专利名称：动态自调整蜂窝刷式汽封的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种汽封装置，特别是一种适合汽轮发电机组的汽轮机等大型转子机械设备动密封使用的动态自调整蜂窝刷式汽封，属于汽轮机的密封装置。
背景技术：
截止2007年底，由国内三大汽轮机厂设计制造的300MW容量等级汽轮发电机组投产506台，装机容量157518MW，占全国火电总装机容量32.5%。从设计经济性能分析，这批亚临界机组与近几年陆续投产的600MW及以上容量超或超超临界机组存在较大差距。如何改造进而提高经济性能是摆在企业决策者面前的一个现实问题。影响汽轮机效率、煤耗和汽耗等经济因素很多，其中汽轮机通流动、静叶汽封和轴封的泄漏是导致汽轮机效率降低的重要原因，特别是汽轮机参数越来越高，相同密封间隙下，通过级间汽封蒸汽的密度升高，质量流量增大。漏汽不仅旁路且又可能作功于动(静)叶，而且造成下一级主流道忧动，双重负面效果严重影响级效率。以国产引进型上汽300MW机组为例，在中间过桥汽封的泄漏量设计值为20.8吨/小时；其它300MW以下的机组，由于受到以前的技术和生产工艺的影响，其泄漏量比例就更大了。由此可见，汽轮机的泄漏量是非常大的，改进潜力也是很大的。现代汽轮机目前最常用的汽封圈仍为梳齿式结构，梳齿式结构的汽封圈的工作原理是迫使流体通过曲折的途径递减其压力以减小泄漏，在装配时，汽封环通过放置在汽封弧块背部的弹簧片压紧到设计位置，当汽封齿与转子碰磨时，汽封环有一定的退让，不至严重损伤轴和汽封环，但不能防止摩擦。近几年来，随着技术的发展从国外引进了多种新型汽封，较为典型的如:接触式汽封、侧齿汽封、蜂窝汽封等，但仍存在密封性能不好，泄漏量大，轴易振动，易损伤等不足。
实用新型内容本实用新型的目的是为了克服上述现有汽封圈的不足之处，设计一种密封性能好，能适应转子的瞬间径向变形或偏心运动的动态自调整蜂窝刷式汽封，在保证安全的前提下尽量减小密封间隙，增加汽封的阻尼作用，利于机组更加稳定经济的运行，适合大型转子机械设备特别是汽轮机的密封。本实用新型的技术方案是:—种动态自调整蜂窝刷式汽封，由数量大于等于4段的汽封体2首尾相接而成的环状体，每段汽封体2的背部进气侧铣出一道汽封体供压槽1，每段汽封体2通过压力自调弹簧8连接，每段汽封体2下方设有滑入式汽封环5，滑入式汽封环5两侧的汽封体2下部设有蜂窝带7。所述滑入式汽封环5包括两片夹板10和一端焊接在两片夹板10之间的紧密排列的金属刷丝9，滑入式汽封环5通过镶嵌的方式安装在汽封体2内。所述每段所述汽封体2内设有刷环供压槽11，滑入式汽封环5设置在刷环供压槽11内。所述每段所述汽封体2内设有压力自调弹簧安装孔3，或者滑入式汽封环5内设有压力自调弹簧安装孔3，压力自调弹簧8设置在压力自调弹簧安装孔3内。所述每段所述汽封体2下部设有汽封齿4。所述压力自调弹簧8的材质为耐高温的合金材料。所述的金属刷丝9为直经为0.05 0.2mm、硬度不低于80HB、抗拉强度不小于800Mpa的耐高温合金丝，紧密排列成而成，其厚度不小于1.5 mm。所述金属刷丝9的排列角度为20 60度。所述汽封体供压槽I内设有汽封本体弹簧12。安装后保证在机组无运行状态或低负荷状态下，汽封间隙在3_左右，而当随着负荷的增加汽封间隙逐步减小，达到设计间隙甚至零间隙。本实用新型的工作机理如下:动态自调整蜂窝刷式汽封弧段结构与传统蜂窝刷式汽封弧段基本相同，只是进汽面铣出一道汽封体供压槽，其目的是使汽封弧段背面压力汽封体沟槽内部压力等于进汽侧压力，刷环采用镶嵌或滑入式的方式安装在汽封体内见图2、3、4，而在必要汽封弧段的端面上钻孔装入螺旋圆柱弹簧，其上下汽封环中间各有两只螺旋圆柱弹簧见附图。弹簧的推力使得汽封弧段在机组未运行或低工况运行条件时呈开启状，避让了机组在启动时和过临界时的振动磨损。随着蒸汽压力流量的增大，汽封弧段通过供压槽而得到的压力也增大，汽封间隙变小，起到密封的作用。