[发明专利]一种可调式磁阻尼抑颤刷式密封结构

说明书

本发明公开了一种可调式磁阻尼抑颤刷式密封结构，包括：沿转子轴向依次设置的前挡板、刷丝束、后挡板和转子圆盘，其中，前挡板与后挡板通过熔焊区连接，刷丝束的根部固定在熔焊区上，端部与转子贴合，后挡板包括与熔焊区连接的固定座和与固定座铰接的永磁铁挡板，转子圆盘与永磁铁挡板的相对侧通过固定于转子圆盘上的调节螺钉和固定螺钉连接有与永磁铁挡板极性相同的永磁铁配合板，永磁铁挡板和永磁铁配合板均由多块钕铁硼永磁铁沿转子的周向阵列而成。该可调式磁阻尼抑颤刷式密封结构能够抑制刷丝颤振及刷丝与后挡板之间由于摩擦力而导致的“刚化效应”及“滞后效应”，减弱刷丝和转子表面的磨损，抑制颤振，提高密封性能，延长使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种应用于旋转机械中的动密封结构，尤其涉及一种可调式磁阻尼抑颤刷式密封结构。

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，并且是一种柔性接触式动密封技术，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轴形成柔性接触，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。

刷式密封由前挡板、后挡板及夹装在两者之间紧密排列的刷丝束组成，刷式密封依靠上述排列整齐、紧密的刷丝与转子相贴合来隔断下游气体并对上游气体的泄漏造成阻碍从而达到密封的效果，其流场特性与密封机理如下：刷子中刷丝间隙是不均匀的，不均匀性使得均匀的来流进入刷丝束中就变得不均匀，并且从密集的刷丝束区域向疏松的刷丝束区域偏流，这些偏流在刷丝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，密封腔内的流场变得非常复杂。当射流遇到前面紧密的刷丝束时，就会改变运动方向而变成和主流方向垂直的横向流，正由于刷丝束破坏流动而确保流动的不均匀性，使流体产生了自密封效应，横向流动有效的促进自密封效应的产生，使横流过刷子的总压降增大从而减少密封的泄漏。

研究表明，传统刷式密封在受到刷丝束上下游较高气体压差的作用下，刷丝发生轴向弯曲紧贴后挡板，刷丝与后挡板之间的摩擦力阻碍刷丝及时变形，从而刷丝不能及时跟随转子的升速或者涡动偏心增大等运动状态进行变形，出现刷丝刚化效应。刚化效应会引起刷丝和转子跑道的加速磨损，降低刷式密封的密封性能，缩短使用寿命。另外随着转子降速或者恢复到较小涡动偏心位置时，刷丝与后挡板之间的摩擦力又阻碍刷丝不能立即复原，刷丝出现悬挂，出现刷丝滞后效应。

因此，如何对现有的刷式密封结构进行改进，以抑制刷丝颤振及刷丝与后挡板之间由于摩擦力而导致的“刚化效应”及“滞后效应”，减弱刷丝和转子表面的磨损，抑制颤振，提高刷式密封结构的密封性能，延长刷式密封结构的使用寿命，成为人们亟待解决的问题。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种可调式磁阻尼抑颤刷式密封结构，以解决现有刷式密封结构容易产生“刚化效应”、“滞后效应”和颤振现象、刷丝和转子表面的磨损严重、使用寿命短等问题。

本发明提供的技术方案是：一种可调式磁阻尼抑颤刷式密封结构，包括：沿转子轴向依次设置的前挡板、刷丝束、后挡板和转子圆盘，其中，前挡板与后挡板通过熔焊区连接，刷丝束的根部固定在熔焊区上，端部与转子贴合，后挡板包括与熔焊区连接的固定座和与固定座铰接的永磁铁挡板，转子圆盘固定于转子上，转子圆盘与永磁铁挡板的相对侧通过固定于转子圆盘上的调节螺钉和固定螺钉连接有与永磁铁挡板极性相同的永磁铁配合板，其中，永磁铁挡板和永磁铁配合板均由多块钕铁硼永磁铁沿转子的周向阵列而成。

优选，固定座的截面呈倒L型，永磁铁挡板铰接于固定座的下顶面，固定座与永磁铁挡板相对的外侧面固定连接有C型环，永磁铁挡板上设置有与C型环配合的凹槽。

进一步优选，C型环的开口朝向转子设置。

进一步优选，构成永磁铁挡板和永磁铁配合板的相邻钕铁硼永磁铁的端部相互重叠。