刷式密封

摘要： 刷式密封能够提升各类透平机械的性能,近年来航空发动机对刷式密封提出了更高的工作温度要求。为研究高温条件下跑道对刷丝尖端的磨损作用,针对性地研制基于电磁加热原理的刷式密封高温磨损试验设备,并成功完成GH5605材料的刷封试样与转子跑道之间的高温高速磨损试验,试验温度达到700°C,试验线速度达到100 m/s。为研究刷丝柱面的高温摩擦磨损行为,基于SRV摩擦磨损试验机开展刷丝柱面模拟磨损试验。研究结果表明:刷丝尖端与跑道耐磨涂层之间的磨损机理以磨粒磨损为主,随着跑道温度升高,刷丝尖端附着的氧化物增加,并可使刷丝柱面产生粗糙氧化层;温度对刷丝柱面的磨损行为有显著影响,常温条件下刷丝柱面呈现出显著的黏着磨损特征,在300°C和700°C的试验温度条件下,氧化现象削弱了刷丝柱面的黏着磨损作用,并使其摩擦因数和磨损速率降低。研究结果揭示了刷式密封的磨损机理及高温条件对其磨损行为的影响,可为提升刷式密封的磨损性能提供理论指导。

摘要： 间隙流动对泵喷推进器的水动力性能及流激振动特性具有重要影响。针对刷式密封无间隙泵喷推进器的设计和性能开展研究,采用各向异性多孔介质模型表征刷式密封,建立了刷丝束双向流固耦合模型与含多孔介质的泵喷推进器敞水计算流体力学模型。根据流固耦合仿真试验确定多孔介质模型控制方程动力源项中的阻力系数,利用正交试验优化了刷式密封的结构参数,计算了优化后的刷式密封无间隙泵喷推进器的水动力性能。通过与空泡水筒试验结果对比分析可知,相比于理想无间隙泵喷计算模型,采用多孔介质可以将扭矩计算精度提高4%。基于验证的多孔介质数值模型,开展非定常计算,获得刷式密封无间隙泵喷推进器的激励力特性,结果表明,刷式密封无间隙泵喷推进器的轴向推力脉动频谱与扭矩频谱在叶频及倍叶频处下降一个数量级。

摘要： 刷式密封在密封过程中会产生的大量摩擦热,影响到其密封性能,针对这一问题,采用数值分析的方法,研究了进出口静压比与背板结构对刷式密封传热特性的影响规律.首先,采用ANSYS软件建立了刷式密封的三维切片热分析模型,通过与实验数据对比验证了该模型的合理性;然后,研究了进出口静压比对刷式密封泄漏量以及刷式密封最高温度的影响,分析了刷式密封的压力场与流场分布情况;最后,在热分析基础上,对刷式密封温度场的分布情况进行了模拟分析,通过改变背板平衡腔的腔体形状、背板平衡腔体深度和下游保护高度,研究了背板结构对刷式密封温度场的影响规律.研究结果表明:随着进出口静压比的增加,刷式密封泄漏量以及刷式密封最高温度变化趋势逐渐变缓;平衡腔的腔体形状改变对刷式密封最高温度的影响有限;刷式密封最高温度随平衡腔体深度的增大而下降,下降趋势变缓;当下游保护高度低于1.2 mm时,随着下游保护高度的减小,最高温度出现的位置由末排刷丝尖端向前排转移,其数值大小呈指数规律上升.

摘要： 为准确预测刷式密封的泄漏流动以及阻力特性,提出了将多块结构化网格以及动网格技术应用于刷式密封的三维叉排管束模型.多块结构化网格的使用保证了刷丝束流体域与腔室间无需设置交界面,消除了因交界面的存在引起的插值误差.动网格技术能够实现刷丝束的整体轴向压紧.数值模拟得到的刷式密封泄漏量与实验数据吻合良好,验证了数值方法的可靠性.研究了进出口总静压比(1.5,2.5,3.5)、密封间隙(0,0.1,0.2 mm)以及轴向截距减小量(0～0.005 mm)对刷式密封泄漏流动和阻力特性的影响规律,结果表明:轴向截距减小量的增大对于接触式刷式密封的泄漏量相对变化率具有支配作用;随着密封间隙的增大,轴向截距减小量的增大对间隙刷式密封的泄漏量相对变化率的影响逐渐减弱;具有间隙的刷式密封的流动阻力参数欧拉数远小于接触式刷式密封;密封间隙使得刷式密封泄漏流的压力能有效地转换为动能,增大了刷式密封的泄漏量.文中发展的三维叉排管束计算模型可为刷式密封封严机理和多场耦合分析提供技术手段.

