燃氣輪機燃燒產生的氣體具有高溫、腐蝕等特點，則進行密封的刷式氣封屬於易損件，需要定期更換，且刷式氣封通常等分切割後嵌入在蓖齒氣封體中，常規環形刷式氣封切割後會產生變形，處理成本提高，不利於推廣，此外，現有的刷式氣封為整體式結構，中間工序出錯即會導致整體報廢，損失較大。
【發明內容】
[0003]為了解決現有技術中存在的不足，本發明提供了一種新型燃氣輪機用刷式氣封，能有效的密封燃氣輪機的高溫氣體，很好的控制了背板因焊接而引起的分段切割變形，避免了因變形導致的裝配困難而需要二次加工的難題，且由於採用單獨零件連接固定的方式，在單獨零部件報廢時可以替換，降低了成本。該新型燃氣輪機用刷式氣封的製造方法簡單，易於控制，成品率高，起到了節能降耗的目的，具有良好的應用前景。
[0004]為了實現上述目的，本發明所採用的技術方案為:
一種新型燃氣輪機用刷式氣封，其特徵在於:包括背板以及嵌套設置在背板內的刷子，所述背板包括相對設置的第一背板和第二背板，所述第一背板、第二背板位置相對的側面上分別設有第一連接片和第二連接片，所述第一連接片、第二連接片的下方分別設有相對應的第一刷子槽和第二刷子槽，所述第二刷子槽的下方設有沿著第二背板的高度方向設置的避讓室，所述刷子的一端嵌套入第一刷子槽和第二刷子槽構成的容納腔內，所述刷子的另一端為突出於第一背板、第二背板外的自由端。
[0005]前述的一種新型燃氣輪機用刷式氣封，其特徵在於:所述刷子包括刷絲簇和與刷絲簇的一端相連接的板塊，所述板塊包括第一板塊和第二板塊，所述第一板塊、第二板塊相對設置且分布於刷絲簇的兩側，所述刷絲簇連接於板塊的一端嵌入至第一刷子槽、第二刷子槽構成的容納腔內，所述刷絲簇的另一端為沿著背板的高度方向延伸並突出於背板之外的自由端。
[0006]前述的一種新型燃氣輪機用刷式氣封，其特徵在於:所述第一板塊、第二板塊的形狀分別與第一刷子槽、第二刷子槽的形狀相適配，所述第一板塊的尺寸小於與之相對應的第一刷子槽的尺寸，所述第二板塊的尺寸小於與之相對應的第二刷子槽的尺寸。
[0007]前述的一種新型燃氣輪機用刷式氣封，其特徵在於:所述刷絲簇內單體刷絲的長度均保持一致，所述刷絲簇與板塊通過焊接、衝壓或鉚接的方式固定連接。
[0008]前述的一種新型燃氣輪機用刷式氣封，其特徵在於:所述背板為圓環形、弧形或直條形，所述第一背板、第二背板通過第一連接片、第二連接片採用焊接或鉚接的方式固定連接。
[0009]基於前述的一種新型燃氣輪機用刷式氣封的製造方法，其特徵在於:包括以下步驟，
步驟I)製備第一背板、第二背板，在第一背板、第二背板上分別製造第一連接片、第一刷子槽以及第二連接片、第二刷子槽，並在第二背板上製造避讓室；
步驟2)製備刷子的第一板塊、第二板塊，通過線切割方式製備第一板塊、第二板塊； 步驟3)製備刷子的刷絲簇，將若干個單體刷絲排布好製成刷絲簇；
步驟4)製備刷子，將步驟2)、3)中製備得到的第一板塊、第二板塊以及刷絲簇組裝製成刷子，將刷絲簇沿著第一板塊的長度方向平鋪在第一板塊上，然後在刷絲簇上蓋上第二板塊，再將第一板塊、刷絲簇及第二板塊固定連接成一體；
步驟5)裝配刷式氣封，將步驟4)中製備得到的刷子的第一板塊放入第一背板的第一刷子槽內，在第一背板上合上第二背板，第二板塊置於第二背板的第二刷子槽內，調整第二背板的位置，直至第二背板的邊緣與第一背板的邊緣對齊；
步驟6)刷式氣封成型，將第一背板上的第一連接片、第二背板上的第二連接片連接固定成一體，形成完整的刷式氣封。
