蜂窩密封課件

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1、陳鮮莉2007.6蜂窩密封的應(yīng)用1目錄一、蜂窩密封發(fā)展史二、蜂窩密封結(jié)構(gòu)與原理三、與梳齒密封的對照四、梳齒改蜂窩密封的改造方案五、國內(nèi)蜂窩密封的應(yīng)用六、小結(jié)2蜂窩密封技術(shù)是航天工業(yè)針對高溫及高壓差工況下開發(fā)出的高級密封技術(shù)。美國航天飛機(jī)、U2及F16戰(zhàn)斗機(jī)上均應(yīng)用了蜂窩汽封。自1983年起到本世紀(jì)初，美、日、德等多個發(fā)達(dá)國家對應(yīng)用于汽輪機(jī)蜂窩式密封已經(jīng)有了不同程度的研究，申請了大量專利。1989年起，美國的ChildsD等人陸續(xù)發(fā)表了一系列蜂窩密封的剛度和阻尼數(shù)據(jù)，提出蜂窩密封可提高汽輪機(jī)的動力性能。近些年來我國從美國西屋公司

2、進(jìn)口的300MW、350MW、600MW及650MW核電機(jī)組上均采用此項新技術(shù)，效果甚佳。秦皇島市愛迪電力技術(shù)集團(tuán)在1999年申報了國家專利—新型汽輪機(jī)組級間密封及軸封裝置（即FW蜂窩式密封），于2002年步入工業(yè)性應(yīng)用進(jìn)程。我國最新型的戰(zhàn)斗機(jī)及民用飛機(jī)發(fā)動機(jī)上也大都采用該技術(shù)，平均效率提高了10％。一、蜂窩密封發(fā)展史3圖1蜂窩密封二、蜂窩密封結(jié)構(gòu)與原理4結(jié)構(gòu)所謂蜂窩式密封，即密封環(huán)的內(nèi)表面是由正六面體形狀的蜂窩孔規(guī)則排列而成的蜂窩帶構(gòu)成。蜂窩帶是由厚度僅為0.05mm—0.10mm的海斯特鎳基耐高溫合金薄板（Hastello

3、y—X）在特殊成型設(shè)備上制成的正六面體網(wǎng)格型材，再經(jīng)特殊焊接設(shè)備焊接而成的。根據(jù)密封環(huán)體尺寸制作成的蜂窩帶，在真空釬焊爐中通過真空釬焊技術(shù)被焊接在母體密封環(huán)上，即形成了蜂窩式密封。5其密封機(jī)理是這種蜂窩狀結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生很強(qiáng)的渦流和屏障，從而形成很大的阻尼而達(dá)到阻止工質(zhì)泄漏的密封效果。試驗結(jié)果表明，對于蜂窩深度為3.0mm、蜂窩芯格尺寸(蜂窩六邊形的對邊距離)分別為3.2mm、1.6mm和0.8mm三種蜂窩密封，在不同轉(zhuǎn)速、壓比下，芯格尺寸為1.6mm的蜂窩密封封嚴(yán)效果最好。蜂窩密封芯格尺寸的大小對其漏氣量的影響并不呈線性規(guī)律，蜂窩

4、對邊距與蜂窩深度的比值為0.52左右時，密封的漏氣量較小。另一方面，在相同的入口條件下，間隙越小，進(jìn)入蜂窩腔的氣流與水平面的夾角越大，且旋渦體積越大、中心位置越靠近底面。原理6三、與梳齒密封的對照在燃?xì)廨啓C(jī)、汽輪機(jī)壓縮機(jī)和渦輪泵等葉輪機(jī)械中，最常見通流系統(tǒng)的密封是梳齒密封。以電站汽輪機(jī)為例，為了減少汽輪機(jī)通流部位密封間隙的漏汽損失，以提高機(jī)組效率和安全可靠性，通常都裝有軸端汽封、級間(隔板)汽封和葉頂汽封。它們貫常的技術(shù)模式為梳齒式結(jié)構(gòu)，又可細(xì)分為迷宮式(圖2)、斜齒式(圖3)及鑲嵌齒片式(圖4)等。7圖2、迷宮式密封結(jié)構(gòu)梳齒

