[發明專利]一種帶有斜紋動壓槽的石墨密封結構

有效

• 申請號: 202010843832.5
• 申請日: 2020-08-20
• 公開（公告）號: CN111927635B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 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: F02C7/28
• 分類號: F02C7/28;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

本發明公開了一種帶有斜紋動壓槽的石墨密封結構，涉及發動機軸承腔密封領域，特別適用于航空發動機軸承腔滑油的高效密封。該結構主要是在石墨密封環的內圓周面上開設環形內槽，環形內槽將石墨密封環的內圓周面劃分為主密封面和副密封面，副密封面上開設外端與發動機軸承腔的外部連通、內端與環形內槽連通的斜紋動壓槽。當轉子高速運行時，斜紋動壓槽內可以產生壓力，提升石墨密封的封嚴性能；同時，開設斜紋動壓槽，減少了石墨密封環與密封跑道的接觸面積，削弱了磨損，有利于提升石墨密封的壽命；此外，降低了摩擦耗功和摩擦熱，可以提高運行線速度，拓寬石墨密封的使用邊界。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

本發明屬于發動機軸承腔密封領域，涉及一種帶有斜紋動壓槽的石墨密封結構，適用于諸如航空發動機軸承腔的密封。該結構是在石墨密封環的內圓周面開設斜紋動壓槽，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等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，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內圓周面開設斜紋動壓槽，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，本發明提供了一種帶有斜紋動壓槽的石墨密封結構，適用于諸如航空發動機軸承腔的密封，尤其適用于航空發動機軸承腔的石墨密封，該結構是在石墨密封環的副密封面上開設斜紋動壓槽結構，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等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：

一種帶有斜紋動壓槽的石墨密封結構，適用于對發動機軸承腔中滑油的密封，所述發動機軸承腔的至少一個軸向端部設有石墨密封組件，所述石墨密封組件包括一密封跑道和一與所述密封跑道配對使用的石墨密封環，所述密封跑道固定套設在旋轉軸上，所述石墨密封環設置在一靜止安裝座中，且所述石墨密封環套設在所述密封跑道上，所述石墨密封環的內圓周面與所述密封跑道的外圓周面貼緊布置形成軸向密封面，其特征在于，

所述石墨密封環的內圓周面上開設一在軸向上臨近所述發動機軸承腔的環形內槽，所述環形內槽將所述石墨密封環的內圓周面在軸向上劃分為一臨近所述發動機軸承腔的主密封面和一遠離所述發動機軸承腔的副密封面，且所述副密封面的軸向寬度遠大于所述主密封面的軸向寬度；

所述副密封面上開設一圈沿周向均勻間隔布置的斜紋動壓槽，每一所述斜紋動壓槽均與軸向成一定傾斜角度，且各所述斜紋動壓槽的傾斜方向一致，且各所述斜紋動壓槽的軸向寬度基本與所述副密封面的軸向寬度相同，且各所述斜紋動壓槽的外端與所述軸承腔的外部連通，內端與所述石墨密封環的環形內槽連通。

優選地，所述發動機軸承腔中設有高速旋轉的軸承，并充有對所述軸承進行潤滑冷卻的滑油。

優選地，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密封環的外圓周面上，使得所述石墨密封環的內圓周面內圓周面與所述密封跑道的外圓周面貼緊布置以形成軸向密封面。