篦齿和浮环组合密封结构制造技术

本发明专利技术公开一种密封组件，用于轴承腔内润滑油的密封，旋转轴通过设置在轴承腔内的轴承支撑在安装座上，所述密封组件包括：篦齿环，所述篦齿环套在所述旋转轴上，在所述篦齿环的径向外表面上设置有多个篦齿；浮环，所述浮环在径向上设置在所述安装座与所述篦齿环之间，所述浮环的径向内表面与在所述篦齿环的径向外表面上设置的多个篦齿径向地相对。本发明专利技术的篦齿环和浮环密封组件涉及航空发动机密封动力学领域，用于航空发动机轴承腔润滑油的高效密封。该结构包括篦齿环和浮环。篦齿环布置在旋转轴上，径向对应静止的浮环，结合了篦齿密封和浮环密封的优点，可以大大提高密封效率，减少润滑油泄漏量。

Labyrinth gear and floating ring combined sealing structure

The invention discloses a sealing assembly for sealing the bearing cavity of lubricating oil, rotating shaft arranged in the bearing cavity of the support on the mounting seat, wherein the sealing assembly comprises a labyrinth ring, wherein the labyrinth ring is sheathed on the rotating shaft, the labyrinth ring radial outer surface there are provided a plurality of labyrinth; floating ring, the floating ring is arranged in the radial mounting seat and the labyrinth in the ring, the radial floating ring and the inner surface of the labyrinth ring is radially arranged on the surface of a plurality of relative radial labyrinth. The labyrinth ring and floating ring sealing assembly of the invention relates to the sealing dynamics field of an aero-engine, and is used for the high efficiency sealing of the lubricating oil of the bearing cavity of an aero-engine. The structure comprises a labyrinth ring and a floating ring. The labyrinth ring is arranged on the rotating shaft and corresponds to the floating floating ring in a radial direction, and combines the advantages of the labyrinth seal and the floating ring seal, thereby greatly improving the sealing efficiency and reducing the leakage of the lubricating oil.

