[發(fā)明專利]一種雙環(huán)圓周密封裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510930611.0
• 申請日: 2015-12-14
• 公開（公告）號: CN105443762A
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 景迅;李貴林;王蓉;宋飛;吳暇;徐鵬飛;胡海濤;賀耀;趙亞飛;程瑤;劉穎;常城
• 申請（專利權(quán)）人: 中國燃?xì)鉁u輪研究院
• 主分類號: F16J15/30
• 分類號: F16J15/30;F16J15/34;F02C7/28
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專利屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，涉及用于發(fā)動(dòng)機(jī)軸承腔和附件傳動(dòng)軸端的滑油或空氣封嚴(yán)裝置。

背景技術(shù)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承腔和附件傳動(dòng)軸端常用的滑油密封裝置類型有端面石墨密封、圓周石墨密封、篦齒密封和浮環(huán)密封等。端面石墨密封具有氣體泄漏低、工作能力高的優(yōu)點(diǎn)，但在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用受限于尺寸、重量大及難于裝配的缺點(diǎn)。篦齒密封結(jié)構(gòu)簡單，速度不受限制，但泄漏大，難于控制，需輔助機(jī)構(gòu)減小滑油泄漏。浮動(dòng)環(huán)密封具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低的優(yōu)點(diǎn)，但泄漏較大。圓周密封作為一種內(nèi)徑接觸式的密封裝置在航空發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承腔密封上的應(yīng)用已有30多年的歷史，而且還廣泛應(yīng)用于石油、化工等工業(yè)領(lǐng)域，近年來，克服粘性液體動(dòng)壓浮升力技術(shù)的進(jìn)步，又將它發(fā)展成高性能的滑油密封，用于航空附件及傳動(dòng)系統(tǒng)。圓周密封主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，裝配方便，不限制轉(zhuǎn)、靜子軸向相對位移，密封氣體泄漏低，具有破損-安全性的優(yōu)點(diǎn)，但其難于壓力平衡，對液體環(huán)境敏感。

目前的圓周密封裝置有單環(huán)、主環(huán)-蓋環(huán)雙環(huán)結(jié)構(gòu)、主環(huán)-蓋環(huán)-背環(huán)三環(huán)結(jié)構(gòu)三種結(jié)構(gòu)。如圖1所示，單環(huán)圓周密封裝置的密封件沿圓周均分為幾段，由周向拉伸彈簧箍到旋轉(zhuǎn)的密封跑道外徑表面上，構(gòu)成主密封界面來限制軸向滑油的泄漏，再通過波形彈簧將密封件推靠在經(jīng)過研磨的密封座內(nèi)伸凸邊端面上，構(gòu)成輔助密封界面來限制徑向滑油的泄漏，為了限制分段環(huán)接頭縫隙的泄漏，在端部采用三角形凸舌-凹窩插入式接頭結(jié)構(gòu)。為減少主密封接口上的壓力負(fù)荷，在近低壓側(cè)的密封環(huán)內(nèi)環(huán)面上，帶有兩端不通的周向槽，形成主密封凸緣，通過軸向槽與高壓側(cè)相通。類似地，輔助密封表面上也有卸荷槽并構(gòu)成輔助密封凸緣。單環(huán)結(jié)構(gòu)雖然零件數(shù)量少，但是接頭制造極其困難，需要專用成形銑刀，加工難度大，制造成本高，且單環(huán)結(jié)構(gòu)較脆弱。圖2所示為主環(huán)-蓋環(huán)雙環(huán)結(jié)構(gòu)的圓周密封，其工作原理和單環(huán)類似，不同之處在于主環(huán)上增加了一個(gè)蓋環(huán)，這是因?yàn)榇私Y(jié)構(gòu)的主環(huán)各段端頭采用的是軸向階梯式搭接結(jié)構(gòu)，需要蓋環(huán)來堵塞泄漏縫隙。此結(jié)構(gòu)的圓周密封加工工藝較單環(huán)結(jié)構(gòu)簡單，但蓋環(huán)限制了主密封環(huán)的徑向高度，密封件的強(qiáng)度下降，在工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣和殼體的振動(dòng)對密封裝置的強(qiáng)度要求不容忽視。圖3所示的三環(huán)結(jié)構(gòu)的密封環(huán)由主環(huán)、蓋環(huán)和背環(huán)組成，分段的主環(huán)端頭采用直接頭，在徑向和軸向都易產(chǎn)生泄漏，因此需要蓋環(huán)和背環(huán)來封閉接頭縫隙，與前兩種結(jié)構(gòu)不同的是在蓋環(huán)和背環(huán)上各有一個(gè)周向彈簧來分別箍緊密封環(huán)達(dá)到軸向密封的作用。其密封原理與單環(huán)類似。三環(huán)結(jié)構(gòu)雖然制造工藝簡單，但零件數(shù)量多，占用空間大，且接頭處氣體不平衡負(fù)荷大，滑油進(jìn)入接頭縫隙時(shí)易泄漏，工作能力低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的：本發(fā)明的目的是為燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)提供一種能夠在高溫、高速條件下長期使用、并具有優(yōu)良封嚴(yán)性能，低成本的軸承腔和附件傳動(dòng)軸端密封裝置。相對于單環(huán)圓周密封、主環(huán)-蓋環(huán)雙環(huán)圓周密封和三環(huán)圓周密封結(jié)構(gòu)，本雙環(huán)圓周密封具有更低的成本和更高的工作可靠性。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種雙環(huán)圓周密封裝置，其特征在于，包括密封座(1)、主密封環(huán)(2)、背環(huán)(3)、周向拉伸彈簧(4)、彈簧套(5)、軸向彈簧(6)、防轉(zhuǎn)銷套(7)、彈簧擋圈(8)、卡簧(9)和防轉(zhuǎn)銷(10)；其中，密封座(1)通過螺栓安裝在殼體(11)上，為截面“T”形的環(huán)形金屬件，對其它零件進(jìn)行支撐和保護(hù)；

主密封環(huán)(2)為分段結(jié)構(gòu)，采用徑向搭接的方式，三段依次各有一端搭在相鄰段端頭上，組成主密封環(huán)(2)，采用石墨或C/C復(fù)合材料；

背環(huán)(3)采用直接頭的分段形式，通過周向拉伸彈簧(4)箍在一起形成整環(huán)，與旋轉(zhuǎn)的密封跑道(12)外徑表面相貼合，起主要的軸向密封作用，背環(huán)(3)采用石墨或C/C復(fù)合材料，在軸向彈簧(6)的壓縮作用下，密封環(huán)與密封座(1)貼合，形成二次密封面；

彈簧套(5)和防轉(zhuǎn)銷套(7)用來固定軸向彈簧(6)，防轉(zhuǎn)銷套(7)除了固定軸向彈簧(6)外，還起到防止主密封環(huán)(2)和背環(huán)(3)相對轉(zhuǎn)動(dòng)的作用，卡簧(9)安裝在密封座(1)上，將彈簧擋圈(8)固定在密封座(1)上；

在近低壓側(cè)的主密封環(huán)(2)內(nèi)表面上，設(shè)有帶有兩端不通的周向槽，減少主密封接口上的壓力負(fù)荷，形成主密封凸緣，通過軸向槽與高壓側(cè)相通。

本發(fā)明的有益效果：