引射式蜂窝衬套-篦齿封严结构制造技术

本发明专利技术公开了引射式蜂窝衬套‑篦齿封严结构，包括转轴和蜂窝衬套，蜂窝衬套同轴套设在转轴上，且与转轴之间具有气流通道，转轴上设置有多个轴向间隔式排列的环形封严篦齿，蜂窝衬套的外侧面开设有轴向的引射流道，引射流道前端从封严入口处引入高压气体，与齿尖对应的蜂窝腔的蜂窝基底面开通引射孔，引射孔与引射流道连通，高压气体从引射流道注入蜂窝腔，在蜂窝腔内形成高压区，压制齿尖射流在该蜂窝格内偏转绕流。本发明专利技术通过引射式的气流辅助系统，改善蜂窝‑篦齿封严的流动结构，达到降低流体泄漏量的目的。

【技术实现步骤摘要】
引射式蜂窝衬套-篦齿封严结构
本专利技术涉及航空发动机的
，尤其涉及引射式蜂窝衬套-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。蜂窝特殊的六边形结构能给齿腔射流造成巨大的摩擦损失，并在蜂窝格内产生密集高能的漩涡，增大流动损失，从而降低泄漏。蜂窝直径越大，蜂窝衬套对齿腔射流的破坏和阻碍更强。然而在齿尖位置，蜂窝结构使得齿尖的有效间隙增大，诱使齿尖射流以偏转绕流的方式通过齿尖间隙，这将大幅增加封严的泄漏量，尤其在大蜂窝直径时这一偏转效应更加明显。<br>
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决
技术介绍
中提及的问题，充分利用蜂窝衬套的性能，提出一种新型引射式蜂窝衬套-篦齿封严结构，通过引射式的气流辅助系统，改善蜂窝-篦齿封严的流动结构，进一步达到降低流体泄漏量的目的。为实现上述技术目的，本专利技术采取的技术方案为：引射式蜂窝衬套-篦齿封严结构，包括转轴和蜂窝衬套，蜂窝衬套同轴套设在转轴上，且与转轴之间具有气流通道，封严入口的高压气体能进入并沿着气流通道轴向流向封严出口，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间隔式排列的环形封严篦齿，封严篦齿的齿尖外凸伸入气流通道中，靠近但不接触蜂窝衬套内环面，其中：蜂窝衬套的外侧面开设有轴向的引射流道，引射流道前端从封严入口处引入高压气体，与齿尖对应的蜂窝腔的蜂窝基底面开通引射孔，引射孔与引射流道连通，高压气体从引射流道注入蜂窝腔，在蜂窝腔内形成高压区，压制齿尖射流在该蜂窝格内偏转绕流。为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：上述的引射流道在引射孔对应处通过设置缩颈区，减小引射流道的流道横截面大小，从而改变注入蜂窝腔的高压气体的压力，使蜂窝腔内形成的高压区仅略高于齿尖射流在该蜂窝格内偏转绕流的冲击力。上述的不同缩颈区的横截面积沿轴向方向依次缩小，不同引射孔的孔径沿轴向方向依次缩小。上述的引射孔位于蜂窝基底面的一端设置为圆角过度。上述的引射孔位于蜂窝基底面的一端加装倾斜弹片，倾斜弹片一端固定在蜂窝基底面上，另一端为自由端，倾斜弹片向引射孔轴心所在直线方向倾斜，引射孔喷出的气流冲击倾斜弹片，使倾斜弹片震动。上述的每个引射孔安装有两片倾斜弹片，这两片倾斜弹片对称地位于引射孔两侧，两片倾斜弹片的自由端相互靠近但不接触。上述的齿尖前后两侧各加装有柔性的梯形弹片，梯形弹片的形状与该处齿尖对应的蜂窝格壁面的开口形状相适应。上述的梯形弹片与齿尖通过焊接固定连接。上述的缩颈区长度等于对应的蜂窝腔的直径。本专利技术具有以下优点：1、本专利技术提出一种有效抑制泄漏的新型引射蜂窝衬套-篦齿封严结构，通过在蜂窝衬套上方开设一个渐缩流道，从封严入口前端引入高压气体，并在齿尖对应的蜂窝基底面开引射孔连接引射流道，高压气体从引射流道注入蜂窝腔，在蜂窝腔内形成高压区，压制齿尖射流在该蜂窝格内偏转绕流，同时通过控制引射流道的缩颈区直径，使引射孔出口的压力略高于齿尖间隙射流的压力，这样射流在齿尖处的偏转绕流得到抑制，同时引射孔气流又不足以流出蜂窝格，从而大幅降低蜂窝篦齿封严的泄漏量。2、本专利技术利用封严入口前的高压为引射系统提供能量，通过控制各孔的引射量，使引射流道和气流通道的压力平衡，构成一个无需外界供能的自适应引射系统，结构简单实用。3、考虑到篦齿封严压力逐级下降，本专利技术将缩颈区的横截面积沿轴向方向依次缩小，同时也将引射孔的孔径沿轴向方向依次缩小，从而使引射孔出口的压力能与齿尖间隙射流的压力相对应。4、引射孔出口处进行圆角过度处理，目的是削弱引射孔射流的强度，阻止引射孔射流穿透蜂窝格内的漩涡。5、引射孔出口的两侧加装两片倾斜弹片，限制引射孔出口的压力。同时利用引射孔的能量使倾斜弹片震动，增加蜂窝格内的扰动和掺混。6、齿尖的前后两侧各加装上柔性的梯形弹片，进一步预防引射孔射流流出蜂窝格，另一方面限制射流在此处的偏转绕流，减少泄漏量。同时梯形弹片利用齿尖残余偏转气流的能量形成震动波，加强射流在齿腔位置的波动，增强耗散。附图说明图1是传统的蜂窝衬套-篦齿封严结构的使用状态示意图；图2是本专利技术的引射式蜂窝衬套-篦齿封严结构的示意图；图3是本专利技术的引射式蜂窝衬套-篦齿封严结构的使用状态示意图；图4是梯形弹片的安装示意图；图5是倾斜弹片的结构示意图。图中标记名称：转轴1、蜂窝衬套2、蜂窝腔2a、倾斜弹片21、封严篦齿3、齿尖31、梯形弹片32、气流通道4、引射流道5、引射孔51、缩颈区52。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。本实施例的引射式蜂窝衬套-篦齿封严结构，包括转轴1和蜂窝衬套2，蜂窝衬套2同轴套设在转轴1上，且与转轴1之间具有气流通道4，封严入口的高压气体能进入并沿着气流通道4轴向流向封严出口，蜂窝衬套2的内环面由多个蜂窝腔2a构成，转轴1上设置有多个轴向间隔式排列的环形封严篦齿3，封严篦齿3的齿尖31外凸伸入气流通道4中，靠近但不接触蜂窝衬套2内环面，其中：蜂窝衬套2的外侧面开设有轴向的引射流道5，引射流道5前端从封严入口处引入高压气体，与齿尖31对应的蜂窝腔2a的蜂窝基底面开通引射孔51，引射孔51与引射流道5连通，高压气体从引射流道5注入蜂窝腔2a，在蜂窝腔2a内形成高压区，压制齿尖射流在该蜂窝格内偏转绕流。实施例中，引射流道5在引射孔51对应处通过设置缩颈区52，减小引射流道5的流道横截面大小，从而改变注入蜂窝腔2a的高压气体的压力，使蜂窝腔2a内形成的高压区仅略高于齿尖射流在该蜂窝格内偏转绕流的冲击力。实施例中，不同缩颈区52的横截面积沿轴向方向依次缩小，不同引射孔51的孔径沿轴向方向依次缩小。实施例中，引射孔51位于蜂窝基底面的一端设置为圆角过度。实施例中，引射孔51位于蜂窝基底面的一端加装倾斜弹片21，倾斜弹片21一端固定在蜂窝基底面上，另本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.引射式蜂窝衬套-篦齿封严结构，包括转轴(1)和蜂窝衬套(2)，所述的蜂窝衬套(2)同轴套设在转轴(1)上，且与转轴(1)之间具有气流通道(4)，封严入口的高压气体能进入并沿着气流通道(4)轴向流向封严出口，所述的蜂窝衬套(2)的内环面由多个蜂窝腔(2a)构成，转轴(1)上设置有多个轴向间隔式排列的环形封严篦齿(3)，所述的封严篦齿(3)的齿尖(31)外凸伸入气流通道(4)中，靠近但不接触蜂窝衬套(2)内环面，其特征是：蜂窝衬套(2)的外侧面开设有轴向的引射流道(5)，所述的引射流道(5)前端从封严入口处引入高压气体，与齿尖(31)对应的蜂窝腔(2a)的蜂窝基底面开通引射孔(51)，所述的引射孔(51)与引射流道(5)连通，高压气体从引射流道(5)注入蜂窝腔(2a)，在蜂窝腔(2a)内形成高压区，压制齿尖射流在该蜂窝格内偏转绕流。/n

