一種氣封裝置的製作方法
2023-05-18 00:21:01
專利名稱：一種氣封裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種氣封裝置，屬於葉輪機械密封技術領域。
背景技術：
如圖1所示,迷宮氣封(Labyrinth Seal,即環形密封)是大型葉輪機械,如汽輪機與高壓壓氣機中常見的減少洩漏量的設備。然而，對於高參數的透平機械，氣封洩漏流動易誘發氣流激振，已成為影響軸系穩定性的重要因素之一。為了解決這個問題，國外提出了蜂窩氣封(Honeycomb Gas Seal),如圖2所示,將環形腔改造為蜂窩形狀，通過增加摩擦面來加強洩漏流動能量消耗，從而即減少洩漏量、也增強穩定性。對於蜂窩氣封的研究一直在繼續，如文獻「A Study of the Effects of InletPreswirl on the Dynamic Coefficients of a Straight-Bore Honeycomb Gas DamperSeal，，(T.B. SprowI, D. ff. Childs, Transactions of the ASME Journal of Engineeringfor Gas Turbines and Power, 2007, Vol. 129, pp: 220-229)。然而，蜂窩氣封加工困難，造價昂貴，至今並未在工業界得到廣泛應用。
發明內容本實用新型的目的是為了解決上述問題，提出一種氣封裝置。—種氣封裝置，在迷宮氣封內部每個氣封齒的徑向與周向上，設置軸向孔，相鄰的兩個氣封齒上的軸向孔對稱設置，兩個相對稱的軸向孔之間設有鋼絲，鋼絲的兩端固定在軸向孔內，鋼絲軸向設置，軸向孔與孔中鋼絲之間為密封的。所述徑向的軸向孔設置在軸向的一條直線上，通過一根鋼絲軸向穿過同一軸向上所有的氣封齒上的軸向孔，鋼絲的兩端固定連接在氣封齒上。本實用新型的優點在於(I)通過鋼絲網製造湍流而加強洩漏流動能量消耗，可以減少洩漏量、增強穩定性；(2)本實用新型的氣封結構僅對已有的迷宮氣封進行少量改造，加工簡單易行，成本低，能夠在工業界得到廣泛應用。
圖1是現有技術中迷宮氣封的剖面示意圖；圖2是現有技術中蜂窩氣封示意圖；圖3是本實用新型的剖面示意圖；圖4為方法流程圖。圖中I一迷宮氣封；2—氣封齒；3—軸向孔；4一鋼絲；具體實施方式
下面將結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。本實用新型的一種氣封裝置，如圖3所示，基於迷宮氣封，在迷宮氣封內部每個氣封齒的徑向與周向上，設置軸向孔，相鄰的兩個氣封齒上的軸向孔對稱設置，兩個相對稱的軸向孔之間設有鋼絲，鋼絲的兩端固定在軸向孔內，鋼絲軸向設置，軸向孔與孔中鋼絲之間為密封的。鋼絲的數量與排列具有較大的靈活性，對於具體問題最佳的排列方式可能不同。一般可以在迷宮氣封氣封齒的徑向每隔一定距離、周向每隔一定角度均勻設置鋼絲。鋼絲的密度以保證湍流充分生成與流動能量儘可能大的耗散為目標。由於鋼絲的幹擾，在鋼絲後一定的距離會形成大量的漩渦並形成湍流旺盛區域，從而消耗大量的流動能量，但再經過一定的距離湍流會消失，此時需要新的鋼絲誘發湍流。因此，周向鋼絲數量不可過密也不可過疏。