伸縮型刷式汽封圈的製作方法

2023-08-09 20:26:36

專利名稱：伸縮型刷式汽封圈的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種汽封裝置，特別是一種適合汽輪發電機組的汽輪機等大型轉 子機械設備動密封使用的伸縮型刷式汽封圈，屬於汽輪機的密封裝置。
背景技術：
截止2007年底，由國內三大汽輪機廠設計製造的300MW容量等級汽輪發電機組投 產506臺，裝機容量157518MW，佔全國火電總裝機容量32. 5%。從設計經濟性能分析，這批 亞臨界機組與近幾年陸續投產的600MW及以上容量超或超超臨界機組存在較大差距。如何 改造進而提高經濟性能是擺在企業決策者面前的一個現實問題。影響汽輪機效率、煤耗和汽耗等經濟因素很多，其中汽輪機通流動、靜葉汽封和軸 封的洩漏是導致汽輪機效率降低的重要原因，特別是汽輪機參數越來越高，相同密封間隙 下，通過級間汽封蒸汽的密度升高，質量流量增大。漏汽不僅旁路且又可能作功於動(靜) 葉，而且造成下一級主流道擾動，雙重負面效果嚴重影響級效率。以國產引進型上汽300MW 機組為例，在中間過橋汽封的洩漏量設計值為20. 8噸/小時；其它300MW以下的機組，由於 受到以前的技術和生產工藝的影響，其洩漏量比例就更大了。由此可見，汽輪機的洩漏量是 非常大的，改進潛力也是很大的。現代汽輪機目前最常用的汽封圈仍為梳齒式結構，梳齒式結構的汽封圈的工作原 理是迫使流體通過曲折的途徑遞減其壓力以減小洩漏，在裝配時，汽封環通過放置在汽封 弧塊背部的彈簧片壓緊到設計位置，當汽封齒與轉子碰磨時，汽封環有一定的退讓，不至嚴 重損傷軸和汽封環，但不能防止摩擦。近幾年來，隨著技術的發展從國外引進了多種新型汽 封，較為典型的如接觸式汽封、側齒汽封、蜂窩汽封等，但仍存在密封性能不好，洩漏量大， 軸易振動，易損傷等不足。
發明內容本實用新型的目的是為了克服上述現有汽封圈的不足之處，設計一種結構簡單合 理，密封性能好，能適應轉子的瞬間徑向變形或偏心運動，在保證安全的前提下儘量減小密 封間隙，在接觸密封的情況能適當增加轉子振動阻力而有利於改善轉子穩定性，適合大型 轉子機械設備特別是汽輪機動密封使用的伸縮型刷式汽封圈。本實用新型的伸縮型刷式汽封圈由數段汽封環首尾相接而成，每段汽封環包括環 體、高齒密封條和低齒密封條，其特徵在於至少有一個高齒密封條或/和低齒密封條改為 伸縮型密封刷，並在與密封刷對應位置的環體上設有T形槽，所述密封刷包括刷頭和T字形 刷體，刷頭由外緣端焊接在兩片夾板之間的緊密排列的金屬絲層組成，刷頭固裝在刷體的 刷槽中，刷體底部經簿片彈簧裝在環體的T形槽中。為了確保刷頭的密封性、柔軟性和必要的機械強度，所述刷頭的金屬絲層選用直 經為0. 05 0. 2mm、硬度不低於80HB、抗拉強度不小於800Mpa的耐高溫合金絲，按設定角 度緊密排列成厚度不小於1. 5 mm的環形體。為了減小對轉軸的轉動阻力，所述耐高溫合金絲的最佳排列角度為20 60度。本實用新型的伸縮型刷式汽封圈，由於將現有汽封環上的部分高齒密封條或/和 低齒密封條改為伸縮型密封刷，該密封刷主要由緊密排列的柔性好和耐高溫的細合金絲組 成，有極好的彈性，與刷體底部的簿片彈簧配合，在與轉子相碰磨時，刷子可以彈性退讓，不 易被磨掉，保證了機組在小間隙甚至零間隙下的安全運行，即便機組過臨界轉速和變工況 時，刷絲會跟隨軸退讓卻自己不會磨損，待機組穩定之後，可恢復良好的密封性能。再由於 刷絲間隙的不均勻性，使均勻的來流進入刷絲束中就變得不均勻了，並且從緊密的刷絲束 區域向疏鬆的刷絲束區域偏流，這些偏流在刷絲排之間逐漸形成同向流和射流，並產生隨 機的二次流和旋渦流，而當一射流遇到前面緊密的刷絲束，就會改變運動方向而變成與主 流方向垂直的橫向流動，即橫向流，正由於刷絲束能產生的橫向流可使流體產生了自密封 效應，它能使橫向流過刷子的總壓降增大從而進一步減少洩漏。實驗證明，本實用新型的伸 縮型刷式汽封圈的漏汽量僅為原梳齒式汽封的10% 20%。焊接後的強度比金屬絲本身 強度還要高，不會發生掉絲等現象。具有密封性能好和結構簡單合理等優點，該刷式汽封樣 品可承受的速度超過305米/秒，耐溫可達690°C以上，能長期、穩定、安全運行。可適合大 型轉子機械設備作動密封使用，特別適合對現有汽輪機的動密封進行更換升級使用。