[0010]前述的一種新型燃氣輪機用刷式氣封的製造方法，其特徵在於:步驟I)中，所述第一背板上的第一連接片、第一刷子槽以及第二背板上的第二連接片、第二刷子槽通過機械加工、拼接或鑄造的方式獲得，第二背板上的避讓室通過機械加工方式獲得。
[0011]前述的一種新型燃氣輪機用刷式氣封的製造方法，其特徵在於:步驟3)中，製成刷絲簇的材料為合金絲、礦物鹽絲或有機材料絲，組成刷絲簇的單體刷絲的長度通過機械加工的方式保持一致。
[0012]前述的一種新型燃氣輪機用刷式氣封的製造方法，其特徵在於:步驟4)中，製備得到的刷子經過尺寸、外形的修整，嵌入至容納腔內的刷子的兩側與相對應的容納腔的內壁間的距離不小於0.05mm，刷子上的第一板塊、第二板塊通過機械矯形的加工方法保持形狀不變，第一板塊、刷絲簇及第二板塊通過焊接、衝壓或鉚接的方式固定連接成一體。
[0013]前述的一種新型燃氣輪機用刷式氣封的製造方法，其特徵在於:步驟6)中，第一背板上的第一連接片、第二背板上的第二連接片通過焊接或鉚接的方式固定連接成一體，將第一連接片、第二連接片固定後，將刷絲簇長度多餘的部分切割去除，刷絲簇的自由端突出於背板之外，將刷絲簇的自由端採用線切割加工的方式加工至與該刷式氣封的密封跑道轉子直徑相一致，對刷式氣封的端面切割，完成刷式氣封的完整的封裝。
[0014]本發明的有益效果為:本發明提供的一種新型燃氣輪機用刷式氣封，包括第一背板、第二背板以及嵌入在第一背板、第二背板間的刷子，第一背板、第二背板上分別設有第一連接片、第一刷子槽以及第二連接片、第二刷子槽，並在第二背板上製造避讓室，通過第一連接片、第二連接片之間的固定將第一背板、第二背板連接固定在一起，因此，刷子、第一背板、第二背板均為分開的單獨零件，易於根據需要拆卸，在單獨零件損壞報廢時，可以根據需要隨時更換，避免丟棄掉整個刷式氣封，有效降低廠家的生產成本，且由於採用第一連接片、第二連接片連接的方式固定，有效控制了背板因焊接而引起的分段切割變形，也就避免了變形導致後續裝配困難而需要二次加工的難題，減少了加工工序。第一背板上的第一刷子槽、第二背板上的第二刷子槽共同構成容納刷子的容納腔，將刷子的第一板塊、第二板塊分別置於容納腔內，將刷子與背板連接起來，且刷子的刷絲簇的自由端突出於背板外，便於實施密封操作，且第二背板上設置了避讓室，使刷絲簇的自由端具有足夠的長度，在燃氣輪機轉子過臨界轉速時，保證刷絲簇變形具有足夠的彈性，當燃氣輪機轉子穩定工作刷絲簇回彈至原有形態，從而達到有效密封燃氣輪機高溫氣體的目的。此外，該新型燃氣輪機用刷式氣封的製造方法較為簡單，加工工序較少，步驟清晰，成品率高，且容易控制，起到了節能降耗的目的，具有良好的應用前景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明的新型燃氣輪機用刷式氣封的結構示意圖；
圖2為本發明的第一背板、第二背板的結構示意圖；
圖3為本發明的刷子的結構示意圖。
[0016]附圖標記含義如下:
1:第一背板；11:第一連接片；12:第一刷子槽；2:第二背板；21:第二連接片；22:第二刷子槽；23:避讓室；3:刷子；31:第一板塊；32:第二板塊；33:刷絲簇；34:自由端；4:間隙。
【具體實施方式】
[0017]以下結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的介紹。
