[实用新型]应用于叶片式密封的叶片元件及其包含它的叶片式密封

说明书

技术领域

本实用新型涉及应用于叶片式密封的叶片元件及包含它的低磨损叶片式密封，适用于各种旋转机械。 

背景技术

密封技术在现代工业生产和科学技术发展中具有十分重要的作用。无论是提高科学技术发展和工业生产技术水平，还是在技术改造和设备改造与更新方面，密封技术都占据着重要的地位和承担着重要角色，尤其应用于汽轮机、燃气轮机、飞机发动机等设备上的高速动密封更为重要，不仅对其效率而且对其功能都有重要影响。 

传统上，这些旋转机械上应用迷宫密封或/和刷式密封。迷宫密封是一种非接触式密封，密封性能稳定，寿命一般不受限制。为了减少泄漏，刷式密封常常被应用在某些关键部位，因为刷式密封是一种接触式密封，与转子碰磨时可柔性退让，柔性越大，接触碰磨造成的磨损越小。 

然而，刷式密封为追求柔性，刷丝一般采用直径0.05～0.15mm的细金属丝，这使得刷式密封轴向承压能力很低。理论上，增大刷丝直径可提高刷式密封轴向承压能力，但需以牺牲径向柔性为代价。因此，可以理解为，刷丝直径的选取是在提供足够大的轴向承压能力和较高的径向柔性之间折衷。 

为了避免刷式密封公知的缺点，申请人在已授权的专利《叶片式密封装置》(公开号CN203258068U)中提及一种叶片式密封，具有与刷式密封同等的径向柔性，又能大幅提高轴向承压能力。虽然刷式密封可使用背板来增强轴向的刚性，但依旧无法应用在高压差工况下，高压差下刷式密封存在“压力闭合效应”、“刚化效应”、“迟滞效应”以及刷丝沿轴向折断等问题。上述刷式密封存在的问题，已公开的叶片式密封技术均可解决。 

叶片式密封也是一种接触式密封，接触必然引起磨损，尽管这种磨损相对传统迷宫密封而言是极低的。已公开的叶片式密封的叶片元件是大体呈矩形的金属薄片，金属薄片越宽，碰磨时反作用在转子上的不平衡力越大，金属薄片变窄，金属薄片间的泄漏又会增大。因此，在满足一定密封性能的基础上，寻找一种减小碰磨造成的不平衡力、减少磨损的技 术方案尤为重要。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供应用于叶片式密封的叶片元件及包含它的低磨损叶片式密封，属于一种柔性密封，一旦与转子碰磨可弹性退让，能够获得稳定而高效的密封性能。 

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是： 

应用于叶片式密封的叶片元件，为薄片状，其长度方向上，一端为固定端，另一端为自由端，固定端与自由端中间的部分为中间段，自由端的宽度大于中间段宽度。 

上述叶片元件固定端宽度与自由端和中间段宽度的相对大小不限定。上述叶片元件沿长度方向依次为自由端、中间段和固定端，叶片元件优选用金属薄片制作。采用上述叶片元件，与近似长方形且宽度与上述自由端宽度一致的叶片元件的叶片式密封相比，密封性能和稳定性相当，但其径向柔性大大增强，可大幅减少磨损。 

上述叶片式密封的叶片元件，厚度为0.05～0.3mm，长度为10～30mm。这样可同时保证叶片元件的退让柔性和稳定性，同时保证其密封效果。 

优选，中间段与自由端呈L型或中间段与自由端呈倒T型。这样可进一步确保叶片元件的退让柔性和稳定性。 

自由端与中间段采用圆弧过渡。这样可降低应力集中，延长叶片式密封的使用寿命。 

作为另一种改进，中间段与自由端平滑过渡，从中间段到自由端端部的方向，宽度逐渐增宽。 

中间段最小宽度为0.5～3mm，自由端端部最大宽度比中间段最小宽度宽0.1～5mm。这样能更进一步保证叶片元件的退让柔性和稳定性。 

包含上述应用于叶片式密封的叶片元件的低磨损叶片式密封，还包括间隔片和背板；背板设置在叶片元件沿密封气流方向的下游；叶片元件有一片以上，叶片元件一端为固定端，另一端为自由端，间隔片相间在叶片元件的固定端之间。 

上述叶片元件指叶片式密封的叶片元件，叶片元件与间隔片之间优选采用焊接方式连接固定。上述背板设置在叶片元件沿密封气流方向的下游，起到支撑叶片元件和减少叶片元件间泄漏的的作用。加工制作时，根据是否需要叶片元件在工作条件下自动改变间隙，决定背板与叶片元件之间是否设置间隙，但无论设置间隙与否，均需保证长期工作状态下叶片元件至少与背板边缘相抵靠。 

上述间隔片设置在叶片元件固定端，其作用之一是便于叶片元件定位和固定。沿着叶 片元件长度方向，上述间隔片长度小于叶片元件长度，优选，叶片元件长度为10～30mm，间隔片长度为2～6mm。 

叶片元件的自由端伸出背板0.3～5mm。这样能进一步保证叶片元件的退让柔性和密封性能。