本發(fā)明涉及一種應用于透平機械中對轉軸間的密封結構，特別提供了一種可主動提升封嚴性能的對轉軸間刷式密封結構。

背景技術：

1、刷式密封是廣泛應用于航空發(fā)動機、燃汽輪機等透平機械領域的先進密封形式，其由前擋板、刷絲與后擋板組成。刷式密封的泄漏量只有傳統(tǒng)篦齒密封的10～20％，作為高性能的密封形式而被廣泛應用。刷式密封是一種柔性接觸式動密封技術，由于刷絲自身良好的柔性，其跟隨偏心狀態(tài)的轉子運動，具有優(yōu)良的封嚴性能，對轉子動力特性具有明顯改善作用，有利于保證航空發(fā)動機組安全平穩(wěn)的運行，因此，刷式密封對航空航天等透平機械密封領域具有重要作用。

2、常規(guī)刷式密封常應用于單轉子部位，且安裝于外側靜子，刷式密封結構整體保持靜止狀態(tài)。然而，在透平機械的對轉軸間部位，也存在封嚴需求，并且工況條件更為苛刻，密封結構不僅要在高線速度下保持優(yōu)良的封嚴性能，而且要對轉子的徑向跳動具有高適應能力。

3、然而，在對轉軸間部位應用刷式密封存在如下問題：當刷絲安裝于外側轉子時，外側轉子可以帶動刷絲高速旋轉。在高轉速離心作用下，柔性刷絲具有徑向朝外擴張的趨勢，會導致刷絲尖端與內側轉子之間形成泄漏通道，影響整體封嚴性能。

4、因此，提出一種可主動提升封嚴性能的對轉軸間刷式密封結構，以提高刷式密封的封嚴性能，成為亟待解決的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種可主動提升封嚴性能的對轉軸間刷式密封結構，以解決現(xiàn)有刷絲束安裝在外側轉子的對轉軸間刷式密封結構中刷絲因離心效應而與內側轉子產生泄漏通道、影響封嚴性能等問題。

2、本發(fā)明提供的技術方案是：一種可主動提升封嚴性能的對轉軸間刷式密封結構，包括：內側轉子、外側轉子、刷絲束、刷絲束固定件和旋轉驅動結構，其中，所述刷絲束沿所述外側轉子的周向由多個刷絲束單元組成，所述刷絲束固定件沿所述外側轉子的周向由多個刷絲束固定件單元組成，所述刷絲束單元與所述刷絲束固定件單元一一對應，所述刷絲束單元的中部繞設于轉軸上并通過所述刷絲束固定件單元夾緊固定，所述外側轉子的內側沿其周向設置有安裝槽，所述刷絲束固定件單元配合安裝于所述安裝槽內且能夠在所述旋轉驅動結構的驅動下在所述安裝槽內旋轉，初始安裝狀態(tài)時，所述刷絲束相對于與內側轉子的軸線垂直的平面向上游高壓側偏轉設置且所述刷絲束的端部與所述內側轉子過盈配合。

3、優(yōu)選，所述刷絲束固定件單元包括前擋板、后擋板和過渡連接段，其中，所述過渡連接段的截面為開口的圓形，所述開口的圓形的直徑大于前擋板與后擋板之間的間距。

4、進一步優(yōu)選，所述安裝槽與所述過渡連接段適配，所述過渡連接段限位安裝于所述安裝槽內。

5、進一步優(yōu)選，所述旋轉驅動結構與所述刷絲束固定件單元一一對應設置，所述旋轉驅動結構包括第一驅動齒輪和齒條，所述齒條分別與所述第一驅動齒輪及所述過渡連接段的外周嚙合，用于在所述在第一驅動齒輪的帶動下調整所述刷絲束固定件單元的旋轉角度。

6、進一步優(yōu)選，所述刷絲束固定件單元的后擋板連接一弧形支撐件，所述外側轉子上設置有與所述弧形支撐件一一對應的弧形槽，所述弧形支撐件配合插設于所述弧形槽內且可在第二驅動齒輪的帶動下與所述旋轉驅動結構同步調整刷絲束固定件單元的旋轉角度。

