蜂窩螺旋徑向刷式梳齒剖分密封的制作方法

技術領域：

本發明涉及密封技術領域，具體涉及一種蜂窩螺旋徑向刷式梳齒剖分密封。

背景技術：
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目前，在燃氣輪機、汽輪機、壓縮機和渦輪泵等葉輪機械設備中，最常見的密封是梳齒密封，然而梳齒密封間隙流體激振是燃氣輪機、汽輪機、離心壓縮機等葉輪機械普遍存在而不易解決的問題。特別是隨著葉輪機械向著高效、穩定、大功率方向的發展，傳統梳齒密封間隙流體激振的危害日益突出。降低密封間隙的泄漏量，抑制密封間隙的流體激振，確保機組運行的穩定性，已成為現代葉輪機械發展的關鍵技術之一。

在工程實踐中，蜂窩密封可有效降低激振，但當被密封的氣體含塵量很高時，蜂窩會很快被填滿從而失去密封效果。且常見的蜂窩密封軸套是直通型，致使在密封時，有部分密封氣體不是進入蜂窩孔膨脹減壓而是沿著光滑的軸套外圓直接溢出，影響了密封效果。

另外一方面，設備軸端的密封漏汽量大也是許多壓縮機和汽輪機存在的問題，采用的梳齒式汽封的密封效果不理想，一般是由過量間隙造成的，且因過量間隙造成的損失能占到汽輪機總能量損失的50％。實際上，傳統的梳齒密封在安裝時具有較小間隙，但在過臨界轉速等工況下，密封齒很容易被磨損或倒伏，使得密封間隙在短時間內迅速擴大，致使軸端泄漏嚴重，潤滑油中大量含水，影響密封效果。

且有些設備受結構所限不能取下葉輪更換密封，因而無法安裝軸套，將梳齒密封直接與設備主軸配合時，容易造成設備主軸損壞，設備維修困難，給工廠的作業帶來極大的不便。

因此，需要提出一種更適用的蜂窩螺旋徑向刷式梳齒剖分密封，以克服上述缺陷。

技術實現要素：
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本發明的目的是提供一種蜂窩螺旋徑向刷式梳齒剖分密封，能在消除激振的同時將設備的泄漏量減到最低，還可防止大量粉塵進入，延長密封使用壽命。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明提供一種蜂窩螺旋徑向刷式梳齒剖分密封，包括：軸套組件和蜂窩密封體組件，所述軸套組件套裝在主軸上，所述軸套組件包括軸套，所述軸套為剖分式結構，所述軸套中段設置有第一凸臺，所述第一凸臺上開設螺釘安裝孔，螺釘插設在所述螺釘安裝孔中，將軸套連接為一個整體，所述軸套靠近軸臺的一端設置有第二凸臺，且所述第二凸臺靠近軸臺一端開設有第一凹槽，半開環嵌裝在所述第一凹槽中；

所述蜂窩密封體組件為剖分式結構，其包括上密封體和下密封體，上、下密封體的內孔壁上開設有蜂窩孔，所述上、下密封體上對應開設螺釘安裝孔，螺釘插設在所述螺釘安裝孔中，將上、下密封體連接為一個整體，且上、下密封體圍設于軸套外圓，在上、下密封體上周向開設有密封體進氣孔，所述上、下密封體兩端部開設有第二凹槽，驅動端刷式密封組件安裝在靠近驅動機側的第二凹槽中，葉輪端刷式密封組件安裝在靠近葉輪側的第二凹槽中，所述下密封體上還設置有定位凸臺，用以輔助下密封體在設備中定位，所述上、下密封體兩端還開設有彈簧安裝孔，彈簧安裝孔與第二凹槽連通，彈簧安裝在所述彈簧安裝孔內；

