金屬蜂窩結(jié)構(gòu)最早是應(yīng)用于飛機工業(yè),由于其具有優(yōu)良的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)、高溫強度、耐熱、耐腐蝕、吸能減震等性能,再加上它易于焊接、表面處理、變形等加工特性,便迅速技術(shù)性滲透到其他工業(yè)。燃氣輪機和汽輪機中就廣泛應(yīng)用蜂窩氣(汽)封來實現(xiàn)密封。
一、蜂窩氣(汽)封的結(jié)構(gòu)
蜂窩氣(汽)封的內(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,其材質(zhì)通常是由厚度僅為0.05mm-0.10mm的鎳基高溫合金、不銹鋼等材料在特殊成型設(shè)備上制成的正六面體網(wǎng)格,再經(jīng)特殊焊接設(shè)備焊接而成的,根據(jù)密封環(huán)體尺寸制成的蜂窩帶在真空釬焊爐中焊接在母體密封環(huán)上,組成了蜂窩氣(汽)封,成為蜂窩密封最典型的應(yīng)用之一。

二、蜂窩氣封在燃氣輪機中的密封
在燃氣輪機中擔負蜂窩密封作用的稱為“蜂窩氣封”。燃氣輪機由壓氣機、燃燒室和燃氣透平(渦輪)等組成。
燃氣輪機的工作過程是,壓氣機連續(xù)地從大氣中吸入空氣并將其壓縮;壓縮后的空氣進入燃燒室,與噴入的燃料混合后燃燒,成為高溫燃氣,隨即流入燃氣透平中,推動透平葉輪帶著壓氣機葉輪一起旋轉(zhuǎn);加熱后的高溫燃氣的做功能力顯著提高,因而燃氣透平在帶動壓氣機的同時,還可以輸出機械功。

蜂窩氣封為可磨耗氣封,用于燃氣輪機渦輪部分和壓氣機部分。在運行過程中,篦齒通過磨耗切入氣封的可磨蝕的蜂窩中,從而將間隙減小到其他方法難以實現(xiàn)的程度,以減小漏氣量。
三、蜂窩汽封在汽輪機中的密封
在汽輪機中擔負蜂窩密封作用的稱為“蜂窩汽封”。汽輪機的工作過程是,具有一定壓力、溫度的蒸汽,進入汽輪機,流過噴嘴并在噴嘴內(nèi)膨脹獲得很高的速度。高速流動的蒸汽流經(jīng)汽輪機轉(zhuǎn)子上的動葉片做功,當動葉片為反動式時,蒸汽在動葉中發(fā)生膨脹產(chǎn)生的反動力亦使動葉片做功,動葉帶動汽輪機轉(zhuǎn)子,按一定的速度均勻轉(zhuǎn)動。這就是汽輪機最基本的工作原理。從能量轉(zhuǎn)換的角度講,蒸汽的熱能在噴嘴內(nèi)轉(zhuǎn)換為汽流動能,動葉片又將動能轉(zhuǎn)換為機械能,反動式葉片,蒸汽在動葉膨脹部分,直接由熱能轉(zhuǎn)換成機械能。
汽輪機蜂窩封嚴是將金屬蜂窩封嚴結(jié)構(gòu)應(yīng)用于汽輪機通流部分隔板與轉(zhuǎn)軸之間,動葉頂部和汽缸之間、汽輪機汽缸兩端與主軸之間間隙的密封。

汽輪機在工作時轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn),靜子固定,因此轉(zhuǎn)子和靜子之間必須保持一定的間隙,不使相互摩擦。蒸汽流過汽輪機各級工作時,壓力、溫度逐級下降,在隔板兩側(cè)存在著壓差。當動葉片有反動度時,動葉片前后也存在著壓差。蒸汽除了絕大部分從導(dǎo)葉、動葉的通道中流過做功外,一小部分會從各種間隙中流過而不做功,成為一種損失,降低了機組的效率。
轉(zhuǎn)子還必須穿出汽缸,支撐在軸承上,此處也必然要留有間隙。對于高壓汽缸兩端和中壓汽缸的前端,汽缸內(nèi)的蒸汽壓力大于外界大氣壓力,此處將有蒸汽漏出來,降低了機組效率,并造成部分凝結(jié)水損失。在中壓缸的排氣端和低壓缸的兩端因汽缸內(nèi)的蒸汽壓力低于外界的大氣壓力,在主軸穿出汽缸的間隙中,將會有空氣漏入汽缸中。由于空氣在凝汽器中不能凝結(jié),從而降低了真空度,減小了蒸汽做功能力。
為了減小上述各處間隙中的漏氣,又要保證汽輪機正常安全運行,設(shè)計了各種汽封。這些汽封可分為隔板汽封、葉頂汽封(又稱尾帶汽封)和軸端汽封三大類。
蜂窩密封仍將廣泛應(yīng)用于航空、航天、船舶、發(fā)電等諸多行業(yè)。

