[發明專利]一種齒尖勾型的篦齒封嚴結構

在審

• 申請號: 202010988301.5
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112012801A
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 梁津華;徐連強;鄒咪;馬建棟
• 申請（專利權）人: 中國航發四川燃氣渦輪研究院
• 主分類號: F01D11/02
• 分類號: F01D11/02
• 代理公司: 北京清大紫荊知識產權代理有限公司 11718
• 代理人: 張卓

本發明提供了一種齒尖勾型的篦齒封嚴結構，所述封嚴結構包括封嚴襯套、與所述封嚴襯套相配合的轉軸以及分布在轉軸上的篦齒，其中，所述篦齒底部向高半徑方向直線收縮，頂部齒尖設有傾斜成勾型的圓弧段。本發明改變了篦齒封嚴的齒尖結構，由于改變了齒尖的形狀，相比于現有常規篦齒封嚴結構，在相同的航空發動機工作條件下，能夠降低泄漏量；并且在發動機狀態變化導致間隙增大時，在齒尖形成的漩渦也相應增大，從而造成實際流通間隙的增大小于物理間隙的增大，能夠抑制泄漏量的增加，形成負反饋，降低篦齒對間隙變化的敏感性。

技術領域

本發明屬于航空發動機非接觸式轉靜系封嚴技術領域，具體涉及一種齒尖勾型的篦齒封嚴結構。

背景技術

航空發動機是飛機的心臟，其對飛機性能起著決定性的作用。隨著現代航空工業的發展，航空發動機安全性、可靠性、可維修性以及壽命的要求日益提升，因此迫切需要改進航空發動機的各個部件，以保證發動機高性能的要求，這使得發動機內部的溫度和壓比逐漸升高，內流系統的泄露日益嚴重，而封嚴的性能直接影響到航空發動機燃油消耗率、飛行成本、推重比等工作性能。為了減少泄露損失，提高發動機的整體性能，在許多部位改進原有的封嚴裝置顯得尤為重要。國內外研究表明未來航空發動機性能的提高一半將取決于封嚴技術的改善和泄漏量的降低。因此，人們對高性能密封結構的要求越來越迫切，改進和發展新的封嚴裝置對減少耗油率、提高發動機效率具有重要的實用價值和意義。

篦齒封嚴作為一種非接觸式密封結構，在航空發動機中被廣泛使用。篦齒封嚴主要利用流道的突擴和突縮，消耗流體的動能增加流阻以限制流體泄露，在發動機中，過多的泄露會造成有用能量的損失必須被最小化以提高整個系統的有效性，封嚴技術研究表明，篦齒封嚴具有很高的成本效益比，相對較低的研究開發成本，制造簡單，維修成本低等特點，篦齒封嚴性能的提高對減少泄露量提高發動機性能具有顯著作用。

目前對于封嚴篦齒結構上的改型主要針對以下幾個參數：節流間隙，齒距，齒高，齒頂厚，齒數以及齒傾斜角度，這些改進所得到的篦齒其密封性能已經無法取得較大的突破；而其他一些異型篦齒如公開號為CN106150702B的專利《多彎反S型篦齒的航空發動機封嚴結構》和公開號為CN106089323A的專利《一種采用彎曲迎風銳角型齒的航空發動機篦齒封嚴結構》隨封嚴效果較好，但其在實際應用中由于篦齒過于彎曲和齒間寬度太窄在航空發動機高速旋轉和高溫環境中會產生強度問題，無法實際應用于航空發動機中。

發明內容

本發明為了解決上述問題，本發明通過改變齒尖流體流向來產生齒尖漩渦以及增加漩渦的范圍和強度從而加強齒尖局部損失和漩渦耗散，從氣動上減少齒尖流體實際流通間隙來達到減少篦齒泄漏量的目的。

本發明的目的在于提供一種齒尖勾型的篦齒封嚴結構，包括封嚴襯套、與所述封嚴襯套相配合的轉軸以及分布在轉軸上的篦齒，其中，所述篦齒底部向高半徑方向直線收縮，頂部齒尖設有傾斜成勾型的圓弧段。

本發明所提供的篦齒封嚴結構，還可以具有這樣的特征，所述封嚴襯套與所述轉軸配合面設有臺階，所述轉軸上設有多個篦齒，所述相鄰的兩個篦齒之間形成篦齒齒腔，在篦齒的頂端與所述封嚴襯套的頂壁之間形成封嚴腔體。

本發明所提供的篦齒封嚴結構，還可以具有這樣的特征，所述篦齒沿徑向分為直線段和圓弧段。

本發明所提供的篦齒封嚴結構，還可以具有這樣的特征，其特征在于，所述直線段的高H為2.5～3.5mm。

本發明所提供的篦齒封嚴結構，還可以具有這樣的特征，其特征在于，所述圓弧段的半徑R為1-2mm。

本發明所提供的篦齒封嚴結構，還可以具有這樣的特征，其特征在于，所述篦齒頂部齒尖的寬度T為0.5～1mm。

本發明所提供的篦齒封嚴結構，還可以具有這樣的特征，其特征在于，所述圓弧段對應的齒尖另一側的彎角a為150～180°。