刷式密封是近年發(fā)展起來的一種高效阻尼密封,其泄漏量是梳齒迷宮密封的1/5-1/10,并允許動靜之間瞬態(tài)嚴重不同心而保持密封能力不變,既提高了機組效率又改善了轉子的穩(wěn)定性,是現(xiàn)代*透平機械發(fā)展的關鍵技術之一,已經應用于航空發(fā)動機、工業(yè)燃氣輪機和汽輪機等葉輪機械。在航空領域,應用刷式密封是提高航空發(fā)動機性能的重要手段,GE、西門子等世界各大公司的技術創(chuàng)新與發(fā)展中,都把刷式密封技術研究作為其中的重要內容一。
刷式密封早應用于航空發(fā)動機上,后有GE公司運用在工業(yè)燃氣式汽輪機上,應用*。90年代傳入國內,開始在運用在燃氣輪機上刷式密封一般用于動靜件間的氣體介質密封,在液體或粉塵等密封方面,效果也十分明顯。刷式密封的刷毛相對軸的旋轉方向按一定傾斜角度規(guī)則排列,以減少刷毛的磨損,使刷毛更容易適應轉子的制造誤差和熱變形等,并在轉子瞬間大幅徑向位移后迅速彈回,保持密封間隙不變。和刷毛自由端接觸的軸表面一般噴涂一層耐磨材料,以防止工作時刷毛劃傷軸徑,同時可減少刷毛的摩擦損耗。
刷式密封的刷絲主要采用鈷基高溫合金,具有低脆性、高韌性、保證運行過程中不折斷,而高性能的焊接保證刷絲的不脫落,優(yōu)化的刷毛束厚度及高度保證高性能的封嚴性,刷絲材料和涂層材料的合理組合保證密封穩(wěn)定、安全的運行 刷式密封是取代傳統(tǒng)的迷宮密封的理想選擇,它是一種接觸式的具有適應性的密封, 可全部或部分消除迷宮密封的寄生泄漏,同時允許轉子在有一定的偏差的狀態(tài)下工作,是可以做到零間隙的柔性密封。
刷式密封內流動形態(tài)與迷宮式密封有較大的區(qū)別,由于刷絲束的多孔介質特性,從迷宮式泄漏的射流直接撞擊到刷絲束上,一部分經過多孔介質刷絲束滲流過進入下一個腔室,另一部分形成回流在腔室內構成一個較大的旋渦流,將泄漏射流的動能轉化為熱能。泄漏流經過刷絲束后的壓力下降大于經過迷宮齒時的情況,由此刷絲束可以有效地阻止泄漏流,提高密封效果。 刷式密封使介質泄漏主要發(fā)生在密集排列的細金屬絲之間形成的微小縫隙中,由于刷子中刷絲間空隙的不均勻性作用,均勻的來流進入刷絲束中就變得不均勻了,并且從緊密的刷絲束區(qū)域向疏松的刷絲束區(qū)域偏流,這些偏流在刷絲排之間逐漸形成同向流和射流,并產生隨機的二次流和旋渦流。而當一射流遇到前面緊密的刷絲束,就會改變運動方向而變成和主流方向垂直的橫向流(刷式汽封氣體流動形式)。由于刷絲束破壞流動而確保流動的不均勻性,使流體產生了自密封效應,橫向流動代替向前流動顯然對流體自密封起了重要貢獻,它能使橫流過刷子的總壓降增大從而減少汽封的泄漏量。因此,刷式密封的泄漏特點為,由于壓比的增大,刷子中刷絲的密度增加,刷絲之間的空隙減少而使有效的泄漏面積減少,同時使泄漏流動的阻力增大,從而使泄漏隨壓比增加的梯度降低.