蜂窝式汽封介绍

1、蜂窝式汽封介绍一、蜂窝式密封技术的产生和发展早在上个世纪90年代初期，美国航天领域的科学家在研究航天 飞机液体燃料蜗轮泵的密封问题时，通过试验发现蜂窝形状的密封可 产生很好的封严效果。于是蜂窝式密封便开始在航天飞机、飞机发动 机及燃气轮机上推广应用。美国西屋公司将蜂窝密封技术应用在汽轮 机低压缸后几级湿度较大的部位，取得了很好的除湿效果，有效的保 护了动叶片免受水力冲蚀。近年来,蜂窝式密封技术应用在汽轮机上。 跨国集团进入中国的300MW、350MW、600MW及650MW核电机组上均采 用此项新技术，效果甚佳。二、窝式汽封的结构特点及其密封机理近年来，蜂窝汽封已逐渐取代梳齿迷宫汽封，成功应用

2、于汽轮机 组、燃气轮机、空气压缩机和飞机发动机等领域。蜂窝汽封密封环的 内孔表面由规整的蜂巢菱形状的正六边形小蜂窝孔组成，其蜂窝带结 构见图1。蜂窝汽封是以汽体通过蜂窝带时产生的阻尼来密封，见图2。蜂窝汽封中正六边形的蜂窝孔是由厚度仅为0.05O.10 mm的镍 基耐高温合金经特殊加工手段制成蜂窝带而形成的，蜂窝的高度及蜂 窝孔的大小根据一定的设计规范确定。先将薄板加工成规整的蜂窝带， 然后采用真空钎焊技术将蜂窝带钎焊（亦称光滑无渣焊接）在母体汽 封环内表面上，因此具有良好的耐高温性能。蜂窝带很薄，硬度也很 小，不会对与其相接触的任何钢质物件产生磨损。蜂窝带叠合成正六 边形状，使其在高度方向上

3、具有足够的强度，不会在接触时被压损。 因此，蜂窝汽封可与轴颈保持较小的配合间隙，达到良好的密封效果。 蜂窝带即使被磨损也依然保持蜂窝形式，不会因结构上的变化而影响 密封效果。汽轮机蜂窝式汽封由镍基耐高温合金蜂窝带与环体组成，安装 在静止部套上（汽封体）。蜂窝式汽封的结构见图3、图4。迷宫梳齿 式汽封的结构模式是高低齿相间排列，而迷宫蜂窝式汽封的结构模式 则是将低齿取消，在两高齿之间的槽道内全部钎焊蜂窝带；对斜齿或 百齿式平齿轴封将原迷宫梳齿式全部改为蜂窝带，并将蜂窝带焊接在 环体上。一新常带图3迷宫蜂窝式汽封图4平齿蜂窝汽封高低齿式蜂窝汽封是蜂窝技术和迷宫汽封的完美结合，其密封 效应是迷宫效应

4、和蜂窝效应的综合组成，是高效性、稳定性和安全性 的完美结合,.主要设计思想是在原疏齿结构中，保留高齿，在低齿地 方用蜂窝带填满,该结构有以下优点：1）高齿依然保留，起节流密封效果，而气流经节流降压后进入 蜂窝区，进一步加大密封效果，两种密封技术综合应用，起到最佳的 效果。汽旋原理图如下：2）在设计中，蜂窝带加工成比原来的低齿高出一部分，即轴先 同蜂窝接触而不同高齿接触，从而保护轴不被磨损。3）在安装过程中，由于高齿高度大于蜂窝带，避免了蜂窝带被异物撞击损伤。4）在高压侧，最外边高齿起到了保护作用，防止了工质对蜂窝 带边缘的冲刷伤害。5）可以根据用户的要求，设计不同形状的系列汽封，有针对性 解决

