【技术实现步骤摘要】
本申请属于航空发动机封严设计领域，特别涉及一种三腔支点封严结构。
技术介绍
1、航空发动机轴承需要使用滑油进行润滑和冷却，滑油溢出会污染部件，甚至污染主流道气流。溢出的滑油黏附到转子件上会引起动应力不平衡，黏附到高温部件上会引起起火，影响发动机的安全性和可靠性。因此需要在轴承腔外设置封严腔，经支点封严系统引冷气对轴承腔进行封严。
2、表现良好的支点封严系统的封严压差应总处于合适区间：
3、1、为避免滑油泄漏，封严腔与轴承腔间压差(即油侧压差)不应过小，相通的轴承腔各处油侧压差不应相差过大；
4、2、为避免进入轴承腔的空气过多导致滑油消耗量过大，油侧压差不应过大；
5、3、从流路功能分离设计角度考虑，封严腔与封严腔外侧腔(即轴承外腔)间流量应尽量小，封严腔与轴承外腔间压差(即气侧压差)也应尽量小。对于轴承外腔温度较高的后支点，为避免高温气进入封严腔与封严冷气掺混并进入轴承腔导致结焦，气侧压差应为正值；
6、4、为避免石墨处于疲劳状态加剧磨损而缩短寿命，石墨封严两侧压差不应过大。
7、航空发动机工作包线范围大，大状态压力水平明显高于小状态，而轴承腔压力则更接近环境压力，仅通过调整支点封严引气管路压力损失来兼顾小状态不漏油和大状态压差不过大越来越困难。
8、传统的支点封严结构为两腔结构，由轴承腔20和封严腔1组成，原理如图1所示。轴承腔20与封严腔1、封严腔1与轴承外腔2间由非接触式封严结构密封，常见的组合有石墨-石墨(双联石墨)、石墨-篦齿或篦齿-篦
9、为了保证小状态时油侧封严压差不至过小，引气管路或通路的压力损失不能过大。在引气位置不变的前提下，大状态时封严气压力随引气位置压力显著上升，而轴承腔20压力仍接近环境压力即与同高度小状态时差不多。采用传统两腔支点封严结构时，大状态下，封严气与轴承腔20间的大压差全部由一个石墨封严或篦齿封严结构承担，对于石墨封严将影响其寿命，对于篦齿封严将显著增加滑油消耗量减少续航时间。此外，小状态下，如果封严气与轴承腔20间压差过小发生滑油泄漏，滑油将直接被封严气带出到轴承外腔2，污染部件和主流道。
10、尽管引入转换活门来切换引气位置，小状态从压气机后几级引气，大状态从压气机前几级或外涵引气，也可以解决这一问题，但同时增加了复杂度，影响航空发动机的可靠性，因此使用活门并不总是最优解。
技术实现思路
1、本申请的目的是提供了一种三腔支点封严结构，以解决现有的两腔篦齿封严结构可靠性低、耗油量高的问题。
2、本申请的技术方案是：一种三腔支点封严结构，包括转子后轴机构、轴承机构和封严机构；所述转子后轴机构与发动机转子的出口位置，所述轴承机构内设有滚珠轴承，所述封严机构设于转子后轴机构与轴承机构之间，所述封严机构内设有封严腔，所述转子后轴机构内设有轴承外腔，所述轴承机构内设有轴承腔，所述封严腔与轴承外腔之间设有增压腔，所述增压腔能够接收封严气，所述增压腔与封严腔之间设有第二封严篦齿，所述封严机构与轴承机构之间设有石墨封严件，进入到封严腔内的封严气通过石墨封严件进入到轴承机构内。
3、优选地，所述转子后轴结构包括第一封严篦齿、转子后轴颈和第一转子后盘，所述第一封严篦齿设于转子后轴颈和第一转子后盘之间，所述转子后轴颈与封严机构相连，所述转子后轴颈设于涡轮轴上，所述转子后轴颈对应增压腔的位置处呈v型结构。
