可主动提升封严性能的对转轴间刷式密封结构

本发明涉及一种应用于透平机械中对转轴间的密封结构，特别提供了一种可主动提升封严性能的对转轴间刷式密封结构。

背景技术：

1、刷式密封是广泛应用于航空发动机、燃汽轮机等透平机械领域的先进密封形式，其由前挡板、刷丝与后挡板组成。刷式密封的泄漏量只有传统篦齿密封的10～20％，作为高性能的密封形式而被广泛应用。刷式密封是一种柔性接触式动密封技术，由于刷丝自身良好的柔性，其跟随偏心状态的转子运动，具有优良的封严性能，对转子动力特性具有明显改善作用，有利于保证航空发动机组安全平稳的运行，因此，刷式密封对航空航天等透平机械密封领域具有重要作用。

2、常规刷式密封常应用于单转子部位，且安装于外侧静子，刷式密封结构整体保持静止状态。然而，在透平机械的对转轴间部位，也存在封严需求，并且工况条件更为苛刻，密封结构不仅要在高线速度下保持优良的封严性能，而且要对转子的径向跳动具有高适应能力。

3、然而，在对转轴间部位应用刷式密封存在如下问题：当刷丝安装于外侧转子时，外侧转子可以带动刷丝高速旋转。在高转速离心作用下，柔性刷丝具有径向朝外扩张的趋势，会导致刷丝尖端与内侧转子之间形成泄漏通道，影响整体封严性能。

4、因此，提出一种可主动提升封严性能的对转轴间刷式密封结构，以提高刷式密封的封严性能，成为亟待解决的问题。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明的目的在于提供一种可主动提升封严性能的对转轴间刷式密封结构，以解决现有刷丝束安装在外侧转子的对转轴间刷式密封结构中刷丝因离心效应而与内侧转子产生泄漏通道、影响封严性能等问题。

2、本发明提供的技术方案是：一种可主动提升封严性能的对转轴间刷式密封结构，包括：内侧转子、外侧转子、刷丝束、刷丝束固定件和旋转驱动结构，其中，所述刷丝束沿所述外侧转子的周向由多个刷丝束单元组成，所述刷丝束固定件沿所述外侧转子的周向由多个刷丝束固定件单元组成，所述刷丝束单元与所述刷丝束固定件单元一一对应，所述刷丝束单元的中部绕设于转轴上并通过所述刷丝束固定件单元夹紧固定，所述外侧转子的内侧沿其周向设置有安装槽，所述刷丝束固定件单元配合安装于所述安装槽内且能够在所述旋转驱动结构的驱动下在所述安装槽内旋转，初始安装状态时，所述刷丝束相对于与内侧转子的轴线垂直的平面向上游高压侧偏转设置且所述刷丝束的端部与所述内侧转子过盈配合。

3、优选，所述刷丝束固定件单元包括前挡板、后挡板和过渡连接段，其中，所述过渡连接段的截面为开口的圆形，所述开口的圆形的直径大于前挡板与后挡板之间的间距。

4、进一步优选，所述安装槽与所述过渡连接段适配，所述过渡连接段限位安装于所述安装槽内。

5、进一步优选，所述旋转驱动结构与所述刷丝束固定件单元一一对应设置，所述旋转驱动结构包括第一驱动齿轮和齿条，所述齿条分别与所述第一驱动齿轮及所述过渡连接段的外周啮合，用于在所述在第一驱动齿轮的带动下调整所述刷丝束固定件单元的旋转角度。

6、进一步优选，所述刷丝束固定件单元的后挡板连接一弧形支撑件，所述外侧转子上设置有与所述弧形支撑件一一对应的弧形槽，所述弧形支撑件配合插设于所述弧形槽内且可在第二驱动齿轮的带动下与所述旋转驱动结构同步调整刷丝束固定件单元的旋转角度。

