[發明專利]一種脹圈與密封刷組合式內燃波轉子

有效

• 申請號: 201710119038.4
• 申請日: 2017-03-02
• 公開（公告）號: CN106930839B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 李建中;鞏二磊
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F02C7/28
• 分類號: F02C7/28;F16J15/06
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 嚴巧巧

技術領域

本發明屬于航空發動機領域，特別是一種脹圈與密封刷組合式內燃波轉子。

背景技術

內燃波轉子是一種新型的非定常燃燒裝置，具有大幅度提高推進系統性能的潛在優勢，但由于工作過程其主體部分波轉子處于旋轉狀態，就使得泄漏問題成為其固有的技術障礙。而且其工作過程通常采用爆震或爆燃的快速增壓燃燒模式，燃燒過程產生的壓力非常高，格外凸顯了泄漏的影響。資料表明上世紀60年代ABB的內燃波轉子項目被迫終止，其中泄漏的影響就是一個重要原因。

由上述分析可知，要開展內燃波轉子相關技術研究，必須要解決其固有的泄漏問題。內燃波轉子中存在的泄漏現象具有一定的特殊性，一方面高壓氣流會沿徑向泄漏至周圍環境，造成發動機整體性能的損失；另一方面會沿周向泄漏至相鄰波轉子通道，影響內燃波轉子的工作穩定性。傳統單一的密封方式一般只單方面考慮固定方向的密封，如專利“基于非定常燃燒具有增壓功能的內燃波轉子及工作方法”，專利號：ZL201310018405.3，提出了一種基于非定常燃燒的內燃波轉子結構及方法，該系統中在波轉子端面與端蓋之間設置了一級篦齒密封結構，可以部分抑制徑向方向的泄漏。另外非接觸密封在壓差較大的環境下，難以實現較好的密封效果，而非接觸密封雖然密封效果好，但存在摩擦阻力大、轉子易卡死的特點，如活塞發動機所采用的活塞環密封等。

發明內容

發明目的：基于現有技術的不足，本發明提供一種脹圈與密封刷組合式內燃波轉子，用于解決內燃波轉子端面與端蓋處密封效果不佳且容易帶來轉子卡死不良后果的技術問題。

技術方案：

一種脹圈與密封刷組合式內燃波轉子，包括波轉子、端蓋、外脹圈、內脹圈和密封刷；

所述波轉子包括外筒、內筒和隔板三部分，外筒和內筒同軸且端面齊平，所述隔板沿波轉子徑向連接外筒和內筒，將外筒和內筒之間的區域劃分成一個個波轉子通道，且所述隔板的端部位于外筒和內筒端部的內側；在波轉子上與每個隔板所在位置相應的外筒的端部設置有缺口、內筒的端部設置有凹槽，上述缺口貫穿外筒的壁厚，上述凹槽的開口位于內筒的外側壁面；所述外筒的外壁面上在靠近端部的位置設置有沿周向的外脹圈槽，且所述缺口從外筒的端部延伸至外脹圈槽內；

所述端蓋為圓環狀，內環邊緣設置有一圈高于圓環面的內凸臺，外環邊緣設置有一圈高于圓環面的外凸臺，且內凸臺和外凸臺位于圓環的同一側，所述內凸臺的外壁面與內筒的內壁面適配，所述內凸臺的外壁面設置有沿周向的內脹圈槽，所述外凸臺的內壁面與外筒的外壁面適配；

所述外脹圈和內脹圈均為帶開口的圓環狀，開口處設置有連接開口兩端的連接裝置；且外脹圈和內脹圈具有彈性，在自由狀態下圓環開口張開，閉合狀態下圓環開口封閉；

所述密封刷包括密封刷隔板，所述密封刷隔板的長度與隔板在波轉子徑向方向的長度相同，在密封刷隔板長度方向的兩端分別設置有一個卡頭，其中一個卡頭與缺口適配，另一個卡頭與凹槽適配；所述密封刷隔板的側面沿長度方向設置有開口向外的八字形的彈性刷耳。密封刷通過卡頭安裝到波轉子上，刷耳朝外與端蓋的端面擠壓和摩擦，外脹圈擠壓于有卡槽的卡頭與端蓋的外凸臺內壁面之間，內脹圈擠壓于端蓋的內凸臺外壁面與內筒的內壁面之間，使得周向具有良好的密封。工作過程中，以脹圈為參照物，波轉子和端蓋的內外凸臺相對于脹圈做旋轉運動，摩擦范圍發生在脹圈的厚度范圍內，近似于脹圈所在的脹圈槽的槽寬范圍內，而不是脹圈周向整體的平移所產生的摩擦，因此與傳統脹圈密封相比，摩擦力大大減小。

進一步的，在本發明中，所述隔板沿波轉子軸向的長度與兩倍的密封刷隔板的長度之和等于外筒和內筒的長度。隔板與密封刷隔板組合起來與內筒和外筒長度相同，使得波轉子端面齊平。

進一步的，在本發明中，密封刷的刷耳為兩個圓弧狀的刷瓣且自由狀態時刷瓣的弧度大于90度。裝配好后，刷耳與端蓋接觸摩擦使得周向具有良好的密封，且摩擦位置位于每個刷瓣的中部，摩擦力較小，刷耳不容易損。

進一步的，在本發明中，所述外脹圈和內脹圈在制作過程中滿足在閉合狀態下，外脹圈外徑略小于外凸臺的內壁面直徑，內脹圈外徑略小于內筒內壁面直徑。

優選的，在本發明中，所述內脹圈的內側設置有沿周向的內滑油槽，所述外脹圈外側設置有沿周向的外滑油槽；所述端蓋上設置有滑油通道，滑油通道上設置有相互連通的進油口和出油口，所述進油口設置于端蓋的外凸臺的外側面，出油口設置于外凸臺的內側面和內凸臺的外側面。