4、优选地，所述封严机构包括位于内侧的第一机匣和位于外侧的第二机匣，所述第一机匣与转子后轴颈相连，所述第二封严篦齿设于第一机匣与第二机匣之间，所述第二机匣、第一机匣、转子后轴颈和第一转子后盘之间形成增压腔，所述增压腔的外侧设有进气通道，所述增压腔的前端位于进气通道的前端，所述增压腔的后端与进气通道平齐。
5、优选地，所述进气通道与增压腔之间设有左挡环和右挡环，所述左挡环与第一转子后盘相连，所述右挡环与第二机匣相连，所述左挡环和右挡环之间形成限流通道，所述限流通道的宽度小于进气通道的宽度。
6、优选地，所述轴承机构包括轴承内环、滚珠和轴承外环，所述轴承内环与涡轮轴相连，所述滚珠设于轴承内环和轴承外环之间，所述轴承外环外侧为第二转子，所述第二转子上设有第三机匣和第四机匣，所述所述第一机匣、第二机匣、第三机匣和石墨封严件之间形成封严腔，所述第四机匣、石墨封严件与轴承机构之间形成轴承腔；所述轴承外环的外侧设有安装环，所述第四机匣的内侧设有支撑环，所述支撑环上开设有安装槽，所述安装环设于安装槽内并与支撑环止口配合。
7、优选地，所述第二机匣与第三机匣之间形成滑油回收腔，所述滑油回收腔内能够接收从轴承腔内流出的滑油，所述滑油回收腔沿发动机轴向与增压腔和轴承腔并排设置，所述滑油回收腔与第二封严篦齿之间设有斜面，所述滑油回收腔横截面呈矩形结构并且滑油回收腔的最内侧开设有回收孔。
8、本申请的一种三腔支点封严结构，包括转子后轴机构、轴承机构和封严机构；封严机构内设有封严腔，转子后轴机构内设有轴承外腔，轴承机构内设有轴承腔，封严腔与轴承外腔之间设有增压腔，增压腔与轴承外腔之间设有第一封严篦齿，增压腔能够接收封严气，增压腔与封严腔之间设有第二封严篦齿；大状态下，封严气与轴承腔间压差较大，封严气先经篦齿封严部分降压再进入封严腔，限制了石墨两侧封严压差，减小了石墨在大状态下的磨损，第二封严篦齿和石墨封严件的寿命提高，从而能够减少滑油消耗量，增加续航时间；在小状态下，通过封严腔与增压腔间的篦齿封严，可以防止滑油侵入增压腔以及轴承外腔，增加了续航时间。
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1.一种三腔支点封严结构，包括转子后轴机构、轴承机构和封严机构；所述转子后轴机构与发动机转子的出口位置，所述轴承机构内设有滚珠轴承，所述封严机构设于转子后轴机构与轴承机构之间，其特征在于：所述封严机构内设有封严腔(1)，所述转子后轴机构内设有轴承外腔(2)，所述轴承机构内设有轴承腔(20)，所述封严腔(1)与轴承外腔(2)之间设有增压腔(3)，所述增压腔(3)能够接收封严气，所述增压腔(3)与封严腔(1)之间设有第二封严篦齿(13)，所述封严机构与轴承机构之间设有石墨封严件(5)，进入到封严腔(1)内的封严气通过石墨封严件(5)进入到轴承机构内。
2.如权利要求1所述的三腔支点封严结构，其特征在于：所述转子后轴结构包括第一封严篦齿(4)、转子后轴颈(6)和第一转子后盘(7)，所述第一封严篦齿(4)设转子后轴颈(6)和第一转子后盘(7)之间，所述转子后轴颈(6)与封严机构相连，所述转子后轴颈(6)设于涡轮轴上，所述转子后轴颈(6)对应增压腔(3)的位置处呈V型结构。
3.如权利要求1所述的三腔支点封严结构，其特征在于：所述封严机构包括位于内侧的第一机匣(8)