5、问题。对用户来讲，可以用有限的资金解决最主要的问题，事半 功倍。三、蜂窝汽封同梳齿迷宫汽封比较1、双向阻尼及汽旋效应蜂窝汽封同梳齿迷宫汽封原理有着本质不同。梳齿迷宫汽封以节 流原理来密封，在梳齿迷宫汽封中，汽流周向旋转运动是引发机组轴 系自激振动的主要原因，而蜂窝汽封的轴向网格可有效阻止这股汽流 的流动。轴及叶轮的高速旋转带动汽体切向运动，而汽封两侧的压差 会使汽体沿轴向运动。汽体在通过蜂窝表面时会遇到切向及轴向两个 方向的阻力。这样，在每个蜂窝孔表面形成强烈的汽旋，转速越高， 压差越大，汽旋效应越强烈。从宏观上看，宛如形成一个个具有很强 张力的汽泡。这些汽泡的单个运动很复杂，但整个蜂窝汽封带

6、表面则 形成一层具有很强张力及弹性的汽膜，产生相当大的阻力，阻止后面 汽体进一步前移，产生良好的密封效果。因为单个汽泡的直径非常小， 不会对轴产生大的合力，反而能保证轴在运动中平稳运行。蜂窝汽封 切向及轴向都有阻尼，有效阻止了工质在周向的运动，可使轴系自激 振动减至最小。蜂窝汽封在结构上有所不同，当轴同蜂窝汽封体相接 触时，是一个很宽的密封面同轴向接触，相同的力作用于一个平面上， 接触面局部压强很小，可保证汽封的有效退让，使弹簧片真正发挥作 用。因此，蜂窝汽封不仅具有较好的密封效果，而且能最大限度地保 证机组稳定、安全运行。2、热力学效应蜂窝汽封热力学效应原理与梳齿迷宫汽封类似，只是汽流在进入

7、 各个蜂窝网格时，增大了汽流与汽封圈的热交换面积，使汽流的动能 大为减弱。同时，由于汽流会形成旋涡，将汽流向前的速度矢量转化 为旋转矢量，从而进一步减少向前的动能。因此，在同等轴向长度的 密封范围内，蜂窝汽封泄漏量自然最小。3、收缩效应工质流经蜂窝带中的每个小网格与轴颈间的微小间隙时，由于制 造蜂窝网格板材厚度仅为0.050.10 mm，流体产生收缩，流束截面 变小，引起蒸汽的涡流和摩擦等局部阻力损失，使流过蜂窝带的蒸汽 压力低于网格进汽压力，减小了蒸汽流动的势能。4、高效阻透汽效应在一般梳齿迷宫汽封中，通过汽封间隙的汽流只能向一侧扩散， 在膨胀室内不能充分进行这种动能向热能的转换，而靠光滑壁

8、一侧有 一部分汽流速度不减小或只略为减小，直接越过各齿顶流向低压侧， 产生透汽效应。试验证明，蜂窝汽封可使汽流的动能充分向热能转换， 可有效减小透汽效应所带来的泄漏。5、可以获得更小汽封间隙蜂窝带的材质地柔软，具有可磨性，故径向间隙可以控制的比梳 齿式迷宫汽封要小。据进行的破坏性耐磨试验结果表明，蜂窝式汽封 对轴的摩擦损伤程度仅为铁素体梳齿式汽封的1/6，即使发生动静摩 擦，也不会伤及轴颈。在同样的径向间隙值下，蜂窝式密封的漏汽流 量比梳齿式密封少5070%。对于高压缸轴封，可以保证安装时较小 的密封间隙，从根本上解决轴端漏汽严重导致油中进水而引起透平油 乳化的问题。对于低压缸轴封，从结构上解决了因胀差引起的低齿掉 台、高齿倒伏的问题，对确保凝汽器真空度，提高机组效率有显著作 用。6、可以保护末级叶片除湿效果明显。低压缸叶顶汽封采用蜂窝式汽封，利用蜂窝的网 格结构把甩到蜂窝上的水珠吸纳住，通过蜂窝背板上的疏水槽将收集 的水排走，降低了蒸汽温度，有效地保护低压缸末几级动叶片免受水 力冲蚀，有利于动叶片的长期安全运行。四、安全稳定性1、能有效消除汽轮机转子的气流激振，确保机组运行的安全性 和稳定性。2、蜂窝带是质地柔软的六边形蜂窝网格，具有可磨损的优点， 即使发生动静摩