一种蜂窝-篦齿封严结构制造技术

本发明专利技术涉及一种蜂窝‑篦齿封严结构，包括转轴,转轴外同轴套设有蜂窝衬套,蜂窝衬套的内环面由多个蜂窝腔构成，转轴上设置有多个轴向排布的封严篦齿，封严篦齿外周面与蜂窝衬套内环面间隙配合，蜂窝腔朝气流来流方向倾斜一定角度，使得蜂窝腔的入口部分朝向气流来流方向，增加气流侵入蜂窝腔的能力。相邻蜂窝芯格之间通过内部的射流小孔连通，使得上游蜂窝腔压力较高的气流通过圆形通孔2进入下游蜂窝腔内，下游蜂窝腔内涡流受到挤压产生肾形涡，强化了掺混，耗散增强。本发明专利技术通过改进、优化蜂窝的结构，从而强化篦齿封严内部的气流掺混与能量耗散，进一步达到降低流体泄漏的目的。

A honeycomb grate seal structure

【技术实现步骤摘要】
一种蜂窝-篦齿封严结构
本专利技术涉及航空发动机密封的领域，具体而言，涉及一种蜂窝-篦齿封严结构。
技术介绍
在航空发动机等旋转机械中，由于旋转的转子件和静子衬套之间留有一定的间隙，导致气体在转静件之间发生泄漏，这股泄漏流会引起主流流体的流量减少，从而导致发动机的效率降低，甚至会产生叶片振动、变形等问题，影响发动机的性能与寿命。篦齿封严是应用于航空发动机等旋转机械中的一种结构简单、性能可靠的非接触式动封严结构。它利用篦齿与封严环面这一特殊的组合结构，消耗流体的动能，增加流阻，最终减少流体泄漏。随着航空发动机循环参数的提高，发动机的封严系统的泄漏问题日益突出，篦齿封严的工作条件日趋恶劣，面临结构刚度降低、封严效率低、转子流体激振等一系列问题。对于传统篦齿封严，为了减少封严泄漏，除了改进篦齿本身的几何结构，需要减少封严间隙。若封严间隙过大，则泄漏增大，不利于提高发动机效率。但如果间隙过小，转子的转动又会使得齿尖与静子衬套产生刮蹭，降低发动机寿命，甚至产生危险。相对于传统的篦齿封严，蜂窝衬套-篦齿组合封严结构，如图1所示，具有良好封严特性和转子动力特性，可以保证发动机正常稳定工作的情况下减少运转间隙。且蜂窝本身这一特殊的六边形结构，蜂窝内部能产生很强的涡流，从而对流体形成很大的阻尼，从而降低泄漏。然而，现有的蜂窝衬套-篦齿组合封严结构还有待进一步改进，强化篦齿封严内部的气流掺混与能量耗散，降低流体泄漏。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是针对
技术介绍
提出的问题，提供一种蜂窝-篦齿封严结构，通过改进、优化蜂窝的结构，从而强化篦齿封严内部的气流掺混与能量耗散，进一步达到降低流体泄漏的目的。为实现上述技术目的，本专利技术采取的技术方案为：一种蜂窝-篦齿封严结构，包括转轴,转轴外同轴套设有蜂窝衬套,蜂窝衬套的内环面由多个蜂窝腔构成，转轴上设置有多个轴向排布的封严篦齿，封严篦齿外周面与蜂窝衬套内环面间隙配合，蜂窝腔朝气流来流方向倾斜一定角度，使得蜂窝腔的入口部分朝向气流来流方向，增加气流侵入蜂窝腔的能力。为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：上述的蜂窝腔朝气流来流方向倾斜45°。上述的蜂窝腔的内壁上设置腔壁通孔，上游蜂窝腔和相邻的下游蜂窝腔之间通过腔壁通孔连通，使得上游蜂窝腔内压力较高的气流通过腔壁通孔进入下游蜂窝腔内，下游蜂窝腔内涡流受到腔壁通孔进入的气流挤压产生肾形涡。上述的腔壁通孔为圆孔。上述的蜂窝腔入口靠近气流来流方向的一侧设置有出流挡板，出流挡板纵截面为三角形，出流挡板用于阻挡蜂窝腔内的气流流出，并使气流在蜂窝腔入口附近形成局部小尺度涡流。上述的出流挡板上开设有上下贯通的射流孔，气流能从射流孔穿过出流挡板进入蜂窝腔，与蜂窝腔内流向出流挡板方向的涡流产生对冲。上述的上游位置的射流孔为收扩孔，出口处的孔径大于射流孔中部的孔径，中游位置的射流孔为等径圆孔，下游位置的射流孔为渐缩孔，出口处的孔径小于射流孔中部的孔径。上述的孔型为等径圆孔的射流孔数量为若干个，其中，处于上游位置的等径圆孔孔径大于处于下游位置的等径圆孔孔径。上述的出流挡板通过焊接固定在蜂窝腔入口处。上述的出流挡板的上表面为光滑弧形。