一種圓弧形阻旋柵密封結構的製作方法

2023-12-07 18:58:06 2

專利名稱:一種圓弧形阻旋柵密封結構的製作方法
【專利摘要】一種圓弧形阻旋柵密封結構，包括轉子，密封體和圓弧形阻旋柵。密封體套在轉子的外表面上，其內部設有密封齒，多個圓弧形阻旋柵均布在密封體的進氣入口端面上。設置的圓弧形阻旋柵，起到導流葉片作用，對來流氣體產生一定的阻力作用，正是這種阻力作用，降低了密封腔內氣流的周向速度，抑制了密封內氣體產生的氣流激振力，提高了轉子穩定性。旋轉機械中氣體進入密封之前有預旋速度，氣體流經圓弧形阻旋柵1後會有效降低周向速度，進而減小了密封的交叉剛度，有助於提高密封的穩定性，進而提高旋轉機械的轉子穩定性。
【專利說明】一種圓弧形阻旋柵密封結構
[0001]【技術領域】:本實用新型是一種應用於旋轉機械中的密封結構，尤其是一種降低進氣預旋抑制氣流激振力的圓弧形阻旋柵密封結構。
[0002]【背景技術】:密封結構是航空發動機、汽輪機、壓縮機等旋轉機械的關鍵部件，密封結構在抑制旋轉機械流體洩漏的同時還會產生氣流激振力，影響轉子穩定性。隨著旋轉機械工作介質參數的不斷提高，由密封氣流力所引起的氣流激振問題越來越突出。
[0003]研宄表明，密封氣流激振產生的主要原因是由密封內流體的周向速度產生的交叉剛度引起的。密封內流體的周向速度由以下兩個方面產生:一是密封內流體在旋轉轉子的粘性摩擦帶動下產生周向流動；二是在進入密封前的流體具有較大入口預旋速度。這兩者均可使流體在密封中具有一定的周向速度。流體在密封間隙的周向流動，使得密封間隙流體周向壓力分布不均勻，由不均勻的壓力分布產生氣流激振力，進而產生交叉剛度引起密封失穩。
[0004]為減小密封氣流激振力，提高密封的穩定性，人們在傳統迷宮密封的基礎上，通過改變密封本身的結構提出了多種密封結構。1982年，Von Pragenau通過改變密封內周向表面的粗糙程度來降低密封內流體的周向流速，提出了蜂窩密封結構。鑑於蜂窩密封加工工藝複雜等因素，國外學者提出了與蜂窩密封結構相似，具有圓柱孔的孔型密封結構。1991年美國德克薩斯A&M大學透平機械實驗室的Vance和Shultz研發了袋型密封。袋型密封的周向隔板和凹槽能有效地減小流體的周向流動速度。上述密封形式雖然機理不完全相同，但本質上都屬於通過改變密封內部結構增加流體通過周向腔室的阻力，削弱密封內流體的周向流動，進而減小密封交叉剛度，以達到增加轉子穩定性的目的。上述密封並沒有針對降低入口預旋做出相應措施，而密封進口預旋是引起密封失穩的重要因素，因此，密封氣流激振問題不可能得到根本解決。
[0005]實用新型內容:本實用新型所要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提出一種圓弧形阻旋柵密封結構，該結構可以有效降低密封進氣預旋，減小氣流激振力，改善密封的穩定性，從而提高發動機、汽輪機等旋轉機械的轉子穩定性。
[0006]為實現上述目的，本實用新型採用的技術方案是:一種圓弧形阻旋柵密封結構，包括轉子，密封體和圓弧形阻旋柵。密封體套在轉子的外表面上，其下端設有密封齒，多個圓弧形阻旋柵均布在密封體的端面上。
[0007]優選的，所述的圓弧形阻旋柵的弦長範圍處於密封體的肩部與齒尖之間，弦長為10?15mm，徑向外圓弧邊和內圓弧邊同心，圓弧邊所對應圓心角為45°?60° ;周向寬度為3?5mm，軸向高度為3?5mm，相鄰圓弧形阻旋柵的間距為10?25mm。
[0008]優選的，圓弧形阻旋柵與密封體為一個整體結構。
[0009]優選的，所述的密封體外環設有T形結構，用於與密封套連接。
[0010]本實用新型提出的一種降低密封入口預旋抑制氣流激振力的圓弧形阻旋柵密封結構，其主要優點如下:
[0011](I)結構簡單，不改變傳統密封的內部結構，只在傳統密封入口端部周向均勻設置圓弧形阻旋柵結構，任何形式的迷宮密封、蜂窩阻尼密封、孔型阻尼密封、袋型密封等都可以據此改變為相應的圓弧形阻旋柵密封結構；
[0012](2)在密封入口處設置圓弧形阻旋柵結構，增加了密封入口來流周向流動阻力，可有效降低密封進氣入口的預旋速度。
[0013](3)圓弧形阻旋柵可有效降低密封的交叉剛度，增加密封的主阻尼，改善密封的穩定性，提高航空發動機、汽輪機、壓縮機等旋轉機械的轉子穩定性。

