本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于透平機(jī)械中對(duì)轉(zhuǎn)軸間的密封結(jié)構(gòu)，特別提供了一種可主動(dòng)減少刷絲磨損的對(duì)轉(zhuǎn)軸間刷式密封結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、刷式密封是廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)、燃汽輪機(jī)等透平機(jī)械領(lǐng)域的先進(jìn)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(yīng)用。刷式密封是一種柔性接觸式動(dòng)密封技術(shù)，由于刷絲自身良好的柔性，其跟隨偏心狀態(tài)的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)，具有優(yōu)良的封嚴(yán)性能，對(duì)轉(zhuǎn)子動(dòng)力特性具有明顯改善作用，有利于保證航空發(fā)動(dòng)機(jī)組安全平穩(wěn)的運(yùn)行，因此，刷式密封對(duì)航空航天等透平機(jī)械密封領(lǐng)域具有重要作用。

2、常規(guī)刷式密封常應(yīng)用于單轉(zhuǎn)子部位，且安裝于外側(cè)靜子，刷式密封結(jié)構(gòu)整體保持靜止?fàn)顟B(tài)。然而，在透平機(jī)械的對(duì)轉(zhuǎn)軸間部位，也存在封嚴(yán)需求，并且工況條件更為苛刻，密封結(jié)構(gòu)不僅要在高線速度下保持優(yōu)良的封嚴(yán)性能，而且要對(duì)轉(zhuǎn)子的徑向跳動(dòng)具有高適應(yīng)能力。

3、然而，在對(duì)轉(zhuǎn)軸間部位應(yīng)用刷式密封存在如下問(wèn)題：當(dāng)刷絲安裝于內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)子時(shí)，內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)子可以帶動(dòng)刷絲高速旋轉(zhuǎn)。在高轉(zhuǎn)速離心作用下，柔性刷絲具有徑向朝外擴(kuò)張的趨勢(shì)，會(huì)導(dǎo)致刷絲尖端與外側(cè)轉(zhuǎn)子表面之間接觸力與摩擦力均增大，容易出現(xiàn)刷絲高溫粘連與疲勞斷裂等故障，影響刷式密封結(jié)構(gòu)的整體耐久封嚴(yán)性能與使用壽命。

4、因此，提出一種可主動(dòng)減少刷絲磨損的對(duì)轉(zhuǎn)軸間刷式密封結(jié)構(gòu)，以避免刷絲自由端因離心效應(yīng)而與外側(cè)轉(zhuǎn)子劇烈磨擦，延長(zhǎng)刷式密封結(jié)構(gòu)使用壽命，成為亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種可主動(dòng)減少刷絲磨損的對(duì)轉(zhuǎn)軸間刷式密封結(jié)構(gòu)，以解決現(xiàn)有刷絲束安裝在內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)子的對(duì)轉(zhuǎn)軸間刷式密封結(jié)構(gòu)中刷絲因離心效應(yīng)易磨損、使用壽命短等等問(wèn)題。

2、本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：一種可主動(dòng)減少刷絲磨損的對(duì)轉(zhuǎn)軸間刷式密封結(jié)構(gòu)，包括：內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)子、外側(cè)轉(zhuǎn)子、刷絲束、刷絲束固定件和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，其中，所述刷絲束沿所述內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)子的周向由多個(gè)刷絲束單元組成，所述刷絲束固定件沿所述內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)子的周向由多個(gè)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(duì)應(yīng)，所述刷絲束單元的中部繞設(shè)于轉(zhuǎn)軸上并通過(guò)所述刷絲束固定件單元夾緊固定，所述內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)子的外側(cè)沿其周向設(shè)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(nèi)且能夠在所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下在所述安裝槽內(nèi)旋轉(zhuǎn)，初始安裝狀態(tài)時(shí)，所述刷絲束所在的平面與所述內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)子的軸向垂直且所述刷絲束的端部與所述外側(cè)轉(zhuǎn)子過(guò)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(guò)渡連接段，其中，所述過(guò)渡連接段的截面為開(kāi)口的圓形，所述開(kāi)口的圓形的直徑大于前擋板與后擋板之間的間距。

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

5、進(jìn)一步優(yōu)選，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)與所述刷絲束固定件單元一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括第一驅(qū)動(dòng)齒輪和齒條，所述齒條分別與所述第一驅(qū)動(dòng)齒輪及所述過(guò)渡連接段的外周嚙合，用于在所述在第一驅(qū)動(dòng)齒輪的帶動(dòng)下調(diào)整所述刷絲束固定件單元的旋轉(zhuǎn)角度。

6、進(jìn)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，所述內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)子上設(shè)置有與所述弧形支撐件一一對(duì)應(yīng)的弧形槽，所述弧形支撐件配合插設(shè)于所述弧形槽內(nèi)且可在第二驅(qū)動(dòng)齒輪的帶動(dòng)下與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)同步調(diào)整刷絲束固定件單元的旋轉(zhuǎn)角度。

