[發明專利]帶斜槽的浮環密封組件

有效

• 申請號: 201710454558.0
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN107327571B
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發明（設計）人: 李國慶
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: F16J15/16
• 分類號: F16J15/16
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 李江暉

本發明公開一種密封組件，用于軸承腔內潤滑油的密封，旋轉軸通過設置在軸承腔內的軸承支撐在安裝座上，所述密封組件包括：跑道，所述跑道套在所述旋轉軸上；浮環，所述浮環在徑向上設置在所述安裝座與所述跑道之間，所述浮環的徑向內表面與所述跑道的徑向外表面徑向地相對；其中在所述跑道的徑向外表面中設置有斜槽，所述斜槽從所述跑道的徑向外表面朝向所述跑道的中心部分延伸。當發動機高速運轉時，斜槽內的潤滑油在離心力作用下形成密封油環，有助于提升密封性能，尤其是過渡態封嚴壓差未建立時，密封油環可以起到很好的補充作用。

技術領域

本發明涉及一種適用于航空發動機軸承腔的密封結構。該結構是在旋轉跑道上開有斜槽的新型密封結構，能夠滿足現代高性能航空發動機過渡態下對軸承腔潤滑油的密封要求。

背景技術

對于現代高性能航空發動機來說，為了追求更高的推重比和熱效率，降低耗油率，控制污染物排放并提高工作壽命，需要不斷突破密封技術。研究表明，密封泄漏量每減少1％，可使發動機推力增加1％，耗油率降低0.1％。浮環密封的密封間隙相對較小，當發動機正常工作時，密封間隙內形成一層流體膜，用來封嚴軸承腔內的潤滑油。如果旋轉軸和浮環相碰時，浮環可上下浮動而不會磨損，因而密封效果較好，且不會在工作中碰磨使工作間隙加大。但是，過渡態下，封嚴腔內封嚴氣壓力未建立起來時，潤滑油極易泄漏。目前，常規的設計未能找到有效的密封方法，只能默認該部分泄漏的發生。

本發明提出帶斜槽的浮環密封結構，專門針對過渡態下的密封需求。整體結構比較簡單，加工難度與傳統的密封結構無異，但是密封性能卻得到大幅提升，具有廣泛的應用前景。

發明內容

本發明提供了一種適用于航空發動機軸承腔潤滑油密封的新型浮環密封結構，包括跑道、浮環、金屬圈、和斜槽，三者共同組成一個浮環密封單元體，其主要特征是：跑道與浮環配對使用，跑道與浮環形成密封間隙δ，而跑道兩側均設計成臺階狀，臺階高h。跑道中間設計了12個斜槽。如圖2和4所示，其高為A，寬度為B，底部深度為C。

該結構主要滿足發動機起動、停車等過渡態下的密封需求。發動機正常工作時，封嚴腔內封嚴氣的壓力高于軸承腔內潤滑油的壓力，潤滑油不易泄漏。但是，過渡態下，封嚴腔的封嚴氣壓力不能快速及時建立，潤滑油極易泄漏。斜槽內收集的潤滑油在離心力作用下，形成一道嚴密的密封油環，可以有效阻止潤滑油向外泄漏，最終保證了發動機過渡態下的密封性能，提升了發動機的整體性能。

本發明提出了一種密封組件，用于軸承腔內潤滑油的密封，旋轉軸通過設置在軸承腔內的軸承支撐在安裝座上，所述密封組件包括：

跑道，所述跑道套在所述旋轉軸上；

浮環，所述浮環在徑向上設置在所述安裝座與所述跑道之間，所述浮環的徑向內表面與所述跑道的徑向外表面徑向地相對；

其中在所述跑道的徑向外表面中設置有斜槽，所述斜槽從所述跑道的徑向外表面朝向所述跑道的中心部分延伸。

根據本發明的密封組件，其中所述跑道與所述旋轉軸一起旋轉。

根據本發明的密封組件，其中在所述跑道與浮環之間形成的徑向密封間隙在0.02至0.1mm之間。

根據本發明的密封組件，其中所述斜槽的軸線與所述跑道的在所述斜槽的軸線與跑道的徑向外表面的假想交點處的切線成角度地。

根據本發明的密封組件，其中所述角度在100-130度的范圍之間。

根據本發明的密封組件，其中多個斜槽沿著所述跑道的徑向外表面的外周邊均勻地分布。

根據本發明的密封組件，其中斜槽的數量在8-20個的范圍內。

根據本發明的密封組件，其中在所述跑道的軸向上設置一排斜槽。

根據本發明的密封組件，其中在所述跑道的軸向上設置多排斜槽。