摘要： 刷式密封刷丝运动变形引起的泄漏损失、刷丝断裂等问题较为突出.本文分析刷式密封刷丝运动变形理论模型,设计搭建刷式密封刷丝变形与振动特性观测实验装置,设计加工了3种周向倾角的低滞后型刷式密封实验件,实验观测并研究刷式密封刷丝轴向变形特性,刷丝吹下效应、刷丝分层和刷丝振动特性,揭示刷式密封刷丝运动状态.研究结果表明,在进出口压比1.5～4工况下,刷式密封刷丝自由端轴向变形量随着压比的增大而近似线性增加,周向倾角对刷丝轴向变形影响不大.刷式密封前排刷丝吹下效应明显强于后排刷丝,随着周向倾角的增大,刷式密封刷丝吹下效应逐渐减弱,在本文研究工况下,周向倾角为50°、55°和60°的刷式密封刷丝最大吹下量分别为0.60、0.45和0.34 mm.刷式密封刷丝产生分层现象的主要原因是在气流力的作用下,刷丝束轴向产生变形,刷丝束自由端在不相等的转子表面轴向摩擦力作用下,刷丝束进一步产生不同步的变形量,导致刷丝束出现间隙进而形成刷丝分层现象.刷丝振动主要发生在刷丝密度相对松散的区域,且随着压比的增大而增强,刷丝自由端位移随时间呈振荡变化,其在轴向的振幅大于周向的振幅.

摘要： 以叉排管束模型刷丝束的二维截面建立数值计算模型,采用计算流体力学分别在瞬态和稳态下对流场进行数值模拟.分析了刷式密封中压差、轴向排数以及管距对绕流阻力特性的影响.研究结果表明:当压差在0.1～0.5 MPa变化,前14排刷丝阻力逐渐增大,最大值为12 N,第15排刷丝增大至30 N.在0.5 MPa的压差情况下,其管距增大0.5 mm,总阻力增大100 N.随着轴向排数的增加,刷丝绕流阻力减小且减小幅度逐渐降低.瞬态下,前14排刷丝绕流阻力增长幅度在0～0.005之间,第15排刷丝跳变至0.025～0.07之间,这样容易对刷丝根部焊接处造成疲劳破坏.

摘要： 航空设备技术在日益成熟的过程中,航空发动机的工作环境也愈加复杂,这对航空发动机密封结构的性能提出了较高要求。密封技术的应用能够防止发动机出现泄漏的情况,目前常用的密封技术种类比较多,如石墨圆周密封技术、刷式密封技术、气膜密封技术和新型密封技术等,每种技术都有其各自的优点和不足,本文主要对这几种常用的密封技术进行了介绍,望可以航空发动机密封工作的开展提供参考。

摘要： 将刷式密封区域视为多孔介质,建立刷式密封CFD数值分析模型;结合FLUENT软件,通过求解Non-Darcian多孔介质模型的能量方程和(RANS)完全雷诺平均方程的方法,对影响刷式密封泄漏流动规律的一些物理量,比如刷式密封栅栏高度、间隙大小、压比和刷丝束宽度等进行了相关模拟研究;推导并验证了文中所应用的多孔介质阻尼系数.结果表明:在相同压比情况下,栅栏高度越低,泄漏量越大.刷式密封泄漏量会伴随压比变化呈线性变化.对于相同的栅栏高度,随着压比的增加,泄漏量均呈直线上升.

摘要： 刷式密封是旋转机械的关键部件,由其引起的泄漏损失直接影响旋转机械的工作效率.本文首先理论分析刷式密封的流固耦合特性,应用双向流固耦合与动网格技术,建立考虑刷丝变形的刷式密封瞬态三维流固耦合求解模型.在验证流固耦合求解模型准确性的基础上,分析刷式密封的泄漏流动特性,研究刷式密封几何参数等因素对其泄漏特性的影响规律.研究结果表明,在进出口压比较小时,考虑/未考虑刷丝变形的泄漏量相差较小,随着进出口压比的增大,二者差值逐渐增大,考虑刷丝变形的流固耦合模型更准确反映刷式密封的泄漏流动特性;刷式密封泄漏系数随着后挡板保护高度、刷丝间隙的增大而增加;随着刷丝束与后挡板轴向间隙的增大,泄漏系数先增加,然后增大趋势减缓;随着刷丝直径的增大,泄漏系数先降低,然后趋于稳定.随着刷丝排数的增加,泄漏系数先迅速下降,然后下降速度趋缓;本文研究结果为刷式密封结构设计提供理论依据.