【技术实现步骤摘要】
篦齿和浮环组合密封结构
本专利技术涉及一种适用于航空发动机轴承腔的密封结构。该结构是由篦齿密封和浮环密封组成的新型密封结构，能够满足现代高性能航空发动机对轴承腔内润滑油的密封要求。
技术介绍
对于现代高性能航空发动机来说，为了追求更高的推重比和热效率，降低耗油率，控制污染物排放并提高工作寿命，需要不断突破密封技术。研究表明，密封泄漏量每减少1％，可使发动机推力增加1％，耗油率降低0.1％。篦齿密封作为一种传统的密封结构，广泛应用到各型号发动机上。篦齿密封属于非接触密封，利用密封间隙的突扩和突缩增加流阻来阻隔流体泄漏。同时，用来密封液体时，间隙内的液体在高速旋转轴的离心力作用下，可形成一道屏障，从而进一步提升密封效果。篦齿密封的优点是结构简单，性能可靠；其缺点是发动机起停过程中容易发生碰磨，使密封间隙增大进而导致泄漏量大。与篦齿密封相比，浮环密封的密封间隙相对较小，如果旋转轴和浮环相碰时，浮环可上下浮动而不会磨损，因而密封效果较好，且不会在工作中碰磨使工作间隙加大。发动机正常工作状态时，浮环密封性能可靠，不会出现问题。但是，当发动机停车后，如果润滑油没有全部抽回，而在密封间隙内积存时，就会在高温作用下结焦形成积炭，卡在浮环与旋转轴之间，使浮环不能浮动，在轴的磨损作用下形成大的间隙，引起润滑油量消耗增大进而导致密封失效。本专利技术提出篦齿环和浮环密封组件，分别克服了篦齿密封和浮环密封各自的缺点，同时将两者的优点集于一身，整体结构比较简单，加工难度与传统的密封结构无异，但是密封性能却得到大幅提升，具有广泛的应用前景。
技术实现思路
本专利技术提出了一种用于航空发动机轴承腔润滑油密封的密封组件，其包括：篦齿环、浮环，二者共同组成一个组合密封单元体，其主要特征是：篦齿环与浮环配对使用，篦齿环与浮环间隙δ按浮环密封结构设计，篦齿环齿顶宽约为传统篦齿环齿顶宽度的2～3倍，使间隙内形成流体膜，同时浮环可以在篦齿环上浮动，充分发挥浮环的作用，保证密封性能和运行可靠性。另一方面，在离心力的作用下，润滑油可以沿篦齿环甩出，以在间隙内形成径向油膜，这进一步加强了密封性能。发动机停车后，润滑油可以流到齿腔内，防止形成积炭并导致磨损，增强了密封结构的寿命。本专利技术提出了一种密封组件，用于轴承腔内润滑油的密封，旋转轴通过设置在轴承腔内的轴承支撑在安装座上，密封组件包括：篦齿环，篦齿环套在旋转轴上，在篦齿环的径向外表面上设置有多个篦齿；浮环，浮环在径向上设置在安装座与篦齿环之间，浮环的径向内表面与在篦齿环的径向外表面上设置的多个篦齿径向地相对。根据本专利技术的密封组件，其中篦齿环与旋转轴一起旋转。根据本专利技术的密封组件，其中在篦齿环与浮环之间形成的径向密封间隙在0.02至0.1mm之间。根据本专利技术的密封组件，其中篦齿环的多个篦齿的齿高是相等的。根据本专利技术的密封组件，其中篦齿环的多个篦齿的齿高呈阶梯状分布。根据本专利技术的密封组件，其中在篦齿环的多个篦齿之间形成的篦齿环齿腔的大小是相等的。根据本专利技术的密封组件，其中在篦齿环的多个篦齿之间形成的篦齿环齿腔的大小呈阶梯状分布。根据本专利技术的密封组件，其中浮环由石墨制成。根据本专利技术的密封组件，其中环状挡板与安装座连接，用于限制浮环的轴向运动。根据本专利技术的密封组件，其中环状挡板的朝向轴承的表面与浮环接触，环状挡板的远离轴承的表面被弹簧加载。根据本专利技术的密封组件，其中弹簧是波形弹簧。本专利技术密封结构结合了篦齿环和浮环的优点，同时克服了各自的缺点。体现在：1、结构简单，布局合理，加工方便，成本可控；2、浮环可以随篦齿环上下浮动，降低了发生碰磨的概率，提高了运行可靠性；3、发动机停车后，密封件附近的润滑油可以排走，而密封间隙内的润滑油可以流到齿腔内，避免在密封件周围积存形成积炭导致磨损，保证了浮环密封的运行可靠性。附图说明通过参照附图详细描述本专利技术的实施例，本专利技术将变得更加清楚，其中：图1为本专利技术结构的剖视图；和图2为篦齿环和浮环单元体的局部放大图。附图中的附图标记说明如下：1.旋转轴2.封严腔3.篦齿环4.浮环5.螺旋挡圈6.波形弹簧7.挡板8.安装座9.轴承腔10.轴承11.封严气12.润滑油13.篦齿环齿腔14.篦齿环和浮环单元体具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本专利技术实施方式的说明旨在对本专利技术的总体专利技术构思进行解释，而不应当理解为对本专利技术的一种限制。