【附圖說明】

[0014]本實用新型專利提出阻旋柵密封結構適用於任何一種旋轉非接觸式密封結構，附圖中以迷宮密封為例進行說明。
[0015]圖1是圓弧形阻旋柵密封體及轉子軸向結構示意圖。
[0016]圖2是圖1的A-A剖視圖。
[0017]圖3是圓弧形阻旋柵的結構示意圖。
[0018]圖4是T型槽、密封、轉子整體周向局部視圖。
[0019]圖中，I是圓弧形阻旋柵，2是密封體，3是密封齒，4是密封套，5是T形槽，6是轉子，O是轉子的圓心，O』是圓弧的圓心。

【具體實施方式】
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[0020]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清晰、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
[0021]如圖1-圖4所示:一種圓弧形阻旋柵密封結構，包括轉子6，密封體2和圓弧形阻旋柵I。其安裝方式為T型槽安裝方式，將本密封結構設計成固定於汽缸T型槽5的固定部件，套在轉子6表面。密封體2套在轉子6的外表面上，其下端設有密封齒3，密封套4設置在密封體2的上端，兩者通過T型槽5連接。多個圓弧形阻旋柵I均布在密封體2的端面上。所述的圓弧形阻旋柵I的弦長範圍處於密封體2的肩部與齒尖之間，弦長L為12_，徑向外圓弧邊和內圓弧邊同心，圓弧邊所對應圓心角α為50° ;周向寬度W為4_，軸向高度H為4mm。圓弧形阻旋柵I與密封體2澆鑄成一個整體結構。如圖4所示，箭頭方向為氣流的方向，密封結構的右側為高壓側，左側為低壓側，在入口處設置的圓弧形阻旋柵1，起到導流葉片作用，對來流氣體產生一定的阻力作用，正是這種阻力作用，降低了密封腔內氣流的周向速度，抑制了密封內氣體產生的氣流激振力，提高了轉子穩定性。旋轉機械中氣體進入密封之前有預旋速度，阻旋柵I會有效降低流經氣體的周向速度，進而減小了密封的交叉剛度，有助於提高密封的穩定性，進而提高旋轉機械的轉子穩定性，密封塊材料為普通的45鋼、6(；15等材料。
【權利要求】
1.一種圓弧形阻旋柵密封結構，其特徵在於:包括轉子，密封體和圓弧形阻旋柵；密封體套在轉子的外表面上，其內部設有密封齒，多個圓弧形阻旋柵周向均布在密封體的入口端面上。2.如權利要求1所述的一種圓弧形阻旋柵密封結構，其特徵在於:所述的圓弧形阻旋柵的弦長範圍處於密封體的肩部與齒尖之間，弦長為10?15_，徑向外圓弧邊和內圓弧邊同心，圓弧邊所對應圓心角為45°?60° ;周向寬度為3?5mm，軸向高度為3?5mm。3.如權利要求1或2所述的一種圓弧形阻旋柵密封結構，其特徵在於:相鄰圓弧形阻旋柵的間距為10?25mm。4.如權利要求1所述的一種圓弧形阻旋柵密封結構，其特徵在於:圓弧形阻旋柵與密封體澆鑄為一個整體結構。5.如權利要求1所述的一種圓弧形阻旋柵密封結構，其特徵在於:所述的密封體外環設有用於與密封套連接的T形結構。
【文檔編號】F16J15-16GK204284449SQ201420748893
【發明者】孫丹, 王雙, 劉寧寧, 王克明, 艾延廷 [申請人]瀋陽航空航天大學