摘要： 本文研究对象为刷式密封,刷式密封是一种新型的动密封方式,密封性能较同等级迷宫密封更为优异.目前流体机械研究领域对刷式密封性能的分析较为主流的模型为多孔介质模型,但是多孔介质模型并没有考虑到刷丝变形对流场及泄漏的影响.本文提出一种多孔介质模型和流固耦合模型相结合的数值分析方法,通过建立局部简化刷丝模型得到的刷丝变形量与多孔介质模型模拟出的边界条件相互迭代分析,更为精确的得出在考虑到刷丝变形时的刷式密封泄漏量大小,进而对工业实践做出一定的理论指导.

摘要： 介绍了刷式密封的结构,描述了其与传统迷宫密封相比的优点,综述其技术应用和理论研究现状,展望了其发展前景.

摘要： 采用计算流体动力学的方法,对五种后夹板结构的刷式密封流动换热过程进行数值模拟,求解了基于Non-Darcian多孔介质模型的Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程和能量方程,研究五种后夹板结构对刷式密封泄漏特性和温度分布的影响规律.结果表明,在后夹板上设置开槽对泄漏量的减少没有益处,其中与下游腔室相连的开槽会导致泄漏量的大幅增加;开槽区域能形成恒压区,能够在一定程度上减少刷丝悬挂和钢化效应,实现对刷式密封压力场的控制;五种结构的最高温度都发生在刷丝和转子的接触面上,虽然与下游腔室相连的开槽结构会增大泄漏量,但对刷丝束顶端温度的降低并未起到显著作用.

摘要： 本文概述了刷式密封的特点,重点从结构特征、数学模型、密封原理和应用领域等方面对刷式密封进行了详细的介绍,为汽轮机节能减排提供参考.

摘要： 采用计算流体动力学与有限元分析的方法，建立刷式密封的流动与换热CFD 模型和非线性接触 FEM 模型，数值研究压差和转速对刷式密封的接触力、温度分布和刷丝的最高温度的影响规律。结果表明，刷丝在气动力作用下发生轴向弯曲，末排刷丝与后夹板之间形成一个间隙；刷丝与转轴法向接触力和摩擦力随压差增大呈线性增加；刷丝的最高温度随压差增大呈现先增大后减小的趋势，每种转速下都存在一个临界压差使最高温度达到最大值。临界压差会随着转速升高而增大；最高温度会随着转速的升高而显著增大。

摘要： 采用非线性接触模型和Non-Darcian 多孔介质模型建立刷式密封流固耦合传热模型，研究压差和干涉量对刷式密封接触力和传热特性的影响规律。研究结果表明，在干涉量一定时，刷丝与转轴法向接触力和摩擦力随压差增大呈线性增加；在压差一定时，刷丝与转轴法向接触力和摩擦力会随着干涉量增大而略微增大。在压差一定时，最高温度随干涉量增加而小幅上升；在干涉量一定时，最高温度随压差增大而显著升高，但最高温度的上升趋势随压差增大而减缓。

摘要： 介绍了刷式密封的结构特点和应用发展状况,研究了刷式密封的基本结构,分析了刷式密封的数学模型和密封机理,给出了刷式密封自国内外的应用情况,结合江苏协联热电集团有限公司汽机组改造案例,分析了刷式密封设计过程中的参数选择及应注意的问题.最后分析了刷式密封技术的经济效益,总结出刷式密封技术在未来的发展中具有重大的研究价值和工程应用价值. 刷式密封是一种柔性接触式密封技术，能够适应转子的瞬间径向变形或偏心运动，同时增加了转子振动阻力，故而有利于改善转子的稳定性。刷式密封主要由前挡板、后挡板和夹装于两者之间密集排列的刷毛组成，刷毛沿转子旋转方向有一定倾角，以减少刷毛的磨损，使刷毛更容易适应转子热变形、制造误差等问题，并在轴瞬间大幅径向位移后，如喘振、过临界转速等，刷毛可弹回，保持密封间隙不变，当刷毛与轴过盈配合后，不会出现永久性的密封性能损失，上游高压流体经过刷封后，下游为低压，后挡板增强了刷丝束的刚性能力，在设计中如果后挡板设计不当或强度不够极易使刷毛变形，造成密封失效，刷毛自由端与轴表面接触，另一端焊接在圆环上。