[0018]如圖1至圖3所示，一種新型燃氣輪機用刷式氣封，包括背板以及嵌套設置在背板內的刷子3，刷子3與背板連結為一體，構成完整的刷式氣封，所述背板為圓環形、弧形或直條形，根據實際加工需要進行選擇。詳細的，所述背板包括相對設置的第一背板I和第二背板2，所述第一背板1、第二背板2位置相對的側面上分別設有第一連接片11和第二連接片21，所述第一連接片11、第二連接片21的下方分別設有相對應的第一刷子槽12和第二刷子槽22，所述第二刷子槽22的下方設有沿著第二背板2的高度方向設置的避讓室23，所述刷子3的一端嵌套入第一刷子槽12和第二刷子槽22構成的容納腔內，所述刷子3的另一端為突出於第一背板1、第二背板2外的自由端34。所述第一背板1、第二背板2通過第一連接片11、第二連接片21採用焊接或鉚接的方式固定連接，由此，第一背板1、第二背板2以及刷子3均為分開的單獨零件，任一方損壞報廢均能獨自更換，不需要丟棄整個刷式氣封，節約材料和資金。
[0019]進一步的，刷子3包括刷絲簇33和與刷絲簇33的一端相連接的板塊，所述板塊包括第一板塊31和第二板塊32,所述第一板塊31、第二板塊32相對設置且分布於刷絲簇33的兩側，所述第一板塊31、第二板塊32的形狀分別與第一刷子槽12、第二刷子槽22的形狀相適配，便於將刷子3的一端置於容納腔內，所述第一板塊31的尺寸小於與之相對應的第一刷子槽12的尺寸，所述第二板塊32的尺寸小於與之相對應的第二刷子槽22的尺寸，即第一板塊31、第二板塊32與容納腔相對應的側面間具有一定的間隙4，優選間隙值不小於
0.05mm。所述刷絲簇33連接於板塊的一端嵌入至第一刷子槽12、第二刷子槽22構成的容納腔內，所述刷絲簇33的另一端為沿著背板的高度方向延伸並突出於背板之外的自由端34。所述刷絲簇33內單體刷絲的長度均保持一致，所述刷絲簇33與板塊通過焊接、衝壓或鉚接的方式固定連接。
[0020]一種新型燃氣輪機用刷式氣封的製造方法，包括以下步驟，
步驟I)製備第一背板1、第二背板2，在第一背板1、第二背板2上分別製造第一連接片
11、第一刷子槽12以及第二連接片21、第二刷子槽22，並在第二背板2上製造避讓室23 ；步驟2)製備刷子3的第一板塊31、第二板塊32，通過線切割方式製備第一板塊、第二板塊；
步驟3)製備刷子3的刷絲簇33，將若干個單體刷絲排布好製成刷絲簇33 ；
步驟4)製備刷子3，將步驟2)、3)中製備得到的第一板塊31、第二板塊32以及刷絲簇33組裝製成刷子3，將若干條刷絲簇33沿著第一板塊31的長度方向層疊平鋪在第一板塊31上，然後在刷絲簇33上蓋上第二板塊32，再將第一板塊31、刷絲簇33及第二板塊32固定連接成一體；
步驟5)裝配刷式氣封，將步驟4)中製備得到的刷子3的第一板塊31放入第一背板I的第一刷子槽12內，在第一背板I上合上第二背板2，第二板塊32置於第二背板2的第二刷子槽22內，調整第二背板2的位置,直至第二背板2的邊緣與第一背板I的邊緣對齊；步驟6)刷式氣封成型，將第一背板I上的第一連接片11、第二背板2上的第二連接片21連接固定成一體，形成完整的刷式氣封。
[0021]其中，步驟I)中，所述第一背板I上的第一連接片11、第一刷子槽12以及第二背板2上的第二連接片21、第二刷子槽22通過機械加工、拼接或鑄造的方式獲得，第二背板
