一種多級(jí)防脫型刷式汽封圈的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽封圈，具體來說涉及一種多級(jí)防脫型刷式汽封圈，特別適合汽輪發(fā)電機(jī)組的汽輪機(jī)等大型轉(zhuǎn)子機(jī)械設(shè)備動(dòng)密封使用的多級(jí)防脫式型刷式汽封圈，屬于汽輪機(jī)的密封裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]
影響汽輪機(jī)效率、煤耗及汽耗等經(jīng)濟(jì)因素很多，其中導(dǎo)致汽輪機(jī)效率降低的一個(gè)重要原因是汽輪機(jī)通流動(dòng)、靜葉汽封和軸封的泄漏，特別是汽輪機(jī)參數(shù)越來越高，相同密封間隙下，通過級(jí)間汽封蒸汽的密度升高，流量增大，漏汽不僅旁路且又可能做功于動(dòng)或靜葉，而且造成下一級(jí)主流道擾動(dòng)，雙重負(fù)面效果嚴(yán)重影響級(jí)效率，由此可見，汽輪機(jī)的泄漏量大是影響汽輪機(jī)效率降低的重要因素，改進(jìn)汽封、軸封降低泄漏量刻不容緩。汽輪機(jī)目前最常用的汽封圈多為梳齒式結(jié)構(gòu)，其工作原理是迫使流體通過曲折的途徑遞減其壓力以減少泄漏，在裝配時(shí)，汽封環(huán)通過放置在汽封弧塊背部的彈簧片壓緊到設(shè)計(jì)位置，當(dāng)汽封齒與轉(zhuǎn)子碰磨時(shí)，汽封環(huán)有一定的退讓，不至嚴(yán)重?fù)p傷軸和汽封環(huán)，但不能防止摩擦。近幾年來，隨著技術(shù)的發(fā)展從國(guó)外引進(jìn)了多種新型汽封，較為典型的有:接觸式汽封、側(cè)齒汽封、蜂窩汽封等，但仍存在密封性能不好，泄漏量大，軸易振動(dòng)等不足。汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)需考慮汽輪機(jī)冷態(tài)、溫態(tài)和熱態(tài)各種工況，保證從起動(dòng)即冷態(tài)到滿負(fù)荷即熱態(tài)每個(gè)工況下都能穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)汽輪機(jī)在起動(dòng)、半負(fù)荷、滿負(fù)荷工況時(shí)，，其轉(zhuǎn)子和汽缸存在著不同的相對(duì)膨脹差，這樣就會(huì)造成汽封的低齒部分脫空，另外因汽輪機(jī)制造誤差和汽輪機(jī)安裝誤差也會(huì)造成汽封齒脫空或碰撞現(xiàn)象，造成泄漏量增大。因此，迫切的需要一種新的技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述存在的問題，本發(fā)明公開了一種多級(jí)防脫型刷式汽封圈，該技術(shù)方案整體設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、安全可靠、使用方便、密封性能好。該技術(shù)方案是在同一圈汽封體上實(shí)現(xiàn)高、低汽封齒多級(jí)聯(lián)合的的刷式汽封圈，從而保證汽輪機(jī)在各種工況運(yùn)行時(shí)，汽封齒不出現(xiàn)與轉(zhuǎn)子密封面脫空、碰撞現(xiàn)象，減少泄漏量，以達(dá)到最佳密封效果。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種多級(jí)防脫型刷式汽封圈，其特征在于，所述多級(jí)防脫型刷式汽封圈有數(shù)段汽封環(huán)首尾相接組成，所述汽封環(huán)包括環(huán)體，所述環(huán)體上設(shè)置有至少一個(gè)高齒密封條、至少一個(gè)低齒密封條、至少一個(gè)密封刷
或者所述環(huán)體上設(shè)置有至少一個(gè)密封刷；
或者所述環(huán)體上設(shè)置有至少一個(gè)密封刷和至少一個(gè)高齒密封條；
或者所述環(huán)體上設(shè)置有至少一個(gè)密封刷和至少一個(gè)低齒密封條。該技術(shù)方案中每段汽封環(huán)均包括環(huán)體、高齒密封條、低齒密封條以及密封刷；該技術(shù)方案中首次提出了將現(xiàn)有技術(shù)中的至少有一個(gè)高齒密封條或低齒密封條替換為密封刷，也可根據(jù)需求至少有一組高、低齒密封條改為密封刷，甚至全部高、低齒密封條改為密封刷。該技術(shù)方案能適應(yīng)轉(zhuǎn)子的瞬間徑向變形、軸向竄動(dòng)、偏心運(yùn)動(dòng)，保證汽封齒與轉(zhuǎn)子密封面不出現(xiàn)脫空、碰撞現(xiàn)象，在保證安全的前提下盡量減小密封間隙，在接觸密封的情況下能適當(dāng)增加轉(zhuǎn)子振動(dòng)阻力從而有利于改善轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性，適合大型轉(zhuǎn)子機(jī)械設(shè)備特別是汽輪機(jī)動(dòng)密封使用的多級(jí)防脫型刷式汽封圈。
[0005]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述密封刷包括長(zhǎng)密封刷或/和短密封刷。
[0006]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述環(huán)體上設(shè)置有U型槽，所述高齒密封條、低齒密封條、密封刷均固裝在U型槽上；通過滾鉚或手工鉚將高、低齒密封條、密封刷固裝在環(huán)體對(duì)應(yīng)的U型槽中，再通過線切割將高、低齒密封條、密封刷先后加工到圖紙尺寸，或通過工裝固定，經(jīng)過機(jī)加工達(dá)到圖紙要求尺寸，對(duì)于變形大的環(huán)體可以鉚接前進(jìn)行校圓，再進(jìn)行后續(xù)工序，這樣制造的汽封圈尺寸準(zhǔn)確，同心度高。所述高、低齒密封條為定制產(chǎn)品。