所述驅動端刷式密封組件為剖分式結構，其包括驅動端密封體，驅動端密封體遠離第二凸臺的一端設置有第三凸臺，其另一端嵌裝有刷式密封環，所述刷式密封環的端部與第二凸臺的一側相接觸，所述彈簧的一端頂抵于所述第三凸臺；

所述葉輪端刷式密封組件為剖分式結構，其包括葉輪端密封體，在葉輪端密封體上設置有隔離氣孔，所述隔離氣孔與所述密封體進氣孔連通，所述葉輪端密封體靠近第二凸臺的一端設置有第四凸臺，當葉輪背部為平面時，葉輪端密封體的另一端面設置有低齒，部分相鄰低齒之間或者葉輪端密封體遠離所述軸套一端的端部設置有刷式密封環，當葉輪背部設置有第四凹槽時，葉輪端密封體的另一端面上間隔設置有高齒和低齒，部分低齒和/或高齒之間設置有刷式密封環或者葉輪端密封體遠離所述軸套一端的端部設置有刷式密封環，所述高齒插設在所述第四凹槽中，且在所述隔離氣孔遠離所述軸套的一側至少設置有一個高齒，所述彈簧的一端頂抵于所述第四凸臺。

所述葉輪端密封體上的刷式密封環的高度與所述低齒或高齒的高度一致，當所述刷式密封環的高度與所述高齒的高度一致時，所述刷式密封環與高齒均插設在所述第四凹槽中。

所述驅動端密封體端部嵌裝的部分相鄰刷式密封環之間設置有低齒。

所述上、下密封體上開設第三凹槽，所述第三凹槽與所述第一凸臺相配合。

所述隔離氣孔出氣口設置在葉輪端密封體上靠近軸套的一端，且所述隔離氣孔在葉輪端密封體靠近軸套一側設置的低齒和刷式密封環的數量小于其遠離軸套一側設置的低齒和刷式密封環的數量。

所述隔離氣孔的出氣口是設置在兩個所述低齒之間。

所述隔離氣孔的出氣口設置于所述高齒和低齒之間，且與所述出氣口相鄰的高齒位于所述出氣口遠離軸套的一側。

所述半開環為剖分式結構，通過螺釘把合在軸套的端面，且安裝時所述半開環的剖分面相對所述軸套的剖分面旋轉90°角。

所述第二凹槽為h型，第三凸臺和第四凸臺分別嵌裝于所述第二凹槽中，用以對所述驅動端密封體和葉輪端刷式密封體進行限位。

所述下密封體上設置的密封體進氣孔個數大于上密封體上設置的密封體進氣孔個數。

所述彈簧為圓柱形或者蝶形。

所述第一凸臺外圓設置有螺旋槽，第一凸臺的兩側還設置有密封齒。

所述軸套與上、下密封體內孔相配合的外圓上設置有密封齒，所述密封齒嵌入上、下密封體上開設的蜂窩孔中。

所述刷式密封環包括前面板、后面板及夾裝于前面板和后面板之間的刷毛，所述刷毛由緊密排列的細金屬絲組成，所述細金屬絲材質為鈷基，且其直徑為0.8-1.0mm。

本發明蜂窩螺旋徑向刷式梳齒剖分密封的有益效果：本裝置各組件均采用剖分式結構，適用于水平剖分式燃氣輪機、汽輪機、壓縮機和渦輪泵等葉輪機械，尤其適用于因葉輪無法拆卸，安裝普通密封困難的機械，適用范圍更廣；軸套采用剖分式，通過軸套外圓和端面兩處把合，增加了軸套的強度，防止了軸套高速旋轉時因把合力不夠而分開，且軸套中間和驅動端均設有凸臺，通過其中段凸臺上設置的螺旋槽及密封齒，及在葉輪背部設置凹槽與葉輪端刷式密封組件相配合，使原有密封長度增加近一倍，密封效果大大增強；隔離氣孔由常見的中部直通主軸改為側向通入刷式密封，延長了隔離氣與密封外側的距離，防止因密封外側距離過短，密封外側阻力不夠造成隔離氣反向流出，且將隔離氣孔的出口設置于葉輪端密封體端面，可近距離吹掃刷式密封環的刷絲，減少介質內灰塵雜質在刷絲上的附著量，延長刷式密封環的使用壽命，更加經濟實用；軸套外圓設置的密封齒嵌入蜂窩孔，解決了直通型軸套泄露量大的問題；通過在蜂窩密封兩側設置刷式密封，有效的將介質中的雜質阻隔在外，可防止過多雜質進入蜂窩密封從而堵塞蜂窩孔，造成密封失效，結構新穎，實用性強。