2上的避讓室23通過機加工方式獲得，第一連接片11、第二連接片21以及第一刷子槽12、第二刷子槽22的形狀無限定，典型結構為方形、梯形或圓形，保證第一刷子槽12的槽口、第二刷子槽22的槽口相對設置以便第一刷子槽12與第二刷子槽22構成容納腔即可，同時，控制第一刷子槽12、第二刷子槽22的尺寸精度，以便後續與刷子的第一板塊31、第二板塊32配合裝配，並根據材質膨脹係數的不同，選擇不同的配合方式，典型的配合方式為過渡配合；此外，要保證第一連接片11、第二連接片21配合面的平面度，即保證第一連接片11、第二連接片21連接時的穩定性，對於第一連接片11、第二連接片21的特徵尺寸，應為第一背板1、第二背板2上的最大允許加工範圍。
[0022]步驟2)中，刷子3的第一板塊31、第二板塊32可以為對稱或非對稱結構，典型結構為兩者對稱。
[0023]步驟3)中，製成刷絲簇33的材料為合金絲、礦物鹽絲或有機材料絲，組成刷絲簇33的單體刷絲的長度通過機械加工的方式保持一致。
[0024]步驟4)中，刷絲簇33的數量取決於實際運用中刷子3所需的厚度，製備得到的刷子3經過尺寸、外形的修整，嵌入至容納腔內的刷子3的兩側與相對應的容納腔的內壁間的距離不小於0.05mm，刷子3上的第一板塊31、第二板塊32通過機械矯形的加工方法保持形狀不變，第一板塊31、刷絲簇33及第二板塊32通過焊接、衝壓或鉚接的方式固定連接成一體。
[0025]步驟6)中，第一背板I上的第一連接片11、第二背板2上的第二連接片21通過焊接或鉚接的方式固定連接成一體，將第一連接片11、第二連接片21固定後，將刷絲簇33長度多餘的部分切割去除，刷絲簇33的自由端34突出於背板之外，將刷絲簇的自由端採用線切割加工至與該刷式氣封的密封跑道轉子直徑相一致，刷式氣封的端面切割成適宜的形狀，可以為任意平面或曲線，典型結構為楔形配合面、梯形配合面、帶臺階的平行楔形配合面，對於典型的圓環型刷式氣封，刷式氣封的端面可切割成楔形配合面、L型配合面、以及兩者結合均可，完成刷式氣封的端面切割後即完成刷式氣封的完整的封裝。
[0026]以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特徵和優點。本行業的技術人員應該了解，上述實施例不以任何形式限制本發明，凡採用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案，均落在本發明的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種新型燃氣輪機用刷式氣封，其特徵在於:包括背板以及嵌套設置在背板內的刷子，所述背板包括相對設置的第一背板和第二背板，所述第一背板、第二背板位置相對的側面上分別設有第一連接片和第二連接片，所述第一連接片、第二連接片的下方分別設有相對應的第一刷子槽和第二刷子槽，所述第二刷子槽的下方設有沿著第二背板的高度方向設置的避讓室，所述刷子的一端嵌套入第一刷子槽和第二刷子槽構成的容納腔內，所述刷子的另一端為突出於第一背板、第二背板外的自由端。
2.根據權利要求1所述的一種新型燃氣輪機用刷式氣封，其特徵在於:所述刷子包括刷絲簇和與刷絲簇的一端相連接的板塊，所述板塊包括第一板塊和第二板塊，所述第一板塊、第二板塊相對設置且分布於刷絲簇的兩側，所述刷絲簇連接於板塊的一端嵌入至第一刷子槽、第二刷子槽構成的容納腔內，所述刷絲簇的另一端為沿著背板的高度方向延伸並突出於背板之外的自由端。