附圖1是現有的梳齒式汽封圈的結構示意圖；附圖2是本實用新型中伸縮型密封刷的刷頭的結構示意圖；附圖3是本實用新型中伸縮型密封刷的刷體的結構示意圖；附圖4是本實用新型中用1個伸縮型密封刷代替1個高齒密封條的的結構示意 圖；附圖5是本實用新型中用2個伸縮型密封刷代替2個低齒密封條的的結構示意 圖；附圖6是本實用新型中用3個伸縮型密封刷代替1個高齒密封條和2個低齒密封 條的結構示意圖。
具體實施方式
附圖非限制性公開了本實用新型的幾個具體實施例，結合附圖作進一步描述如 下。參見附圖，圖中的1是環體，2是高齒密封條，3是低齒密封條，4是簿片彈簧，5是 夾板，6是金屬絲層，7是刷體。本實用新型的伸縮型刷式汽封圈由數段汽封環首尾相接而成，每段汽封環包括環 體1、高齒密封條2、低齒密封條3和伸縮型密封刷，並在與密封刷對應位置的環體上設有T 形槽，所述密封刷包括刷頭(如圖2所示)和T字形刷體7 (如圖3所示)，刷頭由外緣端焊 接在兩片夾板5之間的緊密排列的金屬絲層6組成，刷頭固裝在刷體的刷槽中，刷體7底部 經簿片彈簧4裝在環體1的T形槽中(如圖4所示)。為了確保刷頭的密封性、柔軟性和 必要的機械強度，所述刷頭的金屬絲層6選用直經為0. 05 0. 2mm、硬度不低於80HB、抗拉 強度不小於800Mpa的耐高溫合金絲，按設定角度緊密排列成厚度不小於1. 5mm的環形體。為了減小對轉軸的轉動阻力，所述耐高溫合金絲的最佳排列角度為20 60度。 本實用新型的伸縮型刷式汽封圈的伸縮型密封刷的長短和數量可根據需要設定， 既可用1個或幾個長密封刷代替高齒密 封條，如圖4所示。也可用1個或幾個短密封刷代 替短齒密封條，如圖5所示。還可用1個或幾個長密封刷和短密封刷分別代替高齒密封條 和低齒密封條，如圖6所示。在不考慮成本的情況下，密封刷的數量越多的密封效果越好。
權利要求一種伸縮型刷式汽封圈由數段汽封環首尾相接而成，每段汽封環包括環體、高齒密封條和低齒密封條，其特徵在於至少有一個高齒密封條或/和低齒密封條改為伸縮型密封刷，並在與密封刷對應位置的環體上設有T形槽，所述密封刷包括刷頭和T字形刷體，刷頭由外緣端焊接在兩片夾板之間的緊密排列的金屬絲層組成，刷頭固裝在刷體的刷槽中，刷體底部經簿片彈簧裝在環體的T形槽中。
2.如權利要求1所述的伸縮型刷式汽封圈，其特徵在於所述刷頭的金屬絲層選用直徑 為0. 05 0. 2mm、硬度不低於80HB、抗拉強度不小於800Mpa的耐高溫合金絲，按設定角度 緊密排列成厚度不小於1. 5mm的環形體。
3.如權利要求2所述的伸縮型刷式汽封圈，其特徵在於所述耐高溫合金絲的最佳排列 角度為20 60度。
專利摘要本實用新型的伸縮型刷式汽封圈由數段汽封環首尾相接而成，每段汽封環包括環體、高齒密封條、低齒密封條，還包括伸縮型密封刷，所述密封刷包括刷頭和T字形刷體，刷頭由外緣端焊接在兩片夾板之間的緊密排列的金屬絲層組成，刷頭固裝在刷體的刷槽中，刷體底部經簿片彈簧裝在環體的T形槽中。該密封刷主要由緊密排列的柔性好和耐高溫的細合金絲組成，有極好的彈性，與刷體底部的簿片彈簧配合，在與轉子相碰磨時，可以彈性退讓，又由於刷絲間隙的作用，使均勻的來流進入刷絲束中就會改變運動方向而變成與主流方向垂直的橫向流而產生了自密封效應，從而進一步減少洩漏。具有密封性能好和結構簡單合理等優點，特別適合對現有汽輪機的動密封進行更換升級使用。
文檔編號F01D11/12GK201650378SQ200920230819
公開日2010年11月24日 申請日期2009年9月8日 優先權日2009年9月8日
發明者周亮, 周惠, 周治中 申請人:江蘇鑫信潤科技有限公司