刷丝径向位置可调的刷式密封结构的制作方法

本发明涉及一种应用于旋转机械中的密封结构，特别提供了一种刷丝径向位置可调的刷式密封结构。

背景技术：

刷式密封是航空发动机、汽轮机、压缩机等旋转机械的关键部件。相对于传统的迷宫密封，刷式密封不但具有较好的封严特性，还能够适应转子的瞬间径向变形或偏心运动，此外，刷式密封的刷丝与转子形成柔性接触，可改善转子系统的振动特性，保证机组运行的安全性，因此刷式密封被广泛应用于航空航天、电力、石化等行业领域的旋转机械中。

刷式密封作为一种接触式动密封，刷丝束的柔性保证了在转子瞬时径向跳动时刷丝束可以呈现退让性和追随性，然而，过盈配合的刷丝束与转子在使用过程中存在碰撞摩擦，随着密封结构使用时间的增加，刷丝磨损，刷丝束与转子面之间会产生较大的间隙，进而造成泄漏量的增加，导致封严失效。

鉴于此，如何对现有的刷式密封结构进行改进，使得在不更换刷丝密封件的情况下就可以调节刷丝束与转子面之间的径向间隙，以提高刷式密封的封严性能、降低使用成本，成为人们亟待解决的问题。

技术实现要素：

鉴于此，本发明的目的在于提供一种刷丝径向位置可调的刷式密封结构，以解决现有刷式密封结构的刷丝束与转子面的间隙不能调节的问题。

本发明提供的技术方案是：一种刷丝径向位置可调的刷式密封结构，包括：静子、前挡板、后挡板、刷丝束结构和刷丝束径向驱动结构，其中，静子沿其周向间隔设置有多组条形通孔，每组条形通孔为两个，沿静子的轴向设置且关于垂直静子轴线的中心面对称，条形通孔的两侧均对称且等间隔设置有多组固定磨粒，前挡板和后挡板均呈环形且分别固定于静子的两端，刷丝束结构设置于前挡板与后挡板之间，用于密封转子，包括多个间隙相接的刷丝束子结构，刷丝束子结构包括沿转子的轴向设置的两部分，每部分均包括弹性的刷丝束固定件和连接于刷丝束固定件内侧的刷丝束，刷丝束子结构的刷丝束固定件对接后，其中部形成一切面呈等腰三角形的容纳区，所述刷丝束径向驱动结构与条形通孔一一对应设置，包括与容纳区的斜面榫卯式连接的平移块、与所述平移块的顶部固定连接且经条形通孔露出静子外周的连接柱和与所述连接柱的上部固定连接的推动件，所述推动件的下部对称设置有两个可与条形通孔两侧的固定磨粒配合的反向磨粒，所述反向磨粒使每组条形通孔内的刷丝束径向驱动结构只能做相离运动，通过推动每组条形通孔内的刷丝束径向驱动结构向静子两侧运动，可同步驱动刷丝束子结构接近转子，进而调节刷丝径向位置。

优选，所述容纳区的斜面上设置有梯形棱，所述刷丝束径向驱动结构的平移块下部设置有与所述梯形棱配合的滑槽。

进一步优选，当推动件下部的反向磨粒与可与其卡接的最内侧的固定磨粒卡接时，位于同一组条形通孔内的刷丝束径向驱动结构的平移块对接，刷丝束固定件端部的环形外周面与静子的内壁配合抵接。

进一步优选，所述固定磨粒的切面呈直角三角形，所述反向磨粒的切面呈直角梯形，可配合卡接于两相邻的固定磨粒之间。

进一步优选，每个条形通孔两侧的固定磨粒朝同一方向设置，且每组条形通孔中的两个条形通孔两侧的固定磨粒的斜边相对设置，以便于向静子的两侧推动刷丝束径向驱动结构。

进一步优选，所述条形通孔每一侧的固定磨粒为4～7个，固定磨粒的宽度为1～1.5mm，相邻固定磨粒的间距为0.5～1mm，凸起高度为1.5～2mm。

进一步优选，相邻的刷丝束子结构之间设置有1.5～2.5mm的间隙。

进一步优选，每个刷丝束子结构上间隔设置有1～3组刷丝束径向驱动结构。

进一步优选，所述刷丝束固定件为有机硅刷丝束固定件。

进一步优选，所述连接柱为有机硅连接柱。

本发明提供的刷丝径向位置可调的刷式密封结构的优点如下：

1、相比只由前、后挡板和刷丝束组成的传统一体式刷式密封结构，本产品在不改变功能的前提下，便于更换磨损较严重的刷丝束，与此同时，其他部件仍可继续使用，从而简化工艺，节省成本；

2、相比传统的刷式密封结构，对于传统刷式密封刷丝束自由端的磨损，刷丝束的滞后效应所造成的泄漏量增加，密封性能降低甚至密封失效之类的问题有着较好的改进作用，本发明提供的刷式密封结构通过手动向静子两侧推动推动件，可带动刷丝束下移，使刷丝束能够在短时间内继续贴合转子，保证密封效率的同时，也延长了整体刷式密封件的使用寿命；

3、相比传统的金属结构，本发明中使用了弹性的刷丝束固定件，同时，采用配合的固定磨粒和反向磨粒，可以实现推动件单向移动及自锁，另外，在推动刷丝束下移的过程中，弹性的刷丝束固定件可以保证该密封结构的稳定性。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明提供的刷丝径向位置可调的刷式密封结构的结构示意图；