附圖說明：

圖1為實施例一的蜂窩螺旋徑向刷式梳齒剖分密封的旋轉剖視圖；

圖2為圖1的使用狀態圖；

圖3為圖1中a-a面的剖視圖；

圖4為軸套組件的右視圖；

圖5為軸套組件的剖視圖；

圖6為圖5中c-c面的剖視圖；

圖7為圖2中葉輪端刷式密封組件的結構示意圖；

圖8為圖7中b-b面的剖視圖；

圖9為驅動端刷式密封組件的結構示意圖；

圖10為實施例二中蜂窩螺旋徑向刷式梳齒剖分密封的旋轉剖視圖；

圖11為圖10的使用狀態圖；

圖12為圖10中葉輪端刷式密封組件的結構示意圖；

圖13為圖12中d-d面的剖視圖；

圖中：1-軸套組件，2-蜂窩密封體組件，3-驅動端刷式密封組件，4-葉輪端刷式密封組件，5-葉輪，6-軸臺，7-軸套，8-第一凸臺，9-螺釘安裝孔，10-螺釘，11-螺旋槽，12-密封齒，13-第二凸臺，14-第一凹槽，15-半開環，16-上密封體，17-下密封體，18-密封體進氣孔，19-第二凹槽，20-定位凸臺，21-第三凹槽，22-驅動端密封體，23-第三凸臺，24-刷式密封環，25-刷毛，26-彈簧安裝孔，27-彈簧，28-葉輪端密封體，29-第四凸臺，30-低齒，31-第四凹槽，32-高齒，33-隔離氣孔。

具體實施方式：

下面結合實施例對本發明作進一步的詳細說明。

如圖1、圖2、圖10和圖11所示，一種蜂窩螺旋徑向刷式梳齒剖分密封，包括：軸套組件1和蜂窩密封體組件2，及所述蜂窩密封體組件2兩端設置的驅動端刷式密封組件3和葉輪端刷式密封組件4，使原有密封長度增加近一倍，有效增強了密封效果，所述軸套組件1、蜂窩密封體組件2、驅動端刷式密封組件3和葉輪端刷式密封組件4均為剖分式結構。

如圖4～圖6所示，所述軸套組件1套裝在主軸上，由其兩端的葉輪5和軸臺6對軸套組件1進行限位，所述軸套組件1包括軸套7，所述軸套7為剖分式結構，所述軸套7中段設置有第一凸臺8，所述第一凸臺8上開設螺釘安裝孔9，螺釘10插設在所述螺釘安裝孔9中，將軸套7連接為一個整體，所述第一凸臺8外圓設置有螺旋槽11，當主軸轉動時，螺旋槽11對于充滿在密封間隙內的流體產生泵送壓力，與被密封的介質壓力相平衡，從而阻止漏泄，在第一凸臺8的側壁上還設置有密封齒12，延長了密封的總長度，所述軸套7靠近軸臺6的一端設置有第二凸臺13，且第二凸臺13靠近軸臺6一端開設有第一凹槽14，半開環15嵌裝在所述第一凹槽14中，所述半開環15為剖分式結構，且安裝時所述半開環15的剖分面相對所述軸套7的剖分面旋轉90°角，所述半開環15通過螺釘10把合在軸套7的端面，與被螺釘10鎖緊為一體的第一凸臺8共同作用，用以保證兩瓣軸套扣合的強度，使得軸套7不會因設備旋轉產生的力而分開，影響設備的使用。

