刷式密封

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同义词 brush seal一般指刷式密封
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中文名
刷式密封
外文名
Brush Seal
地    位
现代先进透平机械发展的关键技术
最初应用于
航空事业——飞机发动机
优势主要体现
动密封的工况

刷式密封刷式密封

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1、是现代先进透平机械发展的关键技术之一,最初应用于航空事业——飞机发动机。
2、优势主要体现在动密封的工况,由于刷式密封与转动部件的接触面是由120根每平方毫米的金属丝组成,同时这些刷丝与转动部件有一定的倾斜角度,这种设计使得这些刷丝起到了无数个小弹簧的作用,有效的避免了因直接长时间高频率与转动部件碰磨后而导致密封件与转动部件之间密封间隙永久性增大。
3、现在国内火电厂不少采用了此种密封,给我国的节能降耗提供了一条安全便捷,成本低廉的途径。
刷式密封是近年发展起来的一种高效阻尼密封,其泄漏量是梳齿迷宫密封的1/5-1/10,并允许动静之间瞬态严重不同心而保持密封能力不变,既提高了机组效率又改善了转子的稳定性,是现代先进透平机械发展的关键技术之一,已经应用于航空发动机、工业燃气轮机和汽轮机等叶轮机械。在航空领域,应用刷式密封是提高航空发动机性能的重要手段,GE、西门子等世界各大透平公司的技术创新与发展中,都把刷式密封技术研究作为其中的重要内容一。

刷式密封产品特色

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刷式密封最早应用于航空发动机上,后有GE公司运用在工业燃气式汽轮机上,应用效果显著。90年代传入国内,开始在运用在燃气轮机上。
刷式汽封的结构图 刷式汽封的结构图
刷式密封的结构 刷式密封的结构
刷式密封一般用于动静件间的气体介质密封,在液体或粉尘等密封方面,效果也十分明显。刷式密封的刷毛相对轴的旋转方向按一定倾斜角度规则排列,以减少刷毛的磨损,使刷毛更容易适应转子的制造误差和热变形等,并在转子瞬间大幅径向位移后迅速弹回,保持密封间隙不变。和刷毛自由端接触的轴表面一般喷涂一层耐磨材料,以防止工作时刷毛划伤轴径,同时可减少刷毛的摩擦损耗。
刷式密封的刷丝主要采用钴基高温合金,具有低脆性、高韧性、保证运行过程中不折断,而高性能的焊接工艺保证刷丝的不脱落,优化的刷毛束厚度及高度保证高性能的封严性,刷丝材料和涂层材料的合理组合保证密封稳定、安全的运行 刷式密封是取代传统的迷宫密封的理想选择,它是一种接触式的具有适应性的密封, 可全部或部分消除迷宫密封的寄生泄漏,同时允许转子在有一定的偏差的状态下工作,是可以做到零间隙的柔性密封。
刷式密封内流动形态与迷宫式密封有较大的区别,由于刷丝束的多孔介质特性,从迷宫式泄漏的射流直接撞击到刷丝束上,一部分经过多孔介质刷丝束渗流过进入下一个腔室,另一部分形成回流在腔室内构成一个较大的旋涡流,将泄漏射流的动能转化为热能。泄漏流经过刷丝束后的压力下降大于经过迷宫齿时的情况,由此刷丝束可以有效地阻止泄漏流,提高密封效果。 刷式密封使介质泄漏主要发生在密集排列的细金属丝之间形成的微小缝隙中,由于刷子中刷丝间空隙的不均匀性作用,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和主流方向垂直的横向流(刷式汽封气体流动形式)。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,横向流动代替向前流动显然对流体自密封起了重要贡献,它能使横流过刷子的总压降增大从而减少汽封的泄漏量。因此,刷式密封的泄漏特点为,由于压比的增大,刷子中刷丝的密度增加,刷丝之间的空隙减少而使有效的泄漏面积减少,同时使泄漏流动的阻力增大,从而使泄漏随压比增加的梯度降低.
刷握式密封由前面板、后面板和夹于两者之间的高度密集合金细金属丝组成的刷子组成,刷子沿转子旋转反向有一定倾角,这样一来,顺从的毛刷能倾斜以吸收转子径向偏移,并且很容易恢复闭合状态,在短时期与轴过盈接触后,不会象迷宫密封和蜂窝密封一样,出现永久性的性能损失。
在原有汽封基础上,加装一圈刷式密封条,此刷封条代替原来的高齿,高度要比原高齿要高,因减小了汽封间隙,从而减少了漏气,其刷封部分的刷丝是顺着转子旋转方向排列一圈耐高温的钴基合金丝(含钴超过50%),可以耐1200摄氏度以上的高温不变形,运行时,散开的刷丝束类似于防护林的风阻效果,起到密封效果,并且可以适应转子的瞬态跳动,恢复原有的汽封间隙,能长期保证使用效果。因为刷丝有弹性,也不会对机组振动造成大的影响。不受位置及压力的影响,应用范围较广,节能效果较明显。
刷式密封介质泄漏主要发生在密集排列的细金属丝之间形成的微小缝隙中,由于刷子中刷丝间空隙的不均匀性作用,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和主流方向垂直的横向流(见图1,刷式汽封气体流动形式)。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,横向流动代替向前流动显然对流体自密封起了重要贡献,它能使横流过刷子的总压降增大从而减少汽封的泄露量。随着压比的增大,刷子中刷丝的密度增加,刷丝之间的空隙减少而使有效的泄漏面积减少,同时使泄漏流动的阻力增大,从而使泄漏随压比增加的梯度降低。
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