为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图作进一步详细说明。如图1所示，本专利技术是一种适用于航空发动机轴承腔的密封组件。其中篦齿环3与浮环4配对使用是本专利技术区别于其它密封结构的突出特征。本专利技术的密封组件由篦齿环3、浮环4、螺旋挡圈5、波形弹簧6和挡板7构成。航空发动机运行过程中，轴承腔9内的轴承10需要一定量的润滑油12进行润滑冷却，为防止润滑油12泄漏，轴承腔9外部布置有密封装置，通过在封严腔2内引入一股压力较高的封严气11来进行密封。将篦齿密封和浮环密封组合起来，即可以充分利用篦齿环3的节流作用，保证密封性能，同时在变工况条件下，浮环4还可以随旋转轴1的旋转而上下浮动，避免了转静碰磨，保证了密封结构的运行可靠性。此外，浮环密封本身密封性能较好，结合篦齿密封以后，在离心力的作用下，润滑油可以沿篦齿环3甩出去，在密封间隙内形成径向油膜，尤其是高转速下，可以有效阻隔润滑油12泄漏。传统篦齿密封间隙δ一般取0.2～0.3mm，齿顶宽A一般为0.2mm。而浮环密封间隙一般小于0.1mm。因此，此种结构可以采用比传统篦齿密封间隙更小的浮环密封间隙。同时，此种结构用篦齿环3不同于传统篦齿环结构，篦齿环3齿顶宽约为传统篦齿环齿顶宽度的2～3倍。一方面，防止齿顶太尖锐划伤浮环4；另一方面，有利于密封间隙内形成流体膜，充分发挥浮环密封的作用，进一步提升密封性能。本专利技术经过了CFD和实验验证，在相同供油量条件下，其密封效果比传统篦齿密封的密封效果提高了140％～170％，比浮环密封的密封效果提高了70～80％。通过上述论述，完全有效地实现了本专利技术的目的。一般情况下，篦齿环3包括4个齿，也可以是少于4个或多于4个。篦齿环3齿高可以相等，也可以呈阶梯状分布。篦齿环齿腔13大小可以相等，也可以呈阶梯状分布。篦齿环倾斜角α分布在3～15°之间，篦齿环齿距在1～5mm范围内。浮环宽度B在4～9mm之间，浮环高度H在4～8mm范围内，篦齿环与浮环之间的密封间隙δ在0.02～0.1mm之间。该领域的技术人员可以理解本专利技术包括但不限于附图和以上具体实施方式中描述的内容，篦齿环齿高h、齿顶宽A、齿间距S、篦齿环倾斜角α、浮环宽度B、高度H以及篦齿环与浮环之间的密封间隙δ等均可以改变，任何不偏离本专利技术的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。根据本专利技术的一个实施例的一种密封组件，用于轴承10的密封，轴承10设置在安装座8和旋转轴1之间，密封组件包括：篦齿环3，篦齿环3套在旋转轴1上，在篦齿环3的径向外表面上设置有多个篦齿；浮环4，浮环4设置在安装座8与篦齿环3之间，浮环4的径向内表面与在篦齿环3的径向外表面上设置的多个篦齿径向地相对。如附图1所示，安装座包括第一安装段本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种密封组件，用于轴承腔内润滑油的密封，旋转轴通过设置在轴承腔内的轴承支撑在安装座上，所述密封组件包括：篦齿环，所述篦齿环套在所述旋转轴上，在所述篦齿环的径向外表面上设置有多个篦齿；浮环，所述浮环在径向上设置在所述安装座与所述篦齿环之间，所述浮环的径向内表面与在所述篦齿环的径向外表面上设置的多个篦齿径向地相对。

【技术特征摘要】
1.一种密封组件，用于轴承腔内润滑油的密封，旋转轴通过设置在轴承腔内的轴承支撑在安装座上，所述密封组件包括：篦齿环，所述篦齿环套在所述旋转轴上，在所述篦齿环的径向外表面上设置有多个篦齿；浮环，所述浮环在径向上设置在所述安装座与所述篦齿环之间，所述浮环的径向内表面与在所述篦齿环的径向外表面上设置的多个篦齿径向地相对。2.根据权利要求1所述的密封组件，其中所述篦齿环与所述旋转轴一起旋转。3.根据权利要求1所述的密封组件，其中在所述篦齿环与浮环之间形成的径向密封间隙在0.02至0.1mm之间。4.根据权利要求1所述的密封组件，其中所述篦齿...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国庆，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11