上述的蜂窝腔入口远离气流来流方向的一侧设置有导流板，导流板用于引导流体流入蜂窝腔。本专利技术提出一种有效抑制流体泄漏的新型蜂窝衬套-篦齿封严组合结构。采用三级篦齿-蜂窝衬套组合封严结构，将传统直棱柱式的蜂窝衬套结构改变为倾斜式蜂窝结构，增加气流侵入蜂窝孔结构的能力，利用六边形蜂窝这一特殊结构，在每个蜂窝腔内产生涡流耗散，降低泄漏。进一步的，相邻蜂窝芯格之间通过内部的射流小孔连通，使得上游蜂窝腔压力较高的气流通过圆形通孔2进入下游蜂窝腔内，下游蜂窝腔内涡流受到挤压产生肾形涡，强化了掺混，耗散增强。本专利技术在蜂窝下端面气流进口处设置特殊的导流板，其纵截面为三角形，其作用是阻挡蜂窝腔内的气流流出，且在挡板与蜂窝腔之间形成局部小尺度涡流，增强耗散，且蜂窝出流气流在挡板的作用下运动方向改变，将篦齿齿尖射流的气流向齿腔内挤压，有效降低透气效应，抑制泄漏。本专利技术在出流挡板上设置射流孔，用于进一步强化挡板与蜂窝腔之间形成局部小尺度涡流，增强耗散。考虑到封严组件气流沿程压力逐级下降，在挡板内开不同形状与大小的射流孔，处于上游位置的射流孔为收扩形，处于中游位置的射流孔为等径圆孔，且孔直径沿轴向逐渐减小，处于下游位置的射流孔形状为渐缩形，进口部分高速气流从射流孔直接进入蜂窝腔，强化了腔内掺混；在蜂窝下端面气流入口右侧设置入口导流板，使得泄漏流体流入蜂窝量增多，减少其沿篦齿封严的泄漏量。附图说明图1为现有技术的结构示意图；图2为气流在本专利技术的蜂窝-篦齿封严结构中流动的结构示意图；图3为蜂窝腔的局部示意图；图4为本专利技术的结构示意图；图5为出流挡板和导流板的位置示意图；图6为上游位置的射流孔示意图；图7为中游位置的射流孔示意图；图8为下游位置的射流孔示意图。其中，附图标记为：转轴1、蜂窝衬套2、蜂窝腔2a、腔壁通孔21、出流挡板22、射流孔22a、导流板23、封严篦齿3。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例作进一步详细描述。本实施例的一种蜂窝-篦齿封严结构，包括转轴1,转轴1外同轴套设有蜂窝衬套2,蜂窝衬套2的内环面由多个蜂窝腔2a构成，转轴1上设置有多个轴向排布的封严篦齿3，封严篦齿3外周面与蜂窝衬套2内环面间隙配合，蜂窝腔2a朝气流来流方向倾斜一定角度，使得蜂窝腔2a的入口部分朝向气流来流方向，增加气流侵入蜂窝腔2a的能力。实施例中，蜂窝腔2a朝气流来流方向倾斜45°。实施例中，蜂窝腔2a的内壁上设置腔壁通孔21，上游蜂窝腔2a和相邻的下游蜂窝腔2a之间通过腔壁通孔21连通，使得上游蜂窝腔2a内压力较高的气流通过腔壁通孔21进入下游蜂窝腔2a内，下游蜂窝腔2a内涡流受到腔壁通孔21进入的气流挤压产生肾形涡。实施例中，腔壁通孔21为圆孔。实施例中，蜂窝腔2a入口靠近气流来流方向的一侧设置有出流挡板22，出流挡板22纵截面为三角形，出流挡板22用于阻挡蜂窝腔2a内的气流流出，并使气流在蜂窝腔2a入口附近形成局部小尺度涡流。实施例中，出流挡板22上开设有上下贯通的射流孔22a，气流能从射流孔22a穿过出流挡板22进入蜂窝腔2a，与蜂窝腔2a内流向出流挡板22方向的涡流产生对冲。实施例中，上游位置的射流孔22a为收扩孔，出口处的孔径大于射流孔22a中部的孔径，中游位置的射流孔22a为等径圆孔，下游位置的射流孔22a为渐缩孔，出口处的孔径小于射流孔22a中部的孔径。实施例中，孔型为等径圆孔的射流孔22a数量为若干个，其中，处于上游位置的等径圆孔孔径大于处于下游位置的等径圆孔孔径。实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蜂窝-篦齿封严结构，包括转轴(1),所述的转轴(1)外同轴套设有蜂窝衬套(2),蜂窝衬套(2)的内环面由多个蜂窝腔(2a)构成，转轴(1)上设置有多个轴向排布的封严篦齿(3)，封严篦齿(3)外周面与蜂窝衬套(2)内环面间隙配合，其特征是：所述的蜂窝腔(2a)朝气流来流方向倾斜一定角度，使得蜂窝腔(2a)的入口部分朝向气流来流方向，增加气流侵入蜂窝腔(2a)的能力。/n