摘要： 介绍了刷式密封的结构特点和应用发展状况,研究了刷式密封的基本结构,分析了刷式密封的数学模型和密封机理,给出了刷式密封自国内外的应用情况,结合江苏协联热电集团有限公司汽机组改造案例,分析了刷式密封设计过程中的参数选择及应注意的问题。在改造过程中，将第二个高齿改造成刷封结构，根据汽封环内径和轴径设计刷封间隙和刷封高度，为获得良好的密封效果，在刷丝直径、刷丝高度、自由段高度以及倾角选择、刷毛初始干涉量、前挡板及后挡板保护高度等方面重点设计。刷毛高度的选择：根据高齿内径和汽封环内径，初步确定刷封高度。H=（汽封环内径-长齿内径）/2=(346-331.8)/2=7.1，为保证安装间隙，以高齿为基准，如高齿的密封间隙为3mm，刷封的密封间隙为间隙设计，取初始间隙δ在0.15～0.2mm，则刷封间隙以长齿为基准后取高度h=(3-0.15～0.2)。试验表明刷毛高度过高时，对密封性能不利，设计刷丝高度h=10mm，刷毛倾角β一般取30°～60°，这里取倾角为45°。最后分析了刷式密封技术的经济效益,总结出刷式密封技术在未来的发展中具有重大的研究价值和工程应用价值.

摘要： 采用Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程和Non-Darcian 多孔介质模型研究了低迟滞刷式密封和常规刷式密封在不同径向间隙下的泄漏特性。研究结果表明:低迟滞刷式密封在导流板和减压槽的影响下,流动形态与常规刷式密封不同,低迟滞密封结构可有效降低刷丝束围栏区域轴向压力差,改善迟滞效应,使刷丝随动自适应性增加,增进刷式密封的工作性能.同时由于低迟滞刷式密封经刷丝束渗透进入下游腔室的泄漏流较常规刷式密封多,使得其总体泄漏量较常规刷式密封有所增加.

摘要： 提供分割型刷式密封装置、刷式密封片和分割型刷式密封装置的组装方法，能够使刷式密封片适用于曲率为容许范围内的被安装部。一种分割型刷式密封装置(10)，其具有：多个刷式密封片(30)，它们具有成束的线材(41)；以及被安装部件(20)，其在被安装部(21)上沿周向安装有所述多个刷式密封片，所述刷式密封片(30)具有将成束的线材(41)固定的圆弧状的板(51、52)，所述分割型刷式密封装置(10)具有强制地使所述板(51、52)接近所述被安装部(21)的曲率的施力构件(60)。

摘要： 本发明公开一种蒸汽密封装置(10)，包括一蒸汽进汽管(18)和一排汽涡管(20)，所述进汽管(18)和排汽管(20)沿轴向相互间隔开，并形成高压区域和低压区域。在所述这些区域之间设置一密封主体(35)，该密封主体(35)包括沿轴向相互间隔开的一对刷式密封件(42)。在这些刷式密封件中间具有一蜂窝式密封件(64)。所述复合刷式密封件/蜂窝式密封件的组合可以减小高压区域和低压区域之间的蒸汽泄漏，从而消除了所产生的热对转子造成损坏的可能性，同时还优化了密封泄漏的性能。

摘要： 提供分割型刷式密封装置、刷式密封片和分割型刷式密封装置的组装方法，能够使刷式密封片适用于曲率为容许范围内的被安装部。一种分割型刷式密封装置(10)，其具有：多个刷式密封片(30)，它们具有成束的线材(41)；以及被安装部件(20)，其在被安装部(21)上沿周向安装有所述多个刷式密封片，所述刷式密封片(30)具有将成束的线材(41)固定的圆弧状的板(51、52)，所述分割型刷式密封装置(10)具有强制地使所述板(51、52)接近所述被安装部(21)的曲率的施力构件(60)。

摘要： 本发明涉及一种涡轮机用环形刷式密封件和带环形刷式密封装置的涡轮机。所述用于涡轮机的环形刷式密封件具有支撑环和环形刷组，所述环形刷组从所述支撑环的内侧边缘向内伸出，并且在所述内侧边缘上以及在径向布置在内侧边缘之外的支撑位置上轴向地支撑在支撑环上，从而在所述内侧边缘和支撑位置之间受环形刷组和支撑环限定地形成环形的空腔，其中所述支撑环具有压力平衡开口，从而在装入到涡轮机中的环形刷式密封件上，当支撑环所属的环形刷式密封件的一侧上存在第一压力，并在环形刷式密封件的环形刷组所面对的另一侧上存在小于第一压力的第三压力时，则在空腔中产生处于第一压力和第三压力之间的第二压力。涡轮机具有由多个环形刷式密封件构成的环形刷式密封装置。

