封严主动控制系统、涡轮发动机和封严主动控制方法技术方案

本发明专利技术提供一种封严主动控制系统、涡轮发动机和封严主动控制方法。该涡轮发动机包括该封严主动控制系统，该封严主动控制方法采用该封严主动控制系统，该封严主动控制系统用于控制设置在转子和静子之间的封严结构，封严结构包括设置于转子的第一封严结构和设置于静子的第二封严结构，第一封严结构与第二封严结构之间具有径向间隙，该封严主动控制系统包括滑动件、滑动件安装部、弹性件和引流通道，滑动件与第二封严结构固定连接，滑动件通过弹性件可径向移动地连接滑动件安装部，滑动件安装部和引流通道设置于静子，引流通道用于从封严结构的外部引入流体并将其导向滑动件，以通过调节引流通道内的流体的压力控制滑动件相对于静子的位移。子的位移。子的位移。

【技术实现步骤摘要】
封严主动控制系统、涡轮发动机和封严主动控制方法


[0001]本专利技术涉及旋转密封和航空发动机
，具体涉及一种封严主动控制系统、涡轮发动机和封严主动控制方法。

技术介绍

[0002]航空发动机的封严结构的主要作用是防止转子和静子之间的高压气体向低压区域泄露，以提高发动机的效率，降低耗油率。迷宫封严结构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封严结构，利用通道的突扩和突缩增加流阻以限制流体泄漏，蜂窝
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篦齿组合封严结构是其中一种常用的迷宫封严结构。
[0003]传统的蜂窝
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篦齿封严结构300如图1所示，通过篦齿301和蜂窝302隔绝高压区域和低压区域，蓖齿301与蜂窝302之间采用小间隙配合，可以抑制气体从高压区域流向低压区域，并避免蓖齿301与蜂窝302之间发生碰磨。发动机在不同工作状态下，由于零件的热胀冷缩以及转动部件在离心力作用下的径向拉伸，会导致篦齿301与蜂窝302间的间隙发生变化：在发动机状态升高(推力、转速增加)的过程中，各部件均升温，转子转速升高，转动部件大幅伸长，此时蓖齿301与蜂窝302间的间隙逐渐减小，极端情况下，蓖齿301会切入蜂窝302中，此时蓖齿301与蜂窝302均摩擦升温，有着火的风险，且由于蓖齿301很薄，结构脆弱，有断裂失效风险；反之在发动机状态降低(推力、转速降低)的过程中，转动部件径向收缩，导致蓖齿301与蜂窝302之间的间隙逐渐增加，在极端情况下，蓖齿301与蜂窝302之间的间隙很大，导致气体可以自由的从高压区域流向低压区域，使封严效果大大减弱。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一个目的是提供一种封严主动控制系统，可以根据需要调节封严结构的径向间隙，使径向间隙保持在合理的范围内。
[0005]为实现所述目的的封严主动控制系统，用于控制设置在转动配合的转子和静子之间的封严结构，所述封严结构包括设置于所述转子的第一封严结构和设置于所述静子的第二封严结构，所述第一封严结构与所述第二封严结构之间具有径向间隙，所述封严主动控制系统包括滑动件、滑动件安装部、弹性件和引流通道，所述滑动件与所述第二封严结构固定连接，所述滑动件通过所述弹性件可径向移动地连接所述滑动件安装部，所述滑动件安装部和所述引流通道设置于所述静子，所述引流通道用于从所述封严结构的外部引入流体并将其导向所述滑动件，以通过调节所述引流通道内的流体的压力控制所述滑动件相对于所述静子的位移。
[0006]在所述的封严主动控制系统的一个或多个实施方式中，所述滑动件安装部提供腔室，所述腔室位于所述径向间隙的一侧具有开口，所述滑动件可移动地设置在所述开口中，所述引流通道连通所述腔室。
[0007]在所述的封严主动控制系统的一个或多个实施方式中，所述腔室或/和所述滑动件设置有与所述径向间隙相通的通孔，所述引流通道内的流体的压力高于所述封严结构的
轴向两侧的流体的压力。
[0008]在所述的封严主动控制系统的一个或多个实施方式中，所述封严主动控制系统还包括调节阀和控制器，所述调节阀用于调节所述引流通道内的流体的压力，所述控制器用于控制所述调节阀。
[0009]在所述的封严主动控制系统的一个或多个实施方式中，所述封严主动控制系统还包括传感器，用于测量所述径向间隙的实际值，以根据所述实际值对所述滑动件相对于所述静子的位移进行修正。
[0010]在所述的封严主动控制系统的一个或多个实施方式中，所述第一封严结构与所述第二封严结构组成迷宫封严结构。
[0011]该封严主动控制系统可以根据需要调节封严结构的径向间隙，使径向间隙保持在合理的范围内，以抑制转子和静子之间的流体从高压区域向低压区域泄露，并避免第一封严结构与第二封严结构相接触，导致封严结构的损伤甚至失效，从而能够保证稳定的封严效果，提高封严结构的使用寿命，且结构简单，便于加工制造和装配，经济性较好，操作便捷可靠，不但适用于涡轮发动机，也适用于其他需要旋转密封的流体机械设备。