而刷丝采用特种金属丝，保证密封的同时又不会伤害到转子。为了确保刷头的密封性、柔软性和必要的机械强度，所述刷丝层选用直经为0.05 0.2mm、硬度不低于80HB、抗拉强度不小于SOOMpa的耐高温合金丝，按设定角度紧密排列成而成，其厚度不小于1.5 mm。为了减小对转轴的转动阻力，所述耐高温合金丝的最佳排列角度为20 60度。而汽封弧段连接的压力自调弹簧使用的是耐高温的合金材料，保证在高温高压下弹簧同样有很好的工作效果。本实用新型的有益效果是:本实用新型的动态自调整蜂窝刷式汽封，由于将现有蜂窝汽封环上的部分高齿密封条或/和低齿密封条改为伸缩型密封刷或滑入式密封刷，在汽封环弧段或刷环弧段相连的断面安装压力自调弹簧。弹簧的推力使得汽封弧段在机组未运行或低工况运行条件时呈开启状，避让了机组在启动时和过临界时的振动磨损。随着蒸汽压力流量的增大，汽封弧段通过供压槽而得到的压力也增大，汽封间隙变小，起到密封的作用。当机组运行稳定后，汽封间隙小于设计值甚至可以达到零间隙，由于该密封刷主要由紧密排列的柔性好和耐高温的细合金丝组成，有极好的弹性。当汽封与转子相碰磨时，刷丝可以弹性退让，这样保证了机组在小间隙甚至零间隙下的安全运行。再由于刷丝间隙的不均匀性，使均匀的来流进入刷丝束中就变得不均匀了，并且从紧密的刷丝束区域向疏松的刷丝束区域偏流，这些偏流在刷丝排之间逐渐形成同向流和射流，并产生随机的二次流和旋涡流，而当一射流遇到前面紧密的刷丝束，就会改变运动方向而变成与主流方向垂直的横向流动，即横向流，正由于刷丝束能产生的横向流可使流体产生了自密封效应，它能使横向流过刷子的总压降增大从而进一步减少泄漏。实验证明，本实用新型的动态自调整蜂窝刷式汽封的漏汽量仅为原梳齿式汽封的10% 20%。焊接后的强度比金属丝本身强度还要高，不会发生掉丝等现象。具有密封性能好和结构简单合理等优点，该刷式汽封样品可承受的速度超过305米/秒，耐温可达690°C以上，能长期、稳定、安全运行。可适合大型转子机械设备作动密封使用，特别适合对现有汽轮机的动密封进行更换升级使用。
图1是本实用新型的实施例一的动态自调整蜂窝刷式汽封的结构示意图。图2是本实用新型的实施例二的动态自调整蜂窝刷式汽封的结构示意图。图3是本实用新型的实施例三的动态自调整蜂窝刷式汽封的结构示意图。图4是本实用新型图1、图2所示自调整式刷式汽封安装组合结构示意图。图中:1是汽封体供压槽，2是汽封体，3是压力自调弹簧安装孔，4是汽封齿，5是滑入式汽封环，6是滑入式刷环弹簧、7为蜂窝带、8为压力自调弹簧、9为刷丝、10为夹板、11为刷环供压槽、12为汽封本体弹簧。
具体实施方式
附图非限制性公开了本实用新型的几个具体实施例，结合附图作进一步描述如下。实施例一。参见图1，图中所示为动态自调整蜂窝刷式汽封，包括汽封体供压槽1、汽封体2、压力自调弹簧8、汽封齿4、滑入式汽封环5和蜂窝带7。本实用新型的动态自调整蜂窝刷式汽封由数段汽封体2首尾相接而成，每段汽封体2的背部进气侧铣出一道汽封体供压槽1，每段汽封体2使用压力自调弹簧8连接，每段汽封体2包括汽封齿4、蜂窝带7、滑入式汽封环5及压力自调弹簧8。滑入式汽封环5包括两片夹板10和一端焊接在两片夹板10之间的紧密排列的金属刷丝9，滑入式汽封环5通过镶嵌的方式安装在汽封体2内。参见图2，图2中所示为刷环滑入式动态自调整蜂窝刷式汽封，包括汽封体供压槽1、汽封体2、压力自调弹簧安装孔3、汽封齿4、滑入式汽封环5、滑入式刷环弹簧6和蜂窝带7。本实用新型的动态自调整蜂窝刷式汽封由数段汽封体2首尾相接而成，每段汽封体2的背部进气侧铣出一道汽封体供压槽1，每段汽封体2使用压力自调弹簧8连接，每段汽封体2包括汽封齿4、蜂窝带7、滑入式汽封环5及压力自调弹簧8。滑入式汽封环5包括两片夹板10和一端焊接在两片夹板10之间的紧密排列的金属刷丝9，本实用新型的刷环滑入式动态自调整蜂窝刷式汽封其结构与图1区别在于滑入式汽封环5的固定方式，此结构滑入式汽封环5采用滑入式的方式固定。刷环由一端焊接在两片夹板之间的紧密排列的金属丝层组成，夹板10固装在滑入式汽封环5内，滑入式汽封环5通过滑入式的方式安装在汽封体2内。参见图3，图3中所示为滑入式刷环动态自调整蜂窝刷式汽封，包括汽封体供压槽