[0007]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述密封刷包括夾板和金屬絲，所述金屬絲的外緣固定在兩片夾板之間，所述金屬絲的外緣焊接在兩片夾板之間。該密封刷主要由緊密排列的柔性好、耐高溫的細(xì)合金屬絲組成，有極好的彈性，結(jié)合汽封環(huán)弧塊背面彈簧片的配合，在于轉(zhuǎn)子相碰磨時(shí)，金屬絲可以彈性退讓，不易被磨掉，保證了機(jī)組在小間隙甚至零間隙下的安全運(yùn)行，即便機(jī)組過臨界轉(zhuǎn)速和變工況時(shí)，金屬絲會(huì)跟隨軸有效退讓，不被磨損，待機(jī)組穩(wěn)定之后，可恢復(fù)良好的密封性能。再由于金屬絲間隙的不均勻性，使均勻的來流進(jìn)入刷絲束中變得不均勻，并且從緊密的刷絲束區(qū)域向疏松的刷絲束區(qū)域偏流，這些偏流在金屬絲間逐漸形成同向流和射流，并產(chǎn)生隨機(jī)的二次流和旋渦流，而當(dāng)一射流遇到前面緊密的金屬絲束，就會(huì)改變運(yùn)動(dòng)方向而變成與主流方向垂直的橫向流動(dòng)即橫向流，正由于金屬絲束能產(chǎn)生的橫向流可使流體產(chǎn)生了自密封效應(yīng)，它能使橫向流過刷子的總壓降增大從而進(jìn)一步減少泄漏。
[0008]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述金屬絲層的直徑為0.05-0.2mm、硬度大于等于80HB、抗拉強(qiáng)度大于等于SOOMpa的耐高溫合金絲，按設(shè)定角度緊密排列成厚度為
0.5---5mm的環(huán)形體；為了減小對(duì)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)阻力，所述耐高溫合金絲的設(shè)定排列角度優(yōu)選為20-60度。本發(fā)明的多級(jí)防脫型刷式汽封圈的漏汽量?jī)H為原梳齒式汽封的10%-20%。焊接后的強(qiáng)度比金屬絲本身強(qiáng)度還要高，不會(huì)發(fā)生掉絲等現(xiàn)象，具有良好的密封性能，該刷式汽封樣品可承受的速度超過305米/秒，耐溫可達(dá)690°C以上，能長(zhǎng)期、穩(wěn)定、安全運(yùn)行，可適合大型轉(zhuǎn)子機(jī)械設(shè)備作動(dòng)密封使用，特別適合對(duì)現(xiàn)有汽輪機(jī)的動(dòng)密封進(jìn)行更換升級(jí)使用。
[0009]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述環(huán)體上設(shè)置有高齒密封條、低齒密封條以及至少兩道短密封刷。對(duì)于與轉(zhuǎn)子密封面特別容易脫空的低齒部分，可針對(duì)性制作成二道密封刷或者更多道密封刷，有效防止脫空，根據(jù)情況自行設(shè)置。
[0010]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下:1)該技術(shù)方案整體設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、安全可靠、使用方便、密封性能好；2)該技術(shù)方案中首次提出了將現(xiàn)有技術(shù)中的至少有一個(gè)高齒密封條或低齒密封條替換為密封刷，也可根據(jù)需求至少有一組高、低齒密封條改為密封刷，甚至全部高、低齒密封條改為密封刷的設(shè)計(jì)理念，對(duì)于與轉(zhuǎn)子密封面特別容易脫空的低齒部分，可針對(duì)性制作成二道密封刷，有效防止脫空；3)該技術(shù)方案能適應(yīng)轉(zhuǎn)子的瞬間徑向變形、軸向竄動(dòng)、偏心運(yùn)動(dòng)，保證汽封齒與轉(zhuǎn)子密封面不出現(xiàn)脫空、碰撞現(xiàn)象，在保證安全的前提下盡量減小密封間隙，在接觸密封的情況下能適當(dāng)增加轉(zhuǎn)子振動(dòng)阻力從而有利于改善轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性，適合大型轉(zhuǎn)子機(jī)械設(shè)備特別是汽輪機(jī)動(dòng)密封使用的多級(jí)防脫型刷式汽封圈；4)該多級(jí)防脫型刷式汽封圈的漏汽量?jī)H為原梳齒式汽封的10%-20%。焊接后的強(qiáng)度比金屬絲本身強(qiáng)度還要高，不會(huì)發(fā)生掉絲等現(xiàn)象，具有良好的密封性能，該刷式汽封樣品可承受的速度超過305米/秒，耐溫可達(dá)690°C以上，能長(zhǎng)期、穩(wěn)定、安全運(yùn)行，可適合大型轉(zhuǎn)子機(jī)械設(shè)備作動(dòng)密封使用，特別適合對(duì)現(xiàn)有汽輪機(jī)的動(dòng)密封進(jìn)行更換升級(jí)使用；5)該技術(shù)方案成本較低，便于大規(guī)模的推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0011]圖1是現(xiàn)有的梳齒式汽封圈的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明中多級(jí)防脫型刷式汽封圈的汽封環(huán)體的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3-1是本發(fā)明中長(zhǎng)密封刷的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3-2是本發(fā)明中短密封刷的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明中用一個(gè)密封刷代替一個(gè)高齒密封條的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是本發(fā)明中用一個(gè)密封刷代替一個(gè)低齒密封條的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是本發(fā)明中用二個(gè)密封刷代替一個(gè)低齒密封條的