7、本發(fā)明提供的可主動(dòng)減少刷絲磨損的對(duì)轉(zhuǎn)軸間刷式密封結(jié)構(gòu)，刷絲束通過(guò)刷絲束固定件配合安裝于所述內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)子的外側(cè)且能夠在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，因此，可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)改變刷絲束整體長(zhǎng)度在轉(zhuǎn)子徑向方向上的分量，初始安裝狀態(tài)時(shí)，刷絲束所在的平面與內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)子的軸向垂直且刷絲束的端部與外側(cè)轉(zhuǎn)子過(guò)盈配合(如圖1所示)，當(dāng)內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，刷絲沿內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)子徑向向外擴(kuò)張，導(dǎo)致刷絲尖端與外側(cè)轉(zhuǎn)子之間的接觸力增加、摩擦磨損加劇，此時(shí)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)主動(dòng)控制所有刷絲束固定件單元同步旋轉(zhuǎn)，增大刷絲束與轉(zhuǎn)子軸線垂直面(轉(zhuǎn)子徑向平面)的角度(如圖2所示)，使刷絲束相對(duì)于與內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)子軸線垂直的平面向上游高壓側(cè)偏轉(zhuǎn)，減小刷絲束整體長(zhǎng)度在轉(zhuǎn)子徑向方向上的分量，即可減少刷絲與外側(cè)轉(zhuǎn)子的接觸、減少刷絲磨損，延長(zhǎng)刷式密封的使用壽命，抑制離心效應(yīng)對(duì)刷式密封摩擦磨損性能與使用壽命的不利影響。

8、該可主動(dòng)減少刷絲磨損的對(duì)轉(zhuǎn)軸間刷式密封結(jié)構(gòu)，可通過(guò)驅(qū)動(dòng)刷絲束固定件單元來(lái)減小刷絲束整體長(zhǎng)度在轉(zhuǎn)子徑向方向上的分量，減少刷絲與外側(cè)轉(zhuǎn)子的接觸、減少刷絲磨損，延長(zhǎng)刷式密封的使用壽命。

技術(shù)特征：

1.一種可主動(dòng)減少刷絲磨損的對(duì)轉(zhuǎn)軸間刷式密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)子(1)、外側(cè)轉(zhuǎn)子(2)、刷絲束(3)、刷絲束固定件和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，其中，所述刷絲束(3)沿所述內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)子(1)的周向由多個(gè)刷絲束單元組成，所述刷絲束固定件沿所述內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)子(1)的周向由多個(gè)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(duì)應(yīng)，所述刷絲束單元的中部繞設(shè)于轉(zhuǎn)軸上并通過(guò)所述刷絲束固定件單元夾緊固定，所述內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)子(1)的外側(cè)沿其周向設(shè)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(nèi)且能夠在所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下在所述安裝槽內(nèi)旋轉(zhuǎn)，初始安裝狀態(tài)時(shí)，所述刷絲束(3)所在的平面與所述內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)子(1)的軸向垂直且所述刷絲束(3)的端部與所述外側(cè)轉(zhuǎn)子(2)過(guò)盈配合。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述可主動(dòng)減少刷絲磨損的對(duì)轉(zhuǎn)軸間刷式密封結(jié)構(gòu)，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(guò)渡連接段(43)，其中，所述過(guò)渡連接段(43)的截面為開(kāi)口的圓形，所述開(kāi)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(quán)利要求2所述可主動(dòng)減少刷絲磨損的對(duì)轉(zhuǎn)軸間刷式密封結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述安裝槽與所述過(guò)渡連接段(43)適配，所述過(guò)渡連接段(43)限位安裝于所述安裝槽內(nèi)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述可主動(dòng)減少刷絲磨損的對(duì)轉(zhuǎn)軸間刷式密封結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)與所述刷絲束固定件單元一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括第一驅(qū)動(dòng)齒輪(51)和齒條(52)，所述齒條(52)分別與所述第一驅(qū)動(dòng)齒輪(51)及所述過(guò)渡連接段(43)的外周嚙合，用于在所述在第一驅(qū)動(dòng)齒輪(51)的帶動(dòng)下調(diào)整所述刷絲束固定件單元的旋轉(zhuǎn)角度。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述可主動(dòng)減少刷絲磨損的對(duì)轉(zhuǎn)軸間刷式密封結(jié)構(gòu)，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)，所述內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)子(1)上設(shè)置有與所述弧形支撐件(6)一一對(duì)應(yīng)的弧形槽(11)，所述弧形支撐件(6)配合插設(shè)于所述弧形槽(11)內(nèi)且可在第二驅(qū)動(dòng)齒輪(7)的帶動(dòng)下與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)同步調(diào)整刷絲束固定件單元的旋轉(zhuǎn)角度。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種可主動(dòng)減少刷絲磨損的對(duì)轉(zhuǎn)軸間刷式密封結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)子、外側(cè)轉(zhuǎn)子、刷絲束、刷絲束固定件和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，其中，所述刷絲束沿所述內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)子的周向由多個(gè)刷絲束單元組成，所述刷絲束固定件沿所述內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)子的周向由多個(gè)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(duì)應(yīng)，所述刷絲束單元通過(guò)所述刷絲束固定件單元夾緊固定，所述刷絲束固定件單元配合安裝于內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)子上且能夠在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而改變刷絲束整體長(zhǎng)度在轉(zhuǎn)子徑向方向上的分量，減少刷絲與外側(cè)轉(zhuǎn)子的接觸、減少刷絲磨損，延長(zhǎng)刷式密封的使用壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：孫丹,楊藝瀟,陳鑫義,吳新洲,宋志豪,任國(guó)哲
受保護(hù)的技術(shù)使用者：沈陽(yáng)航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/12