如圖3所示，所述蜂窩密封體組件2包括上密封體16和下密封體17，上、下密封體的內孔壁開設有蜂窩孔，所述上、下密封體上對應開設螺釘安裝孔9，螺釘10插設在所述螺釘安裝孔9中，將上、下密封體連接為一個整體，且上、下密封體圍設于軸套7外圓，在上、下密封體上周向開設有密封體進氣孔18，且所述下密封體17上設置的密封體進氣孔18個數大于上密封體16上設置的密封體進氣孔18個數，如圖1、圖2、圖10和圖11所示，所述上、下密封體兩端部開設有第二凹槽19，在實際作業過程中，是在上、下密封體的端部通過銑刀銑出t型槽，且在t型槽與端面相接的地方設置豁口，使得整個第二凹槽19呈h型，驅動端刷式密封組件3安裝在靠近軸臺6側的第二凹槽19中，葉輪端刷式密封組件4安裝在靠近葉輪5側的第二凹槽19中，所述下密封體17上還設置有定位凸臺20，所述定位凸臺20和設備中的定位槽相配合，以輔助下密封體17在設備中的定位，在所述上、下密封體兩端還開設有彈簧安裝孔26，所述彈簧安裝孔26與第二凹槽29連通，彈簧27安裝在所述彈簧安裝孔26中，彈簧27的一端分別頂抵于所述葉輪端刷式密封組件4及驅動端刷式密封組件3，在所述上、下密封體上開設第三凹槽21，所述第三凹槽21與所述第一凸臺8相配合。

如圖2和圖5所示，所述軸套7與上、下密封體相配合的外圓上也設置有密封齒12，所述密封齒12嵌入上、下密封體上開設的蜂窩孔中，避免了直通型軸套造成的泄露過大。

如圖2、圖9和圖10所示，所述驅動端刷式密封組件3包括驅動端密封體22，驅動端密封體22一端嵌裝有刷式密封環24，還可以在部分相鄰刷式密封環24之間設置有低齒30，采用低齒30和刷式密封環24混合的結構，或者僅在驅動端密封體遠離所述軸套一端的端部設置若干個刷式密封環24，遠離刷毛25的一端設置有第三凸臺23，第三凸臺23嵌裝于所述第二凹槽19中，用以對所述驅動端密封體22進行限位，刷式密封環24的刷毛25與第二凸臺13的一側相接觸，以阻擋介質中的灰塵及顆粒進入蜂窩孔；彈簧27的一端頂抵于第三凸臺23，用以保證刷式密封環24和第二凸臺13側面的間隙。

如圖2、圖8和圖10所示，所述葉輪端刷式密封組件4包括葉輪端密封體28，在葉輪端密封體28上設置有隔離氣孔33，隔離氣孔33與所述密封體進氣孔18連通，使得隔離氣由側向通入，延長了隔離氣與密封外側的距離，進而避免隔離氣因距離密封外側太近，密封外側阻力不足，導致隔離氣因密封外側阻力小于密封內側介質壓力而流向密封外側，無法阻擋密封內側介質外漏，所述葉輪端密封體28一端設置有第四凸臺29，第四凸臺29嵌裝于所述第二凹槽19中，用以對所述葉輪端刷式密封體28進行限位，所述隔離氣孔33的出氣口設置在所述葉輪端密封體28上靠近軸套的一端，隔離氣孔33的進氣口設置在葉輪端密封體28的第四凸臺29側，所述彈簧27的一端頂抵于第四凸臺29，用以保證刷式密封環24與葉輪5之間的間隙；