图2为图1的局部放大图；

图3为图1的俯视图；

图4为推动件的结构示意图；

图5为平移块与连接柱的结构示意图。

图中，1-静子；11-条形通孔；12-固定磨粒；2-前挡板；3-后挡板；41-刷丝束固定件；42-刷丝束；51-平移块；511-滑槽；52-连接柱；53-推动件；531-反向磨粒；6-转子。

具体实施方式

下面将结合具体的实施方案对本发明进行进一步的解释，但并不局限本发明。

如图1至图5所示，本发明提供了一种刷丝径向位置可调的刷式密封结构，包括：静子1、前挡板2、后挡板3、刷丝束结构和刷丝束径向驱动结构，其中，静子1沿其周向间隔设置有多组条形通孔11，每组条形通孔11为两个，沿静子1的轴向设置且关于垂直静子1轴线的中心面对称，条形通孔11的两侧均对称且等间隔设置有多组固定磨粒12，前挡板2和后挡板3均呈环形且分别固定于静子1的两端，刷丝束结构设置于前挡板2与后挡板3之间，用于密封转子6，包括多个间隙相接的刷丝束子结构，刷丝束子结构包括沿转子6的轴向设置的两部分，每部分均包括弹性的刷丝束固定件41和连接于刷丝束固定件41内侧的刷丝束42，刷丝束子结构的刷丝束固定件41对接后，其中部形成一切面呈等腰三角形的容纳区，所述刷丝束径向驱动结构与条形通孔11一一对应设置，包括与容纳区的斜面榫卯式连接的平移块51、与所述平移块51的顶部固定连接且经条形通孔11露出静子1外周的连接柱52和与所述连接柱52的上部固定连接的推动件53，所述推动件53的下部对称设置有两个可与条形通孔11两侧的固定磨粒12配合的反向磨粒531，所述反向磨粒531使每组条形通孔11内的刷丝束径向驱动结构只能做相离运动，通过推动每组条形通孔11内的刷丝束径向驱动结构向静子1两侧运动，可同步驱动刷丝束子结构接近转子6，进而调节刷丝径向位置，其中，刷丝束优选为镍铬合金刷丝，刷丝径向安装角优选为40°～60°，刷丝的长度优选为25～35mm，前挡板与后档板为普通金属材料。

该刷丝径向位置可调的刷式密封结构，通过设置刷丝束径向驱动结构，可以推动刷丝束结构向转子方向移动，从而贴合转子，保证刷丝束的密封效果，减少泄漏，其中，刷丝径向位置的调整过程如下：当刷丝的自由端在工作过程中出现磨损时，手动同时推动位于静子外侧的推动件，使其分别向前、后挡板移动同样的磨粒格数，因为刷丝束径向驱动结构下部的平移块与刷丝束固定件榫卯式连接，可保证二者的不脱落连接，亦可相对滑动，所以，推动件可带动刷丝束固定件同步向转子靠近，因为有预紧力且刷丝束固定件为弹性件，所以，在推动推动件的过程中，该密封结构依然会保持稳定，当刷丝束结构整体由于机械传动向下移动至能够接触转子的合适位置时，停止推动推动件，推动件上的反向磨粒与静子上的固定磨粒在刷丝束固定件的弹力作用下锁定，此时，该密封结构可以继续高效工作，密封结构工作一段时间后，可重复上述步骤，继续调整，最终达到不更换刷丝束即可调整刷丝径向位置的效果，以减少密封结构的泄漏量，延长其使用寿命，节省加工成本。

刷丝束固定件与平移块榫卯式连接的具体方式有多种，只要能实现两者的不脱落连接亦可相对滑动即可，作为技术方案的改进，所述容纳区的斜面上设置有梯形棱(图中未示出)，如图5所示，所述刷丝束径向驱动结构的平移块51下部设置有与所述梯形棱配合的滑槽511。

作为技术方案的改进，如图1所示，当推动件53下部的反向磨粒531与可与其卡接的最内侧的固定磨粒12卡接时，位于同一组条形通孔11内的刷丝束径向驱动结构的平移块51对接，刷丝束固定件41端部的环形外周面与静子1的内壁配合抵接，该设置形式可保证结构的稳定。

作为技术方案的改进，如图1、图2、图4所示，所述固定磨粒12的切面呈直角三角形，所述反向磨粒531的切面呈直角梯形，可配合卡接于两相邻的固定磨粒12之间。

作为技术方案的改进，如图1、图2所示，每个条形通孔11两侧的固定磨粒12朝同一方向设置，且每组条形通孔11中的两个条形通孔11两侧的固定磨粒12的斜边相对设置，以便于向静子1的两侧推动刷丝束径向驱动结构。

作为技术方案的改进，所述条形通孔11每一侧的固定磨粒12为4～7个，固定磨粒12的宽度为1～1.5mm，相邻固定磨粒12的间距为0.5～1mm，凸起高度为1.5～2mm。

作为技术方案的改进，相邻的刷丝束子结构之间设置有1.5～2.5mm的间隙。

作为技术方案的改进，每个刷丝束子结构上间隔设置有1～3组刷丝束径向驱动结构，以保证结构的稳定。

作为技术方案的改进，所述刷丝束固定件41为有机硅刷丝束固定件，有机硅具有耐高温的特性和优良的弹性，该密封结构工作时，刷丝的温度会逐渐升高，会将热量传导至刷丝束固定件，因此，刷丝束固定件需具备耐高温，比热容较大的特点，有机硅具有上述特性，另外有机硅具有弹性，由于刷丝束固定件的弹性，推动件才能被推动，同时，在调节刷丝径向位置的过程中，刷丝束固定件的曲率半径减小，其弹性可使其在径向调节前后功能不受影响。

作为技术方案的改进，所述连接柱52为有机硅连接柱。

上面结合附图对本发明的实施方式做了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。