7、本发明提供的可主动提升封严性能的对转轴间刷式密封结构，刷丝束通过刷丝束固定件配合安装于所述外侧转子的内侧且能够在旋转驱动结构的驱动下旋转，因此，可以通过旋转驱动结构改变刷丝束整体长度在转子径向方向上的分量，初始安装状态时，刷丝束相对于与内侧转子的轴线垂直的平面向上游高压侧偏转设置且刷丝束的端部与内侧转子过盈配合(如图1所示)，当外侧转子高速旋转时，刷丝沿转子径向向外扩张，导致刷丝尖端与内侧转子之间形成泄漏通道，此时，通过旋转驱动结构主动控制刷丝束固定件单元同步旋转，减小刷丝束与内侧转子轴线垂直面(径向平面)的角度(如图2所示)，增加刷丝束整体长度在转子径向方向上的分量，即可封严泄漏通道，提升刷式密封的封严性能，抑制离心效应对整体封严性能的不利影响。

8、该可主动提升封严性能的对转轴间刷式密封结构，可通过驱动刷丝束固定件单元来增加刷丝束整体长度在转子径向方向上的分量，封严泄漏通道，提升刷式密封整体的封严性能。

技术特征：

1.一种可主动提升封严性能的对转轴间刷式密封结构，其特征在于，包括：内侧转子(1)、外侧转子(2)、刷丝束(3)、刷丝束固定件和旋转驱动结构，其中，所述刷丝束(3)沿所述外侧转子(2)的周向由多个刷丝束单元组成，所述刷丝束固定件沿所述外侧转子(2)的周向由多个刷丝束固定件单元组成，所述刷丝束单元与所述刷丝束固定件单元一一对应，所述刷丝束单元的中部绕设于转轴上并通过所述刷丝束固定件单元夹紧固定，所述外侧转子(2)的内侧沿其周向设置有安装槽，所述刷丝束固定件单元配合安装于所述安装槽内且能够在所述旋转驱动结构的驱动下在所述安装槽内旋转，初始安装状态时，所述刷丝束(3)相对于与内侧转子(1)的轴线垂直的平面向上游高压侧偏转设置且所述刷丝束(3)的端部与所述内侧转子(1)过盈配合。

2.根据权利要求1所述可主动提升封严性能的对转轴间刷式密封结构，其特征在于：所述刷丝束固定件单元包括前挡板(41)、后挡板(42)和过渡连接段(43)，其中，所述过渡连接段(43)的截面为开口的圆形，所述开口的圆形的直径大于前挡板(41)与后挡板(42)之间的间距。

3.根据权利要求2所述可主动提升封严性能的对转轴间刷式密封结构，其特征在于：所述安装槽与所述过渡连接段(43)适配，所述过渡连接段(43)限位安装于所述安装槽内。

4.根据权利要求2所述可主动提升封严性能的对转轴间刷式密封结构，其特征在于：所述旋转驱动结构与所述刷丝束固定件单元一一对应设置，所述旋转驱动结构包括第一驱动齿轮(51)和齿条(52)，所述齿条(52)分别与所述第一驱动齿轮(51)及所述过渡连接段(43)的外周啮合，用于在所述在第一驱动齿轮(51)的带动下调整所述刷丝束固定件单元的旋转角度。

5.根据权利要求2所述可主动提升封严性能的对转轴间刷式密封结构，其特征在于：所述刷丝束固定件单元的后挡板(42)连接一弧形支撑件(6)，所述外侧转子(2)上设置有与所述弧形支撑件(6)一一对应的弧形槽(21)，所述弧形支撑件(6)配合插设于所述弧形槽(21)内且可在第二驱动齿轮(7)的带动下与所述旋转驱动结构同步调整刷丝束固定件单元的旋转角度。

技术总结本发明公开了一种可主动提升封严性能的对转轴间刷式密封结构，包括内侧转子、外侧转子、刷丝束、刷丝束固定件和旋转驱动结构，其中，刷丝束沿外侧转子的周向由多个刷丝束单元组成，刷丝束固定件沿外侧转子的周向由多个刷丝束固定件单元组成，刷丝束单元与刷丝束固定件单元一一对应，刷丝束单元通过刷丝束固定件单元夹紧固定，刷丝束固定件单元配合安装于外侧转子上且能够在旋转驱动结构的驱动下旋转，进而改变刷丝束整体长度在转子径向方向上的分量，封严因离心效应而产生的泄漏通道，提升刷式密封整体的封严性能。技术研发人员：赵欢,韩量宇,吴新洲,张琪,陈鑫义,杨艺潇,孙丹受保护的技术使用者：沈阳航空航天大学技术研发日：技术公布日：2024/9/9