過密則影響湍流旺盛區域的形成，加工量大但效果不好；過疏則無湍流的區域過大，整體消耗的能量減少，也會導致效果不好。鋼絲徑向數量可以根據密封氣封齒高與所選取的鋼絲直徑確定，最少可以為I根，鋼絲徑向數量増多則可以在徑向上形成更多的湍流區從而消耗更多的流動能量，但需要保證鋼絲徑向有足夠的間距，否則不同鋼絲形成的湍流區相互影響太大，有可能使效果減弱。每兩個氣封齒內部鋼絲的設置相互獨立，所產生的效果互相基本不影響。考慮到方便性，在軸向孔設置時，迷宮氣封內部氣封齒上的軸向孔設置在軸向的一條直線上，通過一根鋼絲軸向穿過所有的氣封齒上的軸向孔，鋼絲的兩端固定連接在氣封齒上。迷宮氣封與鋼絲形成本實用新型的「迷宮一網」式氣封。本實用新型提出了新的氣封結構與原理，即「迷宮一網」式氣封。與蜂窩氣封的原理不同，該新型氣封在迷宮氣封的基礎上，在環形腔內製造湍流而非增加摩擦面，加強洩漏流動的能量消耗。本實用新型新型氣封在環形腔內穿鋼絲，形成近似的網狀結構，從而誘發瑞流。實施例如圖3所示，迷宮氣封I中氣封齒2的高度為3毫米，選取直徑O. 5毫米的標準鋼絲4。迷宮氣封I中每個氣封齒2周向每隔10°在徑向均勻設置3個軸向孔3,在同一軸向直線上的軸向孔3，通過一根鋼絲4穿過，鋼絲4兩端固定焊接在氣封齒2上，軸向孔3與孔中鋼絲4之間通過焊接進行密封，形成「迷宮一網」式氣封。本實用新型的一種氣封裝置的製造方法，流程如圖4所示，包括以下幾個步驟(I)進行加工，得到迷宮氣封，如圖1所示；(2)迷宮氣封內部徑向每隔一定距離、周向每隔一定角度，在每個氣封齒的徑向與周向上，設置軸向孔，相鄰的兩個氣封齒上的軸向孔對稱設置；( 3 )在兩個相對稱的軸向孔之間設置鋼絲，鋼絲的兩端固定在軸向孔內，鋼絲軸向設置，將軸向孔與孔中鋼絲間的縫隙進行密封，得到「迷宮一網」式氣封。如果考慮每兩個氣封齒內部鋼絲的相互獨立，則徑向的軸向孔可以不在同一直線上。如果考慮到加工方便，則在步驟(2)中，將徑向的軸向孔設置在軸向的一條直線上；在步驟(3)中，通過一根鋼絲軸向穿過同一軸向上所有的氣封齒上的軸向孔，鋼絲的兩端固定連接在氣封齒上。
權利要求1.一種氣封裝置，其特徵是，在迷宮氣封內部每個氣封齒的徑向與周向上，設置軸向孔，相鄰的兩個氣封齒上的軸向孔對稱設置，兩個相對稱的軸向孔之間設有鋼絲，鋼絲的兩端固定在軸向孔內，鋼絲軸向設置，軸向孔與孔中鋼絲之間為密封的。
2.根據權利要求1所述的一種氣封裝置，其特徵是，徑向所述的軸向孔設置在軸向的一條直線上，通過一根鋼絲軸向穿過同一軸向上所有的氣封齒上的軸向孔，鋼絲的兩端固定連接在氣封齒上。
專利摘要本實用新型公開了一種氣封裝置，在迷宮氣封內部每個氣封齒的徑向與周向上，設置軸向孔，相鄰的兩個氣封齒上的軸向孔對稱設置，兩個相對稱的軸向孔之間設有鋼絲，鋼絲的兩端固定在軸向孔內，鋼絲軸向設置，軸向孔與孔中鋼絲之間為密封的。本實用新型通過鋼絲網製造湍流而加強洩漏流動能量消耗，減少洩漏量、增強穩定性。而且氣封結構僅對已有的迷宮氣封進行少量改造，加工簡單易行，成本低。
文檔編號F16J15/447GK202901286SQ201220607428
公開日2013年4月24日 申請日期2012年11月16日 優先權日2012年11月16日
發明者李雪松, 張俊傑, 王路遙, 張曉旭, 劉紅 申請人:清華大學