【技术特征摘要】
1.一种蜂窝-篦齿封严结构，包括转轴(1),所述的转轴(1)外同轴套设有蜂窝衬套(2),蜂窝衬套(2)的内环面由多个蜂窝腔(2a)构成，转轴(1)上设置有多个轴向排布的封严篦齿(3)，封严篦齿(3)外周面与蜂窝衬套(2)内环面间隙配合，其特征是：所述的蜂窝腔(2a)朝气流来流方向倾斜一定角度，使得蜂窝腔(2a)的入口部分朝向气流来流方向，增加气流侵入蜂窝腔(2a)的能力。


2.根据权利要求1所述的一种蜂窝-篦齿封严结构，其特征是：所述的蜂窝腔(2a)朝气流来流方向倾斜45°。


3.根据权利要求1所述的一种蜂窝-篦齿封严结构，其特征是：所述的蜂窝腔(2a)的内壁上设置腔壁通孔(21)，上游蜂窝腔(2a)和相邻的下游蜂窝腔(2a)之间通过腔壁通孔(21)连通，使得上游蜂窝腔(2a)内压力较高的气流通过腔壁通孔(21)进入下游蜂窝腔(2a)内，下游蜂窝腔(2a)内涡流受到腔壁通孔(21)进入的气流挤压产生肾形涡。


4.根据权利要求3所述的一种蜂窝-篦齿封严结构，其特征是：所述的腔壁通孔(21)为圆孔。


5.根据权利要求3所述的一种蜂窝-篦齿封严结构，其特征是：所述的蜂窝腔(2a)入口靠近气流来流方向的一侧设置有出流挡板(22)，所述的出流挡板(22)纵截面为三角形，所述的出流挡板(22)用于阻挡蜂...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦媛媛，张勃，陈远翔，吉洪湖，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32