5、式8圖3、斜齒式氣封9圖4、鑲嵌式片式葉頂汽封10梳齒式汽封的弊端1）密封效果差。迷宮式汽封的密封原理是通過多級節(jié)流膨脹以消耗汽流能量產(chǎn)生阻尼效果，從而達(dá)到減少蒸汽沿軸向間隙泄漏之目的。由于齒間為環(huán)形腔室，環(huán)向流動大大減少了渦流降速效果，其阻汽效果差，泄露量較大。2）轉(zhuǎn)子易產(chǎn)生汽流激振。當(dāng)汽封間隙出現(xiàn)不均時（實(shí)際工作中很難避免），由于泄露量較大，產(chǎn)生激振的能量也大，對汽輪機(jī)高壓轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的汽流激振一旦發(fā)生就很難解決，危及機(jī)組安全運(yùn)行。3）密封齒容易磨損或倒伏。為提高密封效果，即使梳齒密封在安裝時使用較小間隙，但在過臨界轉(zhuǎn)速等工況

6、下，密封齒很容易被磨損或倒伏，密封間隙在短時間內(nèi)迅速擴(kuò)大，致使軸端泄漏嚴(yán)重。在汽輪機(jī)軸封中，還可能導(dǎo)致潤滑油中進(jìn)水。11蜂窩式密封的優(yōu)越性1）耐磨損、不傷軸、耐高壓、密封效果好。蜂窩壁很薄，如果與轉(zhuǎn)子碰磨，首先磨損的是蜂窩密封，不傷轉(zhuǎn)子。蜂窩為正六邊形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度好，可以承受很高的壓力，高壓降下應(yīng)用不增加密封的尺寸，且軸向、環(huán)向都能產(chǎn)生很強(qiáng)的渦流和屏障，大大提高了軸端封嚴(yán)能力。2）壽命長。蜂窩密封的結(jié)構(gòu)能在最小的材料質(zhì)量下保證密封具有最大的強(qiáng)度，不會被輕易磨損而增大密封間隙，也不會倒伏，可以長期保持安裝時的較小的密封間隙，所

7、以使用壽命長。試驗表明，蜂窩式密封的耐磨壽命為鐵素體梳齒式汽封的2.5倍。3）降低亞異步振動。蜂窩密封提供了足夠的阻尼，特別是段間的蜂窩密封，在機(jī)組過臨界轉(zhuǎn)速等工況下，能有效消除轉(zhuǎn)子的氣流激振，確保壓縮機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。美國航天飛機(jī)主機(jī)高壓液氧渦輪泵的經(jīng)驗已經(jīng)證明，用蜂窩密封替換渦輪級間梳齒密封，可消除轉(zhuǎn)子不穩(wěn)定問題，降低亞異步振動水平。實(shí)驗表明，靜子為蜂窩密封而轉(zhuǎn)子帶有梳齒的密封結(jié)構(gòu)減振效果最好。4）除濕。蜂窩密封安裝在汽輪機(jī)低壓缸的末級葉片的頂部密封上，不僅可以提高效率，蜂窩的網(wǎng)孔可以吸附水滴，從而有效除濕、保護(hù)動葉片免受水力

8、沖蝕，延長葉片使用壽命。121、軸端汽（氣）封的改造方案1）轉(zhuǎn)子不須改變，軸上原凸臺式結(jié)構(gòu)形狀可保留不變。2）原汽封套(汽封體)及退讓彈簧保持不變。3）將原梳齒汽（氣）封片拆掉，換上蜂窩密封片即可。4）為了方便精確測量和調(diào)整汽封間隙，可將原不可調(diào)形式改為可調(diào)形式。四、梳齒改蜂