蜂窝密封 随着转速和介质压力的升高,转子柔性的增加和密封间隙的减小,使得 叶轮机械对密封系统的要求越来越高，蜂窝密封是近年来叶轮机械中使用的 一种先进的可耗磨非接触式密封,由耐高温合金制蜂窝壁与背板组成,二者通 过高温真空钎焊连接,不但具有防泄漏、去湿等功能,还能有效地抑制密封气 流激振的作用，主要应用于航空发动机、燃气轮机、汽轮机和其它叶轮机械 的轴封和叶顶密封。 1. 蜂窝密封气动设计情况： （介质氮气） 位置 高压侧 总长度 (mm) 120 压力 1 (MP) 2.02 压力 2 (MP) 0.1 温度 (K) 431 转速 (r/min) 9720 轴颈 (mm) 175 间隙 (mm) 0.3 蜂窝宽度 3.2 深度 3.2 与传统钢制蜂窝相比，金属铝质软,当铝蜂窝密封与转子发生碰撞磨 擦时,能依靠自身的形变吸收大部分能量,且很少有微粒脱落,能够有效地 避免火花问题并很好地保护转子。 要求其壁厚相比钢蜂窝密封的壁厚至少增大 50%,即壁厚不小于 0.15mm，在等强度设计的思路下满足要求的铝蜂窝密封的最小壁厚为 0.5mm。 制作铝蜂窝密封的材料为工业纯铝 L6，并经冷作硬化处理，弹性模 量 71000MPa,泊松比 0.31。工业纯铝无明显的屈服极限 6S，铝蜂窝密封的 设计运行温度为 50C，经冷作硬化处理后，工业纯铝 L6 在 20℃和 150℃下 的屈服强度分别为 100MPa 和 70MPa，由内插法得到在 50℃下的屈服强度 为 93MPa，同时将铝蜂窝密封壁厚设计的安全系数取为 1.7。根据压缩机 轴封的实际压力差和铝蜂窝密封的实际受力情况，将压力载荷取为 6MPa 并施加在模型中单排蜂窝壁的一侧，模型底部则施加位移全约束，以对应 铝蜂窝密封的实际安装方式。 蜂窝密封的阻尼较高 9.02*10 N*s*m 4 -1 两种蜂窝排列方向对铝蜂窝密封泄漏量的影响较小,当蜂窝对边距 较大时,这种影响基本可以忽略,当密封对边距较小时,这种影响才体现出 来。在铝蜂窝密封的实际应用中,若蜂窝对边距较大或密封压差较小时,完 全可以采用传统的蜂窝排列方向,若蜂窝对边距较小或密封压差较大时, 则可考虑采用蜂窝旋转 90°后的排列方向。 阻尼系数 加工 薄壁钢蜂窝密封通过以下步骤得以成型 一、剪裁 将厚度约为的镍基不锈钢板剪裁成宽度等于蜂窝深度的长条形钢带。 二、滚压 根据蜂窝对边距的大小,将剪裁好的长条形钢带经模具滚压成锯齿 状钢带。 三、对焊 将两条锯齿状钢带对称地焊接起来,形成一条完整的蜂窝带 四、组焊 根据需要将多条蜂窝带组焊在一起,构成不同宽度的蜂窝带。 五、高温钎焊 将不同宽度的蜂窝带通过高温钎焊与密封基体内表面的相应区域连 接在一起,再经过修圆等精加工后最终制造出钢蜂窝密封。 厚壁铝蜂窝密封的制造则采用整体成型技术。经过多次样品实验加 工,目前满足要求的铝蜂窝密封的成型主要是通过精密腐蚀与机加工结合 的方式来实现的,该工艺不像钢蜂窝密封加工一样由零到整,而是直接在 密封基体上进行加工,具有加工速度快、蜂窝形状规则、成本低等优点,但 机加工过程中可能会对局部蜂窝结构造成损坏,因此还需进一步改善。