摘要： 本发明涉及一种利用刷丝变形减小实际间隙的弓形刷丝刷式密封结构，刷丝两端固定，刷丝可同周位安装或异周位安装，可与转子半径共线或成一定角度。刷丝具备一定干涉量，安装后具有预推力，用于克服偏心时摩擦力造成的刚化效应和滞后效应。气流可视为两股，一股气体靠近转子壁面沿轴向通过后挡板与转子之间的间隙行进，产生轴向气动力，刷丝前段固定和刷丝弹性力使刷丝不会过分变形，刷丝轴向的变形还可以产生闭合力。另一股气体沿静子壁面，遇到后挡板阻碍后沿后挡板壁面方向运动，产生径向闭合力和径向推力。异周位安装时可利用转子与静子的摩擦力产生辅助作用。通过以上方式，可以在密封装置中抑制刚化效应和滞后效应，减小实际漏气间隙。

摘要： 一种接触式刷式密封刷丝尖端温度测量方法，在刷式密封环的后夹板的端面上沿周向加工出若干通孔，将若干热电偶丝分别通过一个通孔插入刷丝束，并使热电偶丝前端的探头与刷丝尖端平齐，热电偶丝通过热电偶补偿导线经密封腔室引出，并连接于温度信号采集装置，待各探头温度值稳定时，记录温度数据，刷丝尖端的平均温度为各探头测试数据的平均值。利用本发明可监控刷丝顶端局部温度分布，进而为接触式刷式密封设计提供丰富的温度实验数据。

摘要： 本发明公开一种蒸汽密封装置(10)，包括一蒸汽进汽管(18)和一排汽涡管(20)，所述进汽管(18)和排汽管(20)沿轴向相互间隔开，并形成高压区域和低压区域。在所述这些区域之间设置一密封主体(35)，该密封主体(35)包括沿轴向相互间隔开的一对刷式密封件(42)。在这些刷式密封件中间具有一蜂窝式密封件(64)。所述复合刷式密封件/蜂窝式密封件的组合可以减小高压区域和低压区域之间的蒸汽泄漏，从而消除了所产生的热对转子造成损坏的可能性，同时还优化了密封泄漏的性能。

摘要： 本实用新型提供一种用于涡轮机的刷式密封件及刷式密封件组件。所述刷式密封件包括具有大体L形的丝的环形层，所述丝的环形层包括丝的轴向部分和丝的径向部分，其中丝的第一端部在径向部分的端部处并且面对涡轮机的旋转部件，并且丝的第二端部区域在丝的轴向部分的端部处并且紧固到涡轮机的静止部件。

摘要： 本实用新型公开了一种刷式密封加工用密封刷环焊接装置，包括底座，所述底座的顶部设置有组合模具，所述底座的顶部固定连接有机架，所述机架的顶部固定连接有电动缸，所述电动缸的活动端固定连接有安装框，所述安装框的内侧固定连接有导杆，所述导杆的输出轴贯穿安装框的底部后固定连接有框架；本实用新型中，通过组合模具对刷环进行定位装夹后，后启动电动缸，驱动框架向下移动，使焊枪的焊头对齐刷环的焊接处，再启动第二电机，利用双向螺杆与移动座的螺纹配合同时驱动两个焊枪反向移动，以使焊枪的枪头贴合刷环的焊接处，最后启动第一电机与焊枪，以使两个焊枪在转动过程中实现对刷环的圆周焊接，焊接效率高。

摘要： 本实用新型涉及一种迷宫密封‑靴衬刷式密封的复合密封，属于机械密封技术领域。本实用新型包括前挡板、后挡板、弹簧、弹性连接板、刷丝束、迷宫齿Ⅰ、迷宫齿Ⅱ、转子；刷丝束上端通过熔焊分别连接在前挡板、后挡板上，刷丝束上端与前挡板上部、后挡板上部焊接形成固定域，弹簧一端连接在前挡板的底部，弹性连接板安装连接在弹簧另一端上，刷丝束下端与弹性连接板接触，迷宫齿Ⅰ安装在前挡板侧部，迷宫齿Ⅱ安装在后挡板侧部，迷宫齿Ⅰ、迷宫齿Ⅱ内径与转子之间是非接触式结构。本实用新型装置重量轻、结构紧凑、轻巧耐用；加工工艺简单、制造方便、成本低廉；方便拆卸、易于维护。