一種新型工業型燃氣輪機刷子氣封的制作方法

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本發明屬于燃氣輪機密封領域，具體涉及一種新型工業型燃氣輪機刷子氣封。

背景技術：

燃氣輪機運行過程中，特別在臨界轉速附近工況，會產生較大的振動，因此要對燃氣輪機內的高溫氣體進行密封，傳統的密封方式為梳齒密封和蜂窩密封，但這種密封方式在燃氣輪機轉子較大振動時，會與密封齒或蜂窩帶產生碰磨，而且這種磨損是永久性的，不可恢復，久而久之容易產生嚴重的高溫氣體泄漏。現有的改進方式為采用刷子氣封，刷子氣封作為一種柔性密封，轉子過臨界轉速時振動加劇，因刷式密封采用的刷絲具有彈性，與轉子接觸會發生退讓。不會立即將刷絲磨損；當燃氣輪機轉子穩定工作時，高彈性的刷絲束會產生回彈，保持原有形態，起到較好的密封效果。但由于燃氣輪機燃燒產生的氣體具有高溫、腐蝕等特點，則刷子氣封屬于易損件，需要定期更換，且刷子氣封通常在高溫下工作，常規的結構容易發生金屬蠕變，普通的焊接方式容易造成應力不均，導致刷子汽封在燃氣輪機中運行一段時間后變形嚴重，刷絲斷裂脫落等現象，對機組安全性危害大，且維護成本高。

技術實現要素：

為了解決現有技術中存在的不足，本發明提供了一種新型工業型燃氣輪機刷子氣封；該一種新型工業型燃氣輪機刷子氣封采用真空電子束焊接工藝，能有效的密封燃氣輪機的高溫氣體以及很好的控制刷絲及擋板因焊接而引起的變形，避免了因變形導致的裝配困難而需要二次加工的難題；同時在真空狀態下，其能夠防止焊接過程中刷絲的氧化，延長了刷絲的壽命；本發明在結構上進行了優化，在前后承壓版上開設了氣體冷卻槽，可以保證在機組運行時，有氣流通過冷卻槽帶走刷絲上積累的熱量，加快了部件的散熱，延長了刷絲氣封的使用壽命，同時簡化了結構，將刷絲、導流片與前后承壓板全部固定在一套排絲模板上。避免了零部件的加工誤差并減小了配合公差，極大地降低了提高了精度，同時簡化了加工過程。該燃氣輪機透平動葉刷子氣封的制造方法簡單，易于控制，成品率高，不僅起到了節能降耗的目的，更加延長了密封件的使用壽命。

本發明解決其技術問題所使用的技術方案是：一種新型工業型燃氣輪機刷子氣封，包括：承壓板主體，導流片，刷絲束，冷卻槽主體；一種新型工業型燃氣輪機刷子氣封有兩個直立圓環形狀的對稱承壓板在其頂端焊接組成；承壓板主體的中間設置有緊密均勻排列的刷絲束；承壓板主體的頂端設置有凹陷的冷卻槽主體；承壓板主體中間的上部一側設置有導流片。

一種新型工業型燃氣輪機刷子氣封其制造方法步驟為：

步驟1)制備圓環形狀的承壓板、導流片、裁齊刷絲束；

步驟2)裝夾定位；將前后兩個單個的承壓板，導流片、刷絲束通過排絲模板裝夾固定，保證雖有刷絲束對齊，鎖緊模板，找正焊接點。

步驟3)焊接：將裝夾好的排絲模板置于真空焊接腔中，采用真空電子束設備進行焊接真空控制為5×E-4Pa；焊接熔深控制為4±0.5mm。

步驟4)打磨焊接面：將焊接完畢的刷子氣封，在冷卻槽位置進行打磨，打磨完畢后檢測刷絲束，前后承壓板及導流片是否全部熔焊在一起；

步驟5)刷子氣封精加工，將制備好的刷式汽封放置于切割設備上，根據設計要求，將多出尺寸的刷絲束按要求進行精切割，最終切割完畢后清洗干凈。

所述冷卻槽寬度為2-10mm，冷卻槽深度為4-10mm，前后承壓板1均大小結構一致，呈對稱布置。

所述導流片厚度為1-4mm，導流片寬度為5-15mm，且必須小于承壓板1的寬度。

所述刷絲束的直徑為0.002-0.004英寸；刷絲束長度要高出承壓板2-5mm；刷絲束排列厚度為0.8-4mm；排列角度為45±5°；排列方向與燃氣輪機轉子旋轉方向一致。

