一种迷宫组合式多级刷式密封结构.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115199756A(43)申请公布日2022.10.18(21)申请号202210812235.5(22)申请日2022.07.11(71)申请人中国科学院工程热物理研究所地址100190北京市海淀区北四环西路11号(72)发明人马英群赵庆军赵巍刘宾宾项效镕隋秀明(74)专利代理机构北京锺维联合知识产权代理有限公司11579专利代理师原春香(51)Int.Cl.F16J15/447(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图1页(54)发明名称一种迷宫组合式多级刷式密封结构(57)摘要本发明公开了一种迷宫组合式多级刷式密封结构，尤其涉及一种兆帕级超高压差封严环境的利用单级刷式密封和迷宫密封灵活优化搭配组合实现满足超高压差封严需求的高可靠性和高寿命迷宫组合式多级刷式密封结构，可广泛应用于涡轮基组合循环发动机、火箭基组合循环发动机、空气涡轮火箭组合动力发动机、航空发动机、燃气涡轮或汽轮机等叶轮旋转机械的空气系统、轮缘封严以及轴承腔封严。CN115199756ACN115199756A权利要求书1/2页1.一种迷宫组合式多级刷式密封结构，包括一安装套筒以及沿轴向排列设置在所述安装套筒内的多个密封件，所述密封件包括若干级刷式密封单元、若干迷宫封严环、一定距环和一压紧螺母，其特征在于，所述安装套筒，整体为一中空圆柱筒体，包括一位于上游高压侧的前端、一位于下游低压侧的后端、以及位于所述前端与后端之间的主体安装段，所述安装套筒的后端内壁设有一沿径向向内延伸的环形挡板，所述压紧螺母固定设置在所述安装套筒的前端；每一级所述刷式密封单元的结构相同，均包括一环形前挡板、一环形后挡板以及一夹持在所述前挡板与后挡板之间的环形刷丝束，所述前挡板、后挡板、刷丝束的外径均与所述安装套筒的内径相同，所述前挡板的内径大于所述后挡板，所述后挡板的内径大于所述刷丝束，使得所述刷丝束在内径方向伸出于所述后挡板；所述前挡板、后挡板、刷丝束相互贴合布置，三者贴合布置后，至少在临近外径处三者固定连接形成为一整体；所述迷宫封严环，其外径与所述安装套筒的内径相同，其内径基本与所述后挡板的内径相同，其内壁面上设有至少一向内径方向伸出的环形倾斜篦齿，其前端面上设有若干环形斜向迷宫封严槽，所述倾斜篦齿朝向上游高压前侧倾斜，所述迷宫封严槽朝向内径方向倾斜；若干级所述刷式密封单元沿轴向间隔排列设置在所述安装套筒的主体安装段内，相邻两级所述刷式密封单元之间至少设置一所述迷宫封严环，且各相邻两级所述刷式密封单元之间设置的迷宫封严环数量不同；第一级刷式密封单元临近所述安装套筒的前端安装，最后一级刷式密封单元设置在所述安装套筒的后端，且最后一级刷式密封单元的后挡板的后端面顶抵在所述安装套筒后端内壁的环形挡板上，所述压紧螺母通过所述定距环压抵在第一级刷式密封单元的前挡板的前端面上，使得各级刷式密封单元、迷宫封严环压紧布置在所述安装套筒内。2.根据权利要求1所述的迷宫组合式多级刷式密封结构，其特征在于，所述安装套筒的内壁上设有多条沿轴向排列的弧形凹槽，使得所述安装套筒内相邻两密封件的配合面间的径向泄漏流产生流动阻力，从而减小和抑制该泄漏流。3.根据权利要求1所述的迷宫组合式多级刷式密封结构，其特征在于，所述安装套筒的前端内壁设有内螺纹，所述压紧螺母的侧壁上设有外螺纹，所述压紧螺母通过其侧壁上的外螺纹固定设置在所述安装套筒前端的内螺纹上，并通过所述定距环传递压紧力，将所述安装套筒内的各密封件压紧配合安装，以降低和抑制大压差下相邻两密封件配合面间的径向泄漏流。4.根据权利要求1所述的迷宫组合式多级刷式密封结构，其特征在于，相邻两级刷式密封单元之间的迷宫封严环的数量从上游高压侧至下游低压侧依次增多。5.根据权利要求1所述的迷宫组合式多级刷式密封结构，其特征在于，各所述刷式密封单元中，所述前挡板、后挡板、刷丝束在外径处通过焊接固定为整体。6.根据权利要求1所述的迷宫组合式多级刷式密封结构，其特征在于，所述迷宫封严环前端面上的各所述斜向迷宫封严槽朝向内径方向倾斜45°左右。7.根据权利要求1所述的迷宫组合式多级刷式密封结构，其特征在于，各所述刷式密封单元中，所述后挡板的前端面上临近其内径处形成一环形凹槽，用以减小所述刷丝束与后挡板之间的接触面积，降低刷丝与挡板间的摩擦力，提高刷丝随动性和降低刷丝迟滞效应。2CN115199756A权利要求书2/2页8.根据权利要求1所述的迷宫组合式多级刷式密封结构，其特征在于，各所述刷式密封单元中，所述后挡板的后端面上临近其内径处形成一向后突出的第一环形凸起，所述环形凹槽在径向上位于所述第一环形凸起的内径与外径之间；所述迷宫封严环的后端面上临近其内径处形成一向后突出的第二环形凸起，且所述迷宫封严环前端面上的各