[發(fā)明專利]一種柵板堆疊間隙自調(diào)整的柵板密封結(jié)構(gòu)

有效

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• 申請日: 2019-07-02
• 公開（公告）號: CN110296218B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃偉峰;劉瑩;李國志;李永健;李德才;王玉明;廖傳軍;陳海鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學;北京宇航系統(tǒng)工程研究所
• 主分類號: F16J15/40
• 分類號: F16J15/40
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 段俊濤

一種柵板堆疊間隙自調(diào)整的柵板密封結(jié)構(gòu)，包括柵板，柵板的一面加工有微米量級厚度的下凹的臺階，多個加工面朝向一致的柵板堆疊安裝在安裝槽內(nèi)，形成非等厚度氣膜的柵板密封結(jié)構(gòu)，且臺階靠近柵板密封結(jié)構(gòu)高壓側(cè)。在柵板之間形成具有階梯厚度的氣膜，由于流體靜壓效應(yīng)作用，該氣膜具有一定剛度，從而調(diào)節(jié)柵板間間隙，使間隙自動均勻分配，而均勻分布的間隙具有最小的泄漏量。因此，本發(fā)明具有在相同工作溫度跨度下大幅降低泄漏量，以及抗軸向擾動的能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于柵板密封技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種柵板堆疊間隙自調(diào)整的柵板密封結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

根據(jù)現(xiàn)有文獻【Jeffrey J.DeMange,Patrick H.Dunlap,Bruce M.Steinetz,GaryJ.Drlik and Analex Corporation,“An Evaluation of High Temperature AirframeSeals for Advanced Hypersonic Vehicles,”NASA/TM—2007-215043,AIAA–2007–5743,October 2007】、【Bruce M.Steinetz,”High Temperature Performance Evaluation of aHypersonic Engine Ceramic Wafer seal”,NASA-TM-103737,N91-22567】，柵板密封結(jié)構(gòu)用于可變流道的一種直線型滑動密封。現(xiàn)有技術(shù)中，柵板采用規(guī)則的六面體形狀，所形成的氣膜為等厚度氣膜，根據(jù)可壓縮流體的雷諾方程推導，其壓力分布與氣膜厚度無關(guān)，即氣膜沒有剛度，因此在工作溫度變化或受到軸向擾動時，其柵板間的間隙增加無法自行調(diào)節(jié)，間隙集中于某一兩處柵板間導致泄漏量急劇加大，存在工作溫度范圍窄，抗擾動能力差的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，增加柵板密封結(jié)構(gòu)溫度工作范圍和抗擾動能力，增強其適應(yīng)性，本發(fā)明的目的在于提供一種柵板堆疊間隙自調(diào)整的柵板密封結(jié)構(gòu)，可以使氣膜產(chǎn)生剛度，并可在柵板間產(chǎn)生局部間隙變化時自動實現(xiàn)間隙的均勻分配，從而更好地適應(yīng)溫度跨度大的工作條件。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種柵板堆疊間隙自調(diào)整的柵板密封結(jié)構(gòu)，包括柵板1，柵板1的一面加工有微米量級厚度的下凹的臺階2，多個加工面朝向一致的柵板1堆疊安裝在安裝槽3內(nèi)，形成非等厚度氣膜的柵板密封結(jié)構(gòu)。

當柵板1兩側(cè)氣膜厚度不一致時，兩側(cè)氣膜力不一致，柵板1會在氣膜力作用下運動，使兩氣膜達到一致，達到自動均勻柵板間隙的效果。

優(yōu)選地，所述臺階2靠近柵板密封結(jié)構(gòu)的高壓側(cè)，所述柵板1的厚度為1～15mm左右，臺階2的厚度Δh為1～100μm，臺階2的面積占柵板1單面總面積的0.1～0.8，使得在柵板之間形成具有階梯厚度的氣膜，由于流體靜壓效應(yīng)作用，該氣膜具有一定剛度，即在柵板間間隙氣膜厚度增大時，氣膜力減小，從而起到調(diào)節(jié)柵板間間隙，使間隙自動均勻分配的作用。

優(yōu)選地，所述柵板1通過彈性元件4以及橋接元件5堆疊安裝在安裝槽3內(nèi)，其中橋接元件5設(shè)置于堆疊的柵板1的側(cè)面，彈性元件4設(shè)置于橋接元件5與安裝槽3之間。

優(yōu)選地，所述柵板1與橋接元件5以及安裝槽3均不固連，柵板1間相互不固連，柵板1在彈性元件4載荷與摩擦力的共同作用下與側(cè)壁6保持一定的接觸。

優(yōu)選地，所述安裝槽3為倒U形槽，彈性元件4設(shè)置于槽底與橋接元件5之間，堆疊的柵板1的兩端面與槽的兩豎直內(nèi)壁接觸，側(cè)壁6設(shè)置在倒U形槽的開口位置下方。

優(yōu)選地，所述柵板1沿厚度的投影面可以選擇多邊形、帶曲邊的多邊形、弧形等形狀，其棱邊結(jié)構(gòu)可以選擇帶圓角、倒角以及保持銳邊。