CN109578087B - 一种适用于转子双向旋转的刷式密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于转子双向旋转的刷式密封结构，包括：静子、四点接触球轴承、前挡板、熔焊区、后挡板、刷丝束、带轮、小单向轴承、大单向轴承和转子，其中，所述前挡板与后挡板通过熔焊区固定，所述刷丝束的根部固定在熔焊区上，自由端与转子贴合，四点接触球轴承过盈固定于熔焊区与静子之间，后挡板的后端垂直连接伸出板，伸出板、小单向轴承、带轮、转子依次键连接，大单向轴承键连接于静子与伸出板之间，所述小单向轴承和大单向轴承允许的转动方向相反，且小单向轴承允许的转向为转子正转的方向。该刷式密封结构适用于转子的双向旋转，可防止刷丝束因转子反转而损坏，延长了刷丝的使用寿命。

Description

一种适用于转子双向旋转的刷式密封结构

技术领域

本发明涉及一种应用于旋转机械中的密封结构，特别提供了一种适用于转子双向旋转的刷式密封结构。

背景技术

刷式密封是航空发动机、汽轮机、压缩机等旋转机械的关键部件。相对于传统的迷宫密封，刷式密封不但具有较好的封严特性，还能够适应转子的瞬间径向变形或偏心运动，此外，刷式密封的刷丝与转子形成柔性接触，可改善转子***的振动特性，保证机组运行的安全性，因此刷式密封被广泛应用于航空航天、电力、石化等行业领域的旋转机械中。

刷式密封由前面板、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丝束组成，刷丝束沿转子旋转方向有一定倾角，倾斜的刷丝可以允许转子径向跳动，在与转子过盈接触后，不会像迷宫密封和蜂窝密封一样，出现永久性的性能损失，刷式密封的刷丝相对转子的旋转方向按一定倾斜角度规则排列，可以减少刷丝的磨损，使刷丝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。研究表明，刷式密封作为一种接触式动密封，刷丝束的柔性保证了在转子瞬时径向跳动的时刷丝束可以呈现退让性和追随性。

通常，刷式密封的刷丝与转子表面呈45°倾斜角，安装时刷丝与转子表面过盈装配，过盈装配使得刷丝束与转子之间产生摩擦力，在实际使用中，要求转子单向旋转，一旦转子反转，转子与刷丝束间的巨大摩擦力将会对刷丝造成不可逆的损伤。目前还没有针对转子反转造成刷丝损坏而提出的合理解决办法。

因此，如何对现有的刷式密封结构进行改进，使得在转子出现反转的情况下，仍可以保证刷丝束完好无损、延长刷丝的使用寿命、降低刷丝的使用成本，成为人们亟待解决的问题。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种适用于转子双向旋转的刷式密封结构，以解决现有刷式密封结构在转子反转的情况下会造成刷丝的损坏的问题。

本发明提供的技术方案是：一种适用于转子双向旋转的刷式密封结构，包括：静子、四点接触球轴承、前挡板、熔焊区、后挡板、刷丝束、带轮、小单向轴承、大单向轴承和转子，其中，所述前挡板与后挡板通过熔焊区固定，所述刷丝束的根部固定在熔焊区上，自由端与转子贴合，四点接触球轴承过盈固定于熔焊区与静子之间，后挡板的后端垂直连接伸出板，小单向轴承的外周与伸出板的内周键连接，小单向轴承的内周与带轮的外周键连接，小单向轴承的左右两侧通过伸出板上的环形凸台和小C型卡环固定，带轮的内周与转子的外周键连接，大单向轴承的外周与静子的内周键连接，大单向轴承的内周与伸出板的外周键连接，大单向轴承的左右两侧通过伸出板及静子上的环形凸台和大C型卡环固定，所述小单向轴承和大单向轴承允许的转动方向相反，且小单向轴承允许的转向为转子正转的方向。

优选，所述带轮的轮辐上开有带状孔。

进一步优选，所述带轮、小单向轴承及伸出板之间间隙连接。

进一步优选，前挡板和静子上相对设置有环形凸台，所述四点接触球轴承限位设置于所述环形凸台之间。

进一步优选，所述小C型卡环嵌入伸出板内侧的凹槽内，所述大C型卡环嵌入静子内侧的凹槽内。

本发明提供的适用于转子双向旋转的刷式密封结构不改变传统刷式密封的局部结构，将传统的刷式密封结构设计成为一种适用于转子双向旋转的刷式密封结构，该刷式密封结构具有如下优点：

1、结构简单，不改变传统刷式密封的基本结构组成，通过大单向轴承、小单向轴承、带轮和四点接触球轴承相互配合，使该密封结构适用于转子的双向旋转；

2、利用四点接触球轴承可承受双向轴向力的特点，将四点接触球轴承过盈固定于熔焊区与静子之间，可承受密封结构左右两侧气流压差形成的轴向力。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明提供的适用于转子双向旋转的刷式密封结构的结构示意图；

图2为带轮的侧视图；

图3为带轮的切面图；

图4为大C型卡环的结构示意图；

图5为小单向轴承和带轮部分的放大图。

图中，1-静子；2-四点接触球轴承；3-前挡板；4-熔焊区；5-后挡板；6-刷丝束；7-带轮；8-小单向轴承；9-大单向轴承；10-转子；11-小C型卡环；12-大C型卡环；51-伸出板；71-带状孔。

