[發明專利]組合密封結構

有效

• 申請號: 202011029328.8
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112161062B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 周坤;力寧;潘君;李齊飛;王曉燕;翁澤文;胡廷勛;王智加;鄒晗陽;馬利軍;鄒國峰
• 申請（專利權）人: 中國航發湖南動力機械研究所
• 主分類號: F16J15/30
• 分類號: F16J15/30;F16J15/16
• 代理公司: 長沙智嶸專利代理事務所(普通合伙) 43211
• 代理人: 羅紅枚

本發明公開了一種組合密封結構，包括安裝座、高速轉子、及支承軸承，結構還包括：固定套裝于高速轉子的外圓上的密封跑道、及沿密封跑道的軸向依次間隔設置的指尖密封裝置和石墨密封裝置，指尖密封裝置和石墨密封裝置兩者的外環面分別抵頂安裝通道的內圓面，指尖密封裝置和石墨密封裝置兩者的內環面分別抵觸密封跑道的外圓面以密封。指尖密封裝置位于高速轉子的高壓側，石墨密封裝置位于指尖密封裝置的低壓側且位于軸承腔的出油側，指尖密封裝置用于對高壓側的高溫高壓氣流進行密封節流，以限制高溫高壓氣流泄漏至指尖密封裝置和石墨密封裝置之間的低壓腔，石墨密封裝置用于對軸承腔的出油側進行密封、以防軸承腔內的滑油由其出油側泄漏。

技術領域

本發明涉及航空發動機氣體流路的密封結構領域，特別地，涉及一種組合密封結構。

背景技術

篦齒密封一直是氣體流路密封的標準技術，但其轉子和靜子間需要有足夠的間隙，這樣就降低了密封性能。刷式密封作為一種能適應過盈安裝的密封結構，與傳統的篦齒密封相比，在密封性能的改善方面具有明顯的優勢，但是刷式密封制造工藝復雜，且存在斷絲的缺點，限制了刷式密封的使用范圍。

指尖密封是繼篦齒密封、刷式密封之后發展起來的一種新型密封技術，其結構與刷式密封類似，采用若干層指尖薄片代替刷絲，由前擋板、若干層指尖薄片及后擋板采用鉚釘或焊接的方法將它們連接起來，形成指尖密封裝置。若干層的指尖薄片與跑道接觸，形成密封界面，因指尖薄片的柔順性，指尖密封能適應轉子離心長大或熱膨脹，能保持長時間優異的密封性能。

圓周石墨密封一般由殼體、石墨環、波形彈簧、墊圈和擋圈等組成，圓周石墨密封與旋轉的密封跑道構成主密封界面來限制軸向滑油的泄漏，通過波紋彈簧使石墨環端面緊貼殼體內側，形成輔助密封界面。圓周石墨密封允許有少許高壓側的氣體泄漏到軸承腔，防止軸承腔內滑油向外泄漏。

篦齒密封屬于非接觸式密封結構，轉靜子間有間隙，泄漏量大，而且在發動機以慢車狀態向最大功率狀態的加速過程中，因離心力作用轉子急驟膨脹，靜子和轉子間隙變小，軸的振動和偏移，使篦齒齒尖和涂層磨損，造成不可復原的永久性的間隙增大，封嚴效果下降。

現有的指尖密封在密封性能上存在著“滯后效應”，這種“滯后效應”是由于轉子在離心長大或熱膨脹將指尖密封的指尖薄片推離了初始位置，當轉子恢復到初始位置后，各個指尖薄片之間以及指尖薄片與后擋板之間的摩擦力阻礙了指尖薄片恢復到初始位置，從而導致指尖薄片和跑道之間形成較大的間隙，使指尖密封性能下降。因為摩擦力的存在，增大了跑道與指尖薄片之間的摩擦力，使指尖密封的壽命下降。指尖密封與密封跑道接觸，會有微小磨損顆粒，如果微小顆粒進入軸承腔會對高速軸承造成損害，這也限制了指尖密封的應用范圍。

根據圓周石墨密封的結構特點，當壓差＞0.4MPa的工況下，密封裝置的泄漏量會很大，過多的熱空氣會進入軸承腔，石墨環緊靠殼體端面會降低使用壽命；圓周石墨密封的主要密封元件是石墨材料，所以圓周石墨密封不適宜在高壓差、高溫的工況下正常工作。

發明內容

本發明提供了一種組合密封結構，以解決現有的指尖密封裝置不能直接應用到軸承腔、石墨密封裝置不能直接應用于高溫高壓環境的技術問題。

本發明采用的技術方案如下：

一種組合密封結構，包括安裝座、轉動裝設于安裝座的安裝通道內的高速轉子、及裝設于安裝通道的軸承腔內的支承軸承，組合密封結構還包括：固定套裝于高速轉子的外圓上且位于安裝通道內的密封跑道、及沿密封跑道的軸向依次間隔設置的指尖密封裝置和石墨密封裝置，指尖密封裝置和石墨密封裝置兩者的外環面分別抵頂安裝通道的內圓面以固定和密封，指尖密封裝置和石墨密封裝置兩者的內環面分別抵觸密封跑道的外圓面以密封；指尖密封裝置位于高速轉子的高壓側，石墨密封裝置位于指尖密封裝置的低壓側且位于軸承腔的出油側，指尖密封裝置用于對高壓側的高溫高壓氣流進行密封節流，以限制高溫高壓氣流泄漏至指尖密封裝置和石墨密封裝置之間的低壓腔，石墨密封裝置用于對軸承腔的出油側進行密封、以防軸承腔內的滑油由其出油側泄漏。