4.如权利要求3所述的三腔支点封严结构，其特征在于：所述进气通道(10)与增压腔(3)之间设有左挡环(11)和右挡环(12)，所述左挡环(11)与第一转子后盘(7)相连，所述右挡环(12)与第二机匣(9)相连，所述左挡环(11)和右挡环(12)之间形成限流通道，所述限流通道的宽度小于进气通道(10)的宽度。
5.如权利要求3所述的三腔支点封严结构，其特征在于：所述轴承机构包括轴承内环、滚珠和轴承外环(14)，所述轴承内环与涡轮轴相连，所述滚珠设于轴承内环和轴承外环(14)之间，所述轴承外环(14)外侧为第二转子，所述第二转子上设有第三机匣(15)和第四机匣(16)，所述第一机匣(8)、第二机匣(9)、第三机匣(15)和石墨封严件(5)之间形成封严腔(1)，所述第四机匣(16)、石墨封严件(5)与轴承机构之间形成轴承腔(20)；所述轴承外环(14)的外侧设有安装环(17)，所述第四机匣(16)的内侧设有支撑环(18)，所述支撑环(18)上开设有安装槽，所述安装环(17)设于安装槽内并与支撑环(18)止口配合。
6.如权利要求5所述的三腔支点封严结构，其特征在于：所述第二机匣(9)与第三机匣(15)之间形成滑油回收腔(19)，所述滑油回收腔(19)内能够接收从轴承腔(20)内流出的滑油，所述滑油回收腔(19)沿发动机轴向与增压腔(3)和轴承腔(20)并排设置，所述滑油回收腔(19)与第二封严篦齿(13)之间设有斜面，所述滑油回收腔(19)横截面呈矩形结构并且滑油回收腔(19)的最内侧开设有回收孔。
...【技术特征摘要】
1.一种三腔支点封严结构，包括转子后轴机构、轴承机构和封严机构；所述转子后轴机构与发动机转子的出口位置，所述轴承机构内设有滚珠轴承，所述封严机构设于转子后轴机构与轴承机构之间，其特征在于：所述封严机构内设有封严腔(1)，所述转子后轴机构内设有轴承外腔(2)，所述轴承机构内设有轴承腔(20)，所述封严腔(1)与轴承外腔(2)之间设有增压腔(3)，所述增压腔(3)能够接收封严气，所述增压腔(3)与封严腔(1)之间设有第二封严篦齿(13)，所述封严机构与轴承机构之间设有石墨封严件(5)，进入到封严腔(1)内的封严气通过石墨封严件(5)进入到轴承机构内。
2.如权利要求1所述的三腔支点封严结构，其特征在于：所述转子后轴结构包括第一封严篦齿(4)、转子后轴颈(6)和第一转子后盘(7)，所述第一封严篦齿(4)设转子后轴颈(6)和第一转子后盘(7)之间，所述转子后轴颈(6)与封严机构相连，所述转子后轴颈(6)设于涡轮轴上，所述转子后轴颈(6)对应增压腔(3)的位置处呈v型结构。
3.如权利要求1所述的三腔支点封严结构，其特征在于：所述封严机构包括位于内侧的第一机匣(8)和位于外侧的第二机匣(9)，所述第一机匣(8)与转子后轴颈(6)相连，所述第二封严篦齿(13)设于第一机匣(8)与第二机匣(9)之间，所述第二机匣(9)、第一机匣(8)、转子后轴颈(6)和第一转子后盘(7)之间形成增压腔(3)，所述增压腔(3)的外侧设有进气通道(10)，所述增压腔(3)的前端位于进气通道(10)的前端，所述增压腔(3)的后端与进气通道(10)平...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘子玥，张林，赵家军，段玉发，杨守辉，范宇，赵耘墨，李俊山，
申请(专利权)人：中国航发沈阳发动机研究所，
类型：发明
国别省市：
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