[發明專利]一種篦齒封嚴結構

在審

• 申請號: 202210406857.8
• 申請日: 2022-04-18
• 公開（公告）號: CN114738119A
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 趙家軍;王家友;范宇;趙耘墨
• 申請（專利權）人: 中國航發沈陽發動機研究所
• 主分類號: F02C7/28
• 分類號: F02C7/28;F01D11/04
• 代理公司: 北京航信高科知識產權代理事務所(普通合伙) 11526
• 代理人: 王偉立

本申請提供了一種篦齒封嚴結構，所述篦齒封嚴結構包括襯套和轉子，所述轉子上至少具有兩個篦齒，從而在兩個篦齒之間形成齒腔，所述襯套上適配于所述齒腔的中部位置至少設有一組的沖擊孔，自所述沖擊孔引入的擾流氣流在所述齒腔內部形成氣簾，所述氣簾能夠阻礙封嚴引氣流路氣體的泄漏，同時破壞所述齒腔中的渦系，將一個較大渦系沖擊成兩個較小渦系。本申請所提供的篦齒封嚴結構針對原篦齒封嚴氣路，增加了擾流氣流而形成氣屏，在篦齒間隙發生較大變化時，對原封嚴氣路形成強烈的阻隔效應，一定程度上緩解了間隙增大引起的泄漏增加，增加了齒腔內部的能量耗散，從而降低原氣路的流體泄漏。

技術領域

本申請屬于航空發動機技術領域，特別涉及一種篦齒封嚴結構。

背景技術

航空發動機結構中，篦齒封嚴以其結構簡單、成本低、易于維護、高溫高轉速下可靠性高、轉子動力學特性良好等優勢，廣泛應用于相對轉動的部件之間，以隔開高壓區和低壓區。

篦齒封嚴結構的作用主要體現在兩個方面：一是控制氣流流量，實現最小泄漏或者滿足定量密封要求，例如，壓氣機或者渦輪級間封嚴希望流量盡可能的小以減少泄漏損失，過多的高溫、高壓氣體泄漏到軸承腔，會造成軸承腔溫度、壓力升高，對軸承和滑油造成損害，同時會損失發動機性能，大量空氣進入滑油腔會加大滑油系統通風量，使滑油消耗量增大；二是控制氣流壓力，建立空氣系統壓力分布，例如，整機壓力平衡需要合理分配盤腔壓力分布以滿足支點軸承承載能力要求。

如圖1所示的氣體在篦齒封嚴中的流動過程，氣體在壓力差作用下流經篦齒封嚴時，在節流齒上游膨脹，在齒尖喉部加速，在節流齒下游大部分動能消耗于粘性剪切，其余動能轉變為靜壓或者投入于后續節流齒的膨脹過程。齒腔中發生的能量耗散，加大了篦齒的流動阻力，增強了封嚴效率。

典型的封嚴結構有直通式與階梯式兩種，直通式為最常用結構，設計及加工簡單，但泄漏較大；階梯式結構可以減少氣體泄漏，但設計時需要注意考慮安裝方式。齒形又可以分為直齒、斜齒、特型齒三種，直齒加工簡單，但泄漏較大；斜齒能減少氣體泄漏，但加工復雜；特型齒可以減少向篦齒環的傳熱，加工最復雜。

相對來說，臺階齒封嚴性能優于直通齒，斜齒封嚴性能優于直齒。幾種典型的封嚴結構組合見圖2a～圖2c所示。

然而，現有的各種封嚴結構的封嚴性能完全依賴于結構參數，包括齒形、齒數、間隙等，篦齒間隙對封嚴特性影響非常顯著。

發明內容

本申請的目的是提供了一種篦齒封嚴結構，以解決或減輕背景技術中的至少一個問題。

本申請的技術方案是：一種篦齒封嚴結構，所述篦齒封嚴結構包括襯套和轉子，所述轉子上至少具有兩個篦齒，從而在兩個篦齒之間形成齒腔，所述襯套上適配于所述齒腔的中部位置至少設有一組的沖擊孔，自所述沖擊孔引入的擾流氣流在所述齒腔內部形成氣簾，所述氣簾能夠阻礙封嚴引氣流路氣體的泄漏，同時破壞所述齒腔中的渦系，將一個較大渦系沖擊成兩個較小渦系。

進一步的，所述齒腔為兩個或多個。

進一步的，所述襯套上的沖擊孔為一組時，該沖擊孔適配于靠近封嚴引氣前端的齒腔。

進一步的，所述沖擊孔的氣流壓力介于封嚴氣體前側壓力和封嚴氣體后側壓力之間。

進一步的，所述沖擊孔軸線被被配置為：自所述沖擊孔射入所述齒腔的擾流氣流具有徑向速度和周向速度，所述周向速度與所述轉子的轉動方向一致。

本申請所提供的篦齒封嚴結構針對原篦齒封嚴氣路，增加了第二股氣路而形成氣屏，在篦齒間隙發生較大變化時，對原封嚴氣路形成強烈的阻隔效應，一定程度上緩解了間隙增大引起的泄漏增加，增加了齒腔內部的能量耗散，從而降低原氣路的流體泄漏。同時，篦齒間隙不論是設計得較大，還是由于磨損導致的間隙大，氣屏始終起作用，在降低原流路冷氣泄漏的情況下，能夠有效避免轉靜子發生碰磨引起發動機較大振動。

附圖說明