所述承壓板、導流片以及冷卻槽均通過機械加工的方式獲得。

所述刷絲束的材料為高溫合金絲、礦物鹽絲或有機材料絲；組成刷絲束的單體刷絲的長度通過機械加工的方式獲得。

本發明的有益效果為：該一種新型工業型燃氣輪機刷子氣封，易于根據需要單獨加工，在零件損壞報廢時，可以根據需要隨時更換，同時，前后承壓板結構一致，容錯率好，避免因為一個部件出錯而導致整個產品的報廢，有效降低廠家的生產成本；且由于采用刷絲束與承壓板和導流片為整體焊接的方式，有效控制了刷子氣封在焊接過程中，因為焊接部件太薄而引起的焊接變形，同時也增加了刷子氣封的整體強度；承壓板上開設的冷卻槽不僅保證了焊接的方便性，并且能夠防止高溫導致密封件變形失效的問題，從而延長了密封件的使用壽命，同時也避免了部件裝配困難而需要二次加工的難題，減少了加工工序。導流片的規格可以根據刷子氣封的使用環境需求而單獨制造；既保證了刷絲束在受熱時有足夠的自由膨脹空間，并且可以保證氣流流向及均勻性，同時也起到了保護刷絲束的作用；刷絲束長出承壓板一定高度，不僅可以減小燃氣輪機轉子與刷子氣封之間的間隙，起到更好的密封效果，同時也能夠在轉子振動較大時，吸收轉子的徑向位移，避免轉子碰傷氣封。同時，所有部件的焊接方式均采用真空電子束一次焊接成型，焊接精度高，受熱均勻，變形量小，防止氧化腐蝕。

附圖說明

圖1為本發明一種新型工業型燃氣輪機刷子氣封的側視結構原理示意圖；

圖2為本發明一種新型工業型燃氣輪機刷子氣封的剖面結構原理示意圖；

圖中1.承壓板，2.導流片，3.刷絲束，4冷卻槽。

具體實施方式

一種新型工業型燃氣輪機刷子氣封，包括：承壓板主體1，導流片2，刷絲束3，冷卻槽4主體；一種新型工業型燃氣輪機刷子氣封有兩個直立圓環形狀的對稱承壓板在其頂端焊接組成；承壓板主體1的中間設置有緊密均勻排列的刷絲束3；承壓板主體1的頂端設置有凹陷的冷卻槽4主體；承壓板主體1中間的上部一側設置有導流片2。

一種新型工業型燃氣輪機刷子氣封,其制造方法步驟為：

步驟1)制備圓環形狀的承壓板、導流片、裁齊刷絲束；

步驟2)裝夾定位；將前后兩個單個的承壓板，導流片、刷絲束通過排絲模板裝夾固定，保證雖有刷絲束對齊，鎖緊模板，找正焊接點。

步驟3)焊接：將裝夾好的排絲模板置于真空焊接腔中，采用真空電子束設備進行焊接真空控制為5×E-4Pa；焊接熔深控制為4±0.5mm。

步驟4)打磨焊接面：將焊接完畢的刷子氣封，在冷卻槽位置進行打磨，打磨完畢后檢測刷絲束，前后承壓板及導流片是否全部熔焊在一起；

步驟5)刷子氣封精加工，將制備好的刷式汽封放置于切割設備上，根據設計要求，將多出尺寸的刷絲束按要求進行精切割，最終切割完畢后清洗干凈。