【技术特征摘要】
1.引射式蜂窝衬套-篦齿封严结构，包括转轴(1)和蜂窝衬套(2)，所述的蜂窝衬套(2)同轴套设在转轴(1)上，且与转轴(1)之间具有气流通道(4)，封严入口的高压气体能进入并沿着气流通道(4)轴向流向封严出口，所述的蜂窝衬套(2)的内环面由多个蜂窝腔(2a)构成，转轴(1)上设置有多个轴向间隔式排列的环形封严篦齿(3)，所述的封严篦齿(3)的齿尖(31)外凸伸入气流通道(4)中，靠近但不接触蜂窝衬套(2)内环面，其特征是：蜂窝衬套(2)的外侧面开设有轴向的引射流道(5)，所述的引射流道(5)前端从封严入口处引入高压气体，与齿尖(31)对应的蜂窝腔(2a)的蜂窝基底面开通引射孔(51)，所述的引射孔(51)与引射流道(5)连通，高压气体从引射流道(5)注入蜂窝腔(2a)，在蜂窝腔(2a)内形成高压区，压制齿尖射流在该蜂窝格内偏转绕流。


2.根据权利要求1所述的引射式蜂窝衬套-篦齿封严结构，其特征是：所述的引射流道(5)在引射孔(51)对应处通过设置缩颈区(52)，减小引射流道(5)的流道横截面大小，从而改变注入蜂窝腔(2a)的高压气体的压力，使蜂窝腔(2a)内形成的高压区仅略高于齿尖射流在该蜂窝格内偏转绕流的冲击力。


3.根据权利要求2所述的引射式蜂窝衬套-篦齿封严结构，其特征是：不同缩颈区(52)的横截面积沿轴向方向依次缩小，不同引射孔(51)的孔径沿轴向方向依次缩...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈远翔，张勃，王治国，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