3.根據權利要求2所述的一種新型燃氣輪機用刷式氣封，其特徵在於:所述第一板塊、第二板塊的形狀分別與第一刷子槽、第二刷子槽的形狀相適配，所述第一板塊的尺寸小於與之相對應的第一刷子槽的尺寸，所述第二板塊的尺寸小於與之相對應的第二刷子槽的尺寸。
4.根據權利要求2所述的一種新型燃氣輪機用刷式氣封，其特徵在於:所述刷絲簇內單體刷絲的長度均保持一致，所述刷絲簇與板塊通過焊接、衝壓或鉚接的方式固定連接。
5.根據權利要求1所述的一種新型燃氣輪機用刷式氣封，其特徵在於:所述背板為圓環形、弧形或直條形，所述第一背板、第二背板通過第一連接片、第二連接片採用焊接或鉚接的方式固定連接。
6.基於權利要求1所述的一種新型燃氣輪機用刷式氣封的製造方法，其特徵在於:包括以下步驟， 步驟I)製備第一背板、第二背板，在第一背板、第二背板上分別製造第一連接片、第一刷子槽以及第二連接片、第二刷子槽，並在第二背板上製造避讓室； 步驟2)製備刷子的第一板塊、第二板塊，通過線切割方式製備第一板塊、第二板塊； 步驟3)製備刷子的刷絲簇，將若干個單體刷絲排布好製成刷絲簇； 步驟4)製備刷子，將步驟2)、步驟3)中製備得到的第一板塊、第二板塊以及刷絲簇組裝製成刷子，將刷絲簇沿著第一板塊的長度方向平鋪在第一板塊上，然後在刷絲簇上蓋上第二板塊，再將第一板塊、刷絲簇及第二板塊固定連接成一體； 步驟5)裝配刷式氣封，將步驟4)中製備得到的刷子的第一板塊放入第一背板的第一刷子槽內，在第一背板上合上第二背板，第二板塊置於第二背板的第二刷子槽內，調整第二背板的位置，直至第二背板的邊緣與第一背板的邊緣對齊； 步驟6)刷式氣封成型，將第一背板上的第一連接片、第二背板上的第二連接片連接固定成一體，形成完整的刷式氣封。
7.根據權利要求6所述的一種新型燃氣輪機用刷式氣封的製造方法，其特徵在於:步驟I)中，所述第一背板上的第一連接片、第一刷子槽以及第二背板上的第二連接片、第二刷子槽通過機械加工、拼接或鑄造的方式獲得，第二背板上的避讓室通過機械加工方式獲得。
8.根據權利要求6所述的一種新型燃氣輪機用刷式氣封的製造方法，其特徵在於:步驟3)中，製成刷絲簇的材料為合金絲、礦物鹽絲或有機材料絲，組成刷絲簇的單體刷絲的長度通過機械加工的方式保持一致。
9.根據權利要求6所述的一種新型燃氣輪機用刷式氣封的製造方法，其特徵在於:步驟4)中，製備得到的刷子經過尺寸、外形的修整，嵌入至容納腔內的刷子的兩側與相對應的容納腔的內壁間的距離大於等於0.05mm，刷子上的第一板塊、第二板塊通過機械矯形的加工方法保持形狀不變，第一板塊、刷絲簇及第二板塊通過焊接、衝壓或鉚接的方式固定連接成一體。
10.根據權利要求6所述的一種新型燃氣輪機用刷式氣封的製造方法，其特徵在於:步驟6)中，第一背板上的第一連接片、第二背板上的第二連接片通過焊接或鉚接的方式固定連接成一體，將第一連接片、第二連接片固定後，將刷絲簇長度多餘的部分切割去除，刷絲簇的自由端突出於背板之外，將刷絲簇的自由端採用線切割的方式加工至與該刷式氣封的密封跑道轉子直徑相一致，對刷式氣封的端面進行切割，完成刷式氣封的完整的封裝。
【文檔編號】F01D11/00GK104213944SQ201410360116
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年7月28日 優先權日:2014年7月28日
【發明者】鄒毅, 申先念, 顧文武 申請人:江蘇透平密封高科技有限公司