在一種實施例中，當如圖2所示，葉輪背部設置有第四凹槽31時，如圖7和圖8所示，葉輪端密封體28另一端的端面上間隔設置有高齒32和低齒30，部分低齒30和/或高齒32之間設置有刷式密封環24，采用高、低齒和刷式密封環24混合的結構，或者僅在葉輪端密封體28遠離所述軸套7一端的端部設置有若干個刷式密封環24，其他部位均是高、低齒，所述高齒32插設在所述第四凹槽31中，所述刷式密封環24的高度與所述低齒30或高齒32的高度一致，且當所述刷式密封環24的高度與所述高齒32的高度一致時，所述刷式密封環24的刷毛25與高齒32均插設在所述第四凹槽31中，且在所述隔離氣孔33遠離所述軸套7的一側至少設置有一個高齒32；且所述隔離氣孔33在葉輪端密封體28靠近軸套一側設置的低齒和刷式密封環的數量小于其遠離軸套一側設置的低齒和刷式密封環的數量，且具體地說，隔離氣孔33的出氣口是設置在低齒30和高齒32之間，因此，從密封體進氣孔進入的隔離氣通過隔離氣孔33引導至低齒30和高齒32中間，并且，與所述出氣口相鄰的高齒32位于所述出氣口遠離軸套7的一側。

在另一實施例中，如圖10和圖11所示，葉輪5背部為平面時，如圖12和圖13所示，葉輪端密封體28與葉輪5背部相對應的端面則設置為低齒30，在部分相鄰低齒30之間或者葉輪端密封體28遠離所述軸套7一端的端部設置有若干個刷式密封環24，采用低齒30和刷式密封環24混合的結構，刷式密封環24的高度和低齒30的高度一致，且所述隔離氣孔33在葉輪端密封體28靠近軸套一側設置的低齒和刷式密封環的數量小于其遠離軸套一側設置的低齒和刷式密封環的數量，具體地說，隔離氣孔33的出氣口是設置在兩個所述低齒30之間，因此，從密封體進氣孔進入的隔離氣通過隔離氣孔33引導至兩個相鄰的低齒中間。

作為實施例的進一步優化，所述隔離氣孔33可傾斜設置，隔離氣孔的出氣口位于進氣口的斜上方，避免刷毛25緊挨著隔離氣孔33出口，是因為刷毛25強度沒有高齒或低齒高，長時間進行吹掃時，會使刷毛25容易損壞，而且在高速流動的氣體直接沖刷下刷毛會產生很大彎曲，從而密封間隙變大，增強了密封的強度，且高齒32和刷式密封環24的刷毛25均與所述第四凹槽31配合，起到阻漏的作用，既可以隔離介質，阻止介質進入密封，又可以吹走沉積在刷式密封環24的刷毛25上的粉塵，防止刷毛25過快被粉塵糊死，延長密封的使用壽命。

所述彈簧26為圓柱形或者蝶形。

所述刷式密封環24包括前面板、后面板及夾裝于前面板和后面板之間的刷毛，所述刷毛由緊密排列的細金屬絲組成，所述細金屬絲材質為鈷基，且其直徑為0.8-1.0mm，細金屬絲之間緊密相壓，如此致密的細金屬絲阻斷了工質的泄露，每根金屬絲就是一端為支點的梁,有極好的彈性，它們和轉子相碰磨時，刷子可以彈性退讓，不易被磨掉，保證了設備在小間隙甚至零間隙下的安全運行，而傳統剛性汽封齒只要和轉子碰擦就會很快磨掉。即便設備過臨界轉速和變工況時，金屬絲會跟隨相配合工件退讓，但自己不會磨損，待設備穩定后，又恢復良好的密封性能。且刷式密封環24的泄漏主要是發生在密集排列的細金屬絲之間形成的微小縫隙中，這些縫隙形成的曲折路徑確保了流體在其中的不均勻性，使流體產生自密封效應，從而有效減少了泄露。

最后應該說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發明進行了詳細說明，所屬領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本發明的具體實施方式進行修改或者等同替換，而未脫離本發明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本權利要求范圍當中。