具体实施方式

下面将结合具体的实施方案对本发明进行进一步的解释，但并不局限本发明。

如图1至图5所示，本发明提供了一种适用于转子双向旋转的刷式密封结构，包括：静子1、四点接触球轴承2、前挡板3、熔焊区4、后挡板5、刷丝束6、带轮7、小单向轴承8、大单向轴承9和转子10，其中，所述前挡板3与后挡板5通过熔焊区4固定，所述刷丝束6的根部固定在熔焊区4上，自由端与转子10贴合，四点接触球轴承2过盈固定于熔焊区4与静子1之间，后挡板5的后端垂直连接伸出板51，小单向轴承8的外周与伸出板51的内周键连接，小单向轴承8的内周与带轮7的外周键连接，小单向轴承8的左右两侧通过伸出板51上的环形凸台和小C型卡环11固定，带轮7的内周与转子10的外周键连接，大单向轴承9的外周与静子1的内周键连接，大单向轴承9的内周与伸出板51的外周键连接，大单向轴承9的左右两侧通过伸出板51及静子1上的环形凸台和大C型卡环12固定，所述小单向轴承8和大单向轴承9允许的转动方向相反，且小单向轴承8允许的转向为转子10正转的方向。

该适用于转子双向旋转的刷式密封结构，与传统刷式密封相比，在保证加工过程简单的前提下加入了大单向轴承、小单向轴承、四点接触球轴承和带轮，当转子正转时，由于大单向轴承不能正转，因此，与大单向轴承键连接的伸出板无法旋转，进而保证由前挡板、熔焊区、后挡板和刷丝束组成的刷式密封件保持静止；当转子反转时，由于小单向轴承不能反转，因此，转子将带动带轮、小单向轴承和伸出板，进而带动由前挡板、熔焊区、后挡板和刷丝束组成的刷式密封件同步反转，在转子反转的过程中，刷丝束始终与转子保持相对静止，从而防止了由于转子反转而引起的刷丝束破坏，提高了刷丝的寿命，另外，四点接触球轴承可抵抗密封结构前后气流压差形成的轴向力，保护单向轴承。

作为技术方案的改进，如图2、图3所示，所述带轮7的轮辐上开有带状孔71，所述带状孔利于对由于转子旋转摩擦而产生的热量进行散热，延长了刷式密封的使用寿命。

作为技术方案的改进，所述带轮7、小单向轴承8及伸出板51之间间隙连接，有利于散热，避免了部件间直接贴合接触而造成破坏。

作为技术方案的改进，如图1、图2所示，前挡板3和静子1上相对设置有环形凸台，所述四点接触球轴承2限位设置于所述环形凸台之间。

作为技术方案的改进，如图1、图2所示，所述小C型卡环11嵌入伸出板51内侧的凹槽内，所述大C型卡环12嵌入静子1内侧的凹槽内，分别用于固定小单向轴承和大单向轴承，其中，图4为大C型卡环的结构示意图，小C型卡环与大C型卡环的结构相同。

本发明的具体实施方式是按照递进的方式进行撰写的，着重强调各个实施方案的不同之处，其相似部分可以相互参见。

上面结合附图对本发明的实施方式做了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (3)

1.一种适用于转子双向旋转的刷式密封结构，其特征在于，包括：静子（1）、四点接触球轴承（2）、前挡板（3）、熔焊区（4）、后挡板（5）、刷丝束（6）、带轮（7）、小单向轴承（8）、大单向轴承（9）和转子（10），其中，所述前挡板（3）与后挡板（5）通过熔焊区（4）固定，所述刷丝束（6）的根部固定在熔焊区（4）上，自由端与转子（10）贴合，四点接触球轴承（2）过盈固定于熔焊区（4）与静子（1）之间，后挡板（5）的后端垂直连接伸出板（51），小单向轴承（8）的外周与伸出板（51）的内周键连接，小单向轴承（8）的内周与带轮（7）的外周键连接，小单向轴承（8）的左右两侧通过伸出板（51）上的环形凸台和小C型卡环（11）固定，带轮（7）的内周与转子（10）的外周键连接，大单向轴承（9）的外周与静子（1）的内周键连接，大单向轴承（9）的内周与伸出板（51）的外周键连接，大单向轴承（9）的左右两侧通过伸出板（51）及静子（1）上的环形凸台和大C型卡环（12）固定，所述小单向轴承（8）和大单向轴承（9）允许的转动方向相反，且小单向轴承（8）允许的转向为转子（10）正转的方向，所述带轮（7）的轮辐上开有带状孔（71），所述带轮（7）、小单向轴承（8）及伸出板（51）之间间隙连接。

2.按照权利要求1所述适用于转子双向旋转的刷式密封结构，其特征在于：前挡板（3）和静子（1）上相对设置有环形凸台，所述四点接触球轴承（2）限位设置于所述环形凸台之间。

3.按照权利要求1所述适用于转子双向旋转的刷式密封结构，其特征在于：所述小C型卡环（11）嵌入伸出板（51）内侧的凹槽内，所述大C型卡环（12）嵌入静子（1）内侧的凹槽内。