[發明專利]一種適用于發動機軸承腔的密封結構

有效

• 申請號: 202010842891.0
• 申請日: 2020-08-20
• 公開（公告）號: CN111998075B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 李國慶;朱俊強;徐綱;盧新根;張燕峰
• 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;F16J15/30;F02C7/06
• 代理公司: 北京鍾維聯合知識產權代理有限公司 11579
• 代理人: 原春香

本發明公開了一種適用于發動機軸承腔的密封結構，涉及密封動力學領域，用于諸如航空發動機軸承腔滑油的高效密封。該結構主要為與石墨密封配對的密封跑道的外周表面開設魚骨型槽。當轉子高速運行時，魚骨型槽內可以產生動壓，提升石墨密封的封嚴性能；同時，開設魚骨型槽，減少了跑道與石墨環的接觸面積，降低摩擦耗功和摩擦熱，有利于提升石墨密封的壽命；當發動機突然停車后，在動壓作用下，石墨密封的封嚴性能仍可以保持一定時間。該發明結構簡單，加工方便，是一種很有應用前景的密封結構。

技術領域

本發明屬于密封動力學領域，涉及一種發動機軸承腔的密封結構，尤其適用于航空發動機軸承腔的滑油密封，該結構主要通過在石墨密封跑道上開設魚骨型槽，用來提高封嚴性能、延長運行壽命的新型密封結構，能夠滿足現代高性能航空發動機對軸承腔滑油的密封要求。

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％。石墨密封是一種接觸式密封結構，整體密封性能優于非接觸式密封，一般用于軸承腔內的滑油封嚴。

首先，受限于材料許用溫度和材料硬度等性能要求，石墨密封的工作范圍有限，其運行線速度一般不超過150m/s；其次，石墨密封主密封面一般尺寸較小，高速運行過程中，如果受損極易導致密封失效；再次，由于石墨密封屬于接觸式密封，其摩擦耗功較大，摩擦熱量高，長期運行磨損嚴重，影響石墨密封的使用壽命。

本發明提出在石墨密封跑道表面開設魚骨型槽結構，克服了上述三方面缺點，整體結構比較簡單，加工難度與傳統的密封結構無異，但是密封性能和壽命卻得到大幅提升，具有廣泛的應用前景。

發明內容

針對現有技術的上述缺點和不足，本發明提供了一種適用于發動機軸承腔的密封結構，具體是一種適用于航空發動機軸承腔石墨密封的魚骨型槽跑道結構，該結構是在密封跑道外周表面上開設魚骨型槽，用來提高封嚴性能、延長運行壽命的新型密封結構，當轉子高速運行時，魚骨型槽內可以產生動壓，提升石墨密封的封嚴性能；同時，開設魚骨型槽，減少了跑道與石墨環的接觸面積，降低摩擦耗功和摩擦熱，有利于提升石墨密封的壽命；當發動機突然停車后，在動壓作用下，石墨密封的封嚴性能仍可以保持一定時間。本發明的密封結構，能夠滿足現代高性能航空發動機對軸承腔滑油的密封要求。

本發明為解決其技術問題所采用的技術方案為：

一種適用于發動機軸承腔的密封結構，用以對所述軸承腔中的滑油進行密封，包括設置在所述軸承腔軸向端部的一密封跑道和一與所述密封跑道配對使用的石墨環，所述密封跑道固定套設在旋轉軸上，所述石墨環設置在一靜止安裝座中，所述靜止安裝座中至少設有一周向彈性件，所述周向彈性件抵接在所述石墨環的外周表面上，使得所述石墨環的內周表面與所述密封跑道的外周表面貼緊布置以形成軸向密封面，其特征在于，

所述密封跑道的外周表面上開設至少一圈沿周向均勻間隔布置且朝向一致的魚骨型槽，每一所述魚骨型槽均包括相互連通并具有夾角的一左側槽和一右側槽，所述左側槽、右側槽均包括沿其長度方向分布的一頭部區域、中部區域和尾部區域，且所述左側槽、右側槽的頭部區域基本重疊。

優選地，所述靜止安裝座中還設有軸向彈性件，所述軸向彈性件抵接在所述石墨環一側的軸向端面上，使得所述石墨環另一側的軸向端面與所述靜止安裝座的徑向延伸表面貼緊布置以形成徑向密封面。

優選地，所述軸承腔的外部設置一高壓封嚴腔，所述高壓封嚴腔內的高壓封嚴氣的壓力高于所述軸承腔內的滑油壓力，可進一步防止所述軸承腔內的滑油向外部泄漏。

優選地，每一所述魚骨型槽中，所述左側槽、右側槽之間的夾角α在90°～150°之間，一般取120°。

優選地，每一圈魚骨型槽中，相鄰兩所述魚骨型槽在周向上的夾角β為5～12°。