1、汽封体2、压力自调弹簧安装孔3、汽封齿4、滑入式汽封环5、滑入式刷环弹簧6、蜂窝带
7、刷环供压槽11和汽封本体弹簧12。本实用新型的滑入式刷环动态自调整蜂窝刷式汽封其结构与传统刷式汽封的结构区别在于:刷环采用滑入式的方式固定，同时在刷环弧段的背部进气侧铣出一道汽封体供压槽，刷环使用压力自调弹簧相连。每段汽封包括高齿密封条、低齿密封条、滑入式刷环、及压力自调弹簧。刷环由一端焊接在两片夹板之间的紧密排列的金属丝层组成，刷头固装在刷环内，刷环通过滑入式的方式通过压力自调弹簧首尾相连安装在汽封体内。为了确保刷头的密封性、柔软性和必要的机械强度，所述刷头的金属丝层选用直经为0.05 0.2mm、硬度不低于80HB、抗拉强度不小于800Mpa的耐高温合金丝，按设定角度紧密排列成而成，其厚度不小于1.5 mm。为了减小对转轴的转动阻力，所述耐高温合金丝的最佳排列角度为20 60度。同样为了保证汽封弧段之间的弹簧的稳定，弹簧采用耐高温的合金材料。
权利要求1.一种动态自调整蜂窝刷式汽封，其特征是由数量大于等于4段的汽封体(2)首尾相接而成的环状体，每段汽封体(2 )的背部进气侧铣出一道汽封体供压槽(I )，每段汽封体(2 )通过压力自调弹簧(8 )连接，每段汽封体(2 )下方设有滑入式汽封环(5 )，滑入式汽封环(5)两侧的汽封体(2)下部设有蜂窝带(7)。
2.如权利要求1所述的动态自调整蜂窝刷式汽封，其特征在于所述滑入式汽封环(5)包括两片夹板(10)和一端焊接在两片夹板(10)之间的紧密排列的金属刷丝(9)，滑入式汽封环(5)通过镶嵌的方式安装在汽封体(2)内。
3.如权利要求1所述的动态自调整蜂窝刷式汽封，其特征在于所述每段所述汽封体(2)内设有刷环供压槽(11)，滑入式汽封环(5)设置在刷环供压槽(11)内。
4.如权利要求3所述的动态自调整蜂窝刷式汽封，其特征在于所述每段所述汽封体(2)内设有压力自调弹簧安装孔(3)，或者滑入式汽封环(5)内设有压力自调弹簧安装孔(3 )，压力自调弹簧(8 )设置在压力自调弹簧安装孔(3 )内。
5.如权利要求1所述的动态自调整蜂窝刷式汽封，其特征在于所述每段所述汽封体(2)下部设有汽封齿(4)。
6.如权利要求1所述的动态自调整蜂窝刷式汽封，其特征在于所述压力自调弹簧(8)的材质为耐高温的合金材料。
7.如权利要求2所述的动态自调整蜂窝刷式汽封，其特征在于所述的金属刷丝(9)为直经为0.05 0.2mm、硬度不低于80HB、抗拉强度不小于800Mpa的耐高温合金丝，所述的金属刷丝(9)紧密排列，其厚度不小于1.5 mm。
8.如权利要求7所述的动态自调整蜂窝刷式汽封，其特征在于所述金属刷丝(9)的排列角度为20 60度。
9.如权利要求7所述的动态自调整蜂窝刷式汽封，其特征在于所述汽封体供压槽(I)内设有汽封本体弹簧(12)。
专利摘要一种动态自调整蜂窝刷式汽封，由数量大于等于4段的汽封体(2)首尾相接而成的环状体，每段汽封体(2)的背部进气侧铣出一道汽封体供压槽(1)，每段汽封体(2)通过压力自调弹簧(8)连接，每段汽封体(2)下方设有滑入式汽封环(5)，滑入式汽封环(5)两侧的汽封体(2)下部设有蜂窝带(7)。有极好的弹性，在与转子相碰磨时,可以弹性退让，又由于刷丝间隙的作用，使均匀的来流进入刷丝束中就会改变运动方向而变成与主流方向垂直的横向流而产生了自密封效应，从而进一步减少泄漏。具有密封性能好和结构简单合理等优点，特别适合对现有汽轮机的动密封进行更换升级使用。
文档编号F01D11/16GK203161303SQ20122070274
公开日2013年8月28日 申请日期2012年12月18日 优先权日2012年12月18日
发明者周惠 申请人:南京兆能节能科技有限公司