7、本發(fā)明提供的可主動提升封嚴性能的對轉軸間刷式密封結構，刷絲束通過刷絲束固定件配合安裝于所述外側轉子的內側且能夠在旋轉驅動結構的驅動下旋轉，因此，可以通過旋轉驅動結構改變刷絲束整體長度在轉子徑向方向上的分量，初始安裝狀態(tài)時，刷絲束相對于與內側轉子的軸線垂直的平面向上游高壓側偏轉設置且刷絲束的端部與內側轉子過盈配合(如圖1所示)，當外側轉子高速旋轉時，刷絲沿轉子徑向向外擴張，導致刷絲尖端與內側轉子之間形成泄漏通道，此時，通過旋轉驅動結構主動控制刷絲束固定件單元同步旋轉，減小刷絲束與內側轉子軸線垂直面(徑向平面)的角度(如圖2所示)，增加刷絲束整體長度在轉子徑向方向上的分量，即可封嚴泄漏通道，提升刷式密封的封嚴性能，抑制離心效應對整體封嚴性能的不利影響。

8、該可主動提升封嚴性能的對轉軸間刷式密封結構，可通過驅動刷絲束固定件單元來增加刷絲束整體長度在轉子徑向方向上的分量，封嚴泄漏通道，提升刷式密封整體的封嚴性能。

技術特征：

1.一種可主動提升封嚴性能的對轉軸間刷式密封結構，其特征在于，包括：內側轉子(1)、外側轉子(2)、刷絲束(3)、刷絲束固定件和旋轉驅動結構，其中，所述刷絲束(3)沿所述外側轉子(2)的周向由多個刷絲束單元組成，所述刷絲束固定件沿所述外側轉子(2)的周向由多個刷絲束固定件單元組成，所述刷絲束單元與所述刷絲束固定件單元一一對應，所述刷絲束單元的中部繞設于轉軸上并通過所述刷絲束固定件單元夾緊固定，所述外側轉子(2)的內側沿其周向設置有安裝槽，所述刷絲束固定件單元配合安裝于所述安裝槽內且能夠在所述旋轉驅動結構的驅動下在所述安裝槽內旋轉，初始安裝狀態(tài)時，所述刷絲束(3)相對于與內側轉子(1)的軸線垂直的平面向上游高壓側偏轉設置且所述刷絲束(3)的端部與所述內側轉子(1)過盈配合。

2.根據(jù)權利要求1所述可主動提升封嚴性能的對轉軸間刷式密封結構，其特征在于：所述刷絲束固定件單元包括前擋板(41)、后擋板(42)和過渡連接段(43)，其中，所述過渡連接段(43)的截面為開口的圓形，所述開口的圓形的直徑大于前擋板(41)與后擋板(42)之間的間距。

3.根據(jù)權利要求2所述可主動提升封嚴性能的對轉軸間刷式密封結構，其特征在于：所述安裝槽與所述過渡連接段(43)適配，所述過渡連接段(43)限位安裝于所述安裝槽內。

4.根據(jù)權利要求2所述可主動提升封嚴性能的對轉軸間刷式密封結構，其特征在于：所述旋轉驅動結構與所述刷絲束固定件單元一一對應設置，所述旋轉驅動結構包括第一驅動齒輪(51)和齒條(52)，所述齒條(52)分別與所述第一驅動齒輪(51)及所述過渡連接段(43)的外周嚙合，用于在所述在第一驅動齒輪(51)的帶動下調整所述刷絲束固定件單元的旋轉角度。

5.根據(jù)權利要求2所述可主動提升封嚴性能的對轉軸間刷式密封結構，其特征在于：所述刷絲束固定件單元的后擋板(42)連接一弧形支撐件(6)，所述外側轉子(2)上設置有與所述弧形支撐件(6)一一對應的弧形槽(21)，所述弧形支撐件(6)配合插設于所述弧形槽(21)內且可在第二驅動齒輪(7)的帶動下與所述旋轉驅動結構同步調整刷絲束固定件單元的旋轉角度。

技術總結
本發(fā)明公開了一種可主動提升封嚴性能的對轉軸間刷式密封結構，包括內側轉子、外側轉子、刷絲束、刷絲束固定件和旋轉驅動結構，其中，刷絲束沿外側轉子的周向由多個刷絲束單元組成，刷絲束固定件沿外側轉子的周向由多個刷絲束固定件單元組成，刷絲束單元與刷絲束固定件單元一一對應，刷絲束單元通過刷絲束固定件單元夾緊固定，刷絲束固定件單元配合安裝于外側轉子上且能夠在旋轉驅動結構的驅動下旋轉，進而改變刷絲束整體長度在轉子徑向方向上的分量，封嚴因離心效應而產生的泄漏通道，提升刷式密封整體的封嚴性能。

技術研發(fā)人員：趙歡,韓量宇,吳新洲,張琪,陳鑫義,楊藝瀟,孫丹
受保護的技術使用者：沈陽航空航天大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/9/9