[0012]本专利技术的另一个目的是提供一种涡轮发动机，可以根据需要调节封严结构的径向间隙，使径向间隙保持在合理的范围内。
[0013]为实现所述目的的涡轮发动机，包括前述的封严主动控制系统。
[0014]在所述的涡轮发动机的一个或多个实施方式中，所述封严主动控制系统还包括调节阀，用于调节所述引流通道内的流体的压力，所述涡轮发动机包括全权限数字控制系统，所述全权限数字控制系统控制所述调节阀。
[0015]在所述的涡轮发动机的一个或多个实施方式中，所述封严结构设置在所述涡轮发动机的静子叶片与所述涡轮发动机的转子之间。
[0016]该涡轮发动机通过采用该封严主动控制系统，可以根据需要调节封严结构的径向间隙，使径向间隙保持在合理的范围内，以抑制转子和静子之间的气体从高压区域向低压区域泄露，并避免第一封严结构与第二封严结构相接触，导致封严结构的损伤甚至失效，从而能够保证稳定的封严效果，提高封严结构的使用寿命，有效地提高发动机的效率，降低耗油率，提高发动机的安全性和可靠性。此外，该封严主动控制系统对涡轮发动机的结构和重量的影响较小，便于加工制造和装配，经济性较好，操作便捷可靠。
[0017]本专利技术的又一个目的是提供一种封严主动控制方法，可以根据需要调节封严结构的径向间隙，使径向间隙保持在合理的范围内。
[0018]为实现所述目的的封严主动控制方法，采用前述的封严主动控制系统，通过调节所述引流通道内的流体的压力控制所述滑动件相对于所述静子的位移。
[0019]在所述的封严主动控制方法的一个或多个实施方式中，所述滑动件设置有与所述径向间隙相通的通孔，所述引流通道内的流体的压力高于所述封严结构的轴向两侧的流体的压力。
[0020]在所述的封严主动控制方法的一个或多个实施方式中，所述引流通道内的流体的温度低于所述封严结构的轴向两侧的流体的温度。
[0021]在所述的封严主动控制方法的一个或多个实施方式中，所述封严主动控制系统用于涡轮发动机，根据所述涡轮发动机的运行状态控制所述引流通道内的流体的压力。
[0022]在所述的封严主动控制方法的一个或多个实施方式中，当所述涡轮发动机的转速或/和进口温度或/和供油量升高时，减小所述引流通道内的流体的压力，当所述转速或/和所述进口温度或/和所述供油量降低时，增大所述引流通道内的流体的压力。
[0023]在所述的封严主动控制方法的一个或多个实施方式中，根据所述涡轮发动机的加工或/和装配差异对所述引流通道内的流体的压力进行修正。
[0024]该封严主动控制方法通过调节引流通道内的流体的压力，控制滑动件相对于静子的位移，进而控制第一封严结构与第二封严结构之间的径向间隙，使径向间隙保持在合理的范围内，以抑制转子和静子之间的流体从高压区域向低压区域泄露，并避免第一封严结构与第二封严结构相接触，导致封严结构的损伤甚至失效，从而能够保证稳定的封严效果，提高封严结构的使用寿命。
附图说明...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.封严主动控制系统，用于控制设置在转动配合的转子和静子之间的封严结构，所述封严结构包括设置于所述转子的第一封严结构和设置于所述静子的第二封严结构，所述第一封严结构与所述第二封严结构之间具有径向间隙，其特征在于，所述封严主动控制系统包括滑动件、滑动件安装部、弹性件和引流通道，所述滑动件与所述第二封严结构固定连接，所述滑动件通过所述弹性件可径向移动地连接所述滑动件安装部，所述滑动件安装部和所述引流通道设置于所述静子，所述引流通道用于从所述封严结构的外部引入流体并将其导向所述滑动件，以通过调节所述引流通道内的流体的压力控制所述滑动件相对于所述静子的位移。2.如权利要求1所述的封严主动控制系统，其特征在于，所述滑动件安装部提供腔室，所述腔室位于所述径向间隙的一侧具有开口，所述滑动件可移动地设置在所述开口中，所述引流通道连通所述腔室。3.如权利要求2所述的封严主动控制系统，其特征在于，所述腔室或/和所述滑动件设置有与所述径向间隙相通的通孔，所述引流通道内的流体的压力高于所述封严结构的轴向两侧的流体的压力。4.如权利要求1至3中任一项所述的封严主动控制系统，其特征在于，所述封严主动控制系统还包括调节阀和控制器，所述调节阀用于调节所述引流通道内的流体的压力，所述控制器用于控制所述调节阀。5.如权利要求1至3中任一项所述的封严主动控制系统，其特征在于，所述封严主动控制系统还包括传感器，用于测量所述径向间隙的实际值，以根据所述实际值对所述滑动件相对于所述静子的位移进行修正。6.如权利要求1至3中任一项所述的封严主动控制系统，其特征在于，所述第一封严结构与所述第二封严结构组成迷宫封严结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴明峰，杨璐瑜，丁飞，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：