组合密封结构制造技术

本发明专利技术公开了一种组合密封结构，包括安装座、高速转子、及支承轴承，结构还包括：固定套装于高速转子的外圆上的密封跑道、及沿密封跑道的轴向依次间隔设置的指尖密封装置和石墨密封装置，指尖密封装置和石墨密封装置两者的外环面分别抵顶安装通道的内圆面，指尖密封装置和石墨密封装置两者的内环面分别抵触密封跑道的外圆面以密封。指尖密封装置位于高速转子的高压侧，石墨密封装置位于指尖密封装置的低压侧且位于轴承腔的出油侧，指尖密封装置用于对高压侧的高温高压气流进行密封节流，以限制高温高压气流泄漏至指尖密封装置和石墨密封装置之间的低压腔，石墨密封装置用于对轴承腔的出油侧进行密封、以防轴承腔内的滑油由其出油侧泄漏。

【技术实现步骤摘要】
组合密封结构
本专利技术涉及航空发动机气体流路的密封结构领域，特别地，涉及一种组合密封结构。
技术介绍
篦齿密封一直是气体流路密封的标准技术，但其转子和静子间需要有足够的间隙，这样就降低了密封性能。刷式密封作为一种能适应过盈安装的密封结构，与传统的篦齿密封相比，在密封性能的改善方面具有明显的优势，但是刷式密封制造工艺复杂，且存在断丝的缺点，限制了刷式密封的使用范围。指尖密封是继篦齿密封、刷式密封之后发展起来的一种新型密封技术，其结构与刷式密封类似，采用若干层指尖薄片代替刷丝，由前挡板、若干层指尖薄片及后挡板采用铆钉或焊接的方法将它们连接起来，形成指尖密封装置。若干层的指尖薄片与跑道接触，形成密封界面，因指尖薄片的柔顺性，指尖密封能适应转子离心长大或热膨胀，能保持长时间优异的密封性能。圆周石墨密封一般由壳体、石墨环、波形弹簧、垫圈和挡圈等组成，圆周石墨密封与旋转的密封跑道构成主密封界面来限制轴向滑油的泄漏，通过波纹弹簧使石墨环端面紧贴壳体内侧，形成辅助密封界面。圆周石墨密封允许有少许高压侧的气体泄漏到轴承腔，防止轴承腔内滑油向外泄漏。篦齿密封属于非接触式密封结构，转静子间有间隙，泄漏量大，而且在发动机以慢车状态向最大功率状态的加速过程中，因离心力作用转子急骤膨胀，静子和转子间隙变小，轴的振动和偏移，使篦齿齿尖和涂层磨损，造成不可复原的永久性的间隙增大，封严效果下降。现有的指尖密封在密封性能上存在着“滞后效应”，这种“滞后效应”是由于转子在离心长大或热膨胀将指尖密封的指尖薄片推离了初始位置，当转子恢复到初始位置后，各个指尖薄片之间以及指尖薄片与后挡板之间的摩擦力阻碍了指尖薄片恢复到初始位置，从而导致指尖薄片和跑道之间形成较大的间隙，使指尖密封性能下降。因为摩擦力的存在，增大了跑道与指尖薄片之间的摩擦力，使指尖密封的寿命下降。指尖密封与密封跑道接触，会有微小磨损颗粒，如果微小颗粒进入轴承腔会对高速轴承造成损害，这也限制了指尖密封的应用范围。根据圆周石墨密封的结构特点，当压差＞0.4MPa的工况下，密封装置的泄漏量会很大，过多的热空气会进入轴承腔，石墨环紧靠壳体端面会降低使用寿命；圆周石墨密封的主要密封元件是石墨材料，所以圆周石墨密封不适宜在高压差、高温的工况下正常工作。
技术实现思路
本专利技术提供了一种组合密封结构，以解决现有的指尖密封装置不能直接应用到轴承腔、石墨密封装置不能直接应用于高温高压环境的技术问题。本专利技术采用的技术方案如下：一种组合密封结构，包括安装座、转动装设于安装座的安装通道内的高速转子、及装设于安装通道的轴承腔内的支承轴承，组合密封结构还包括：固定套装于高速转子的外圆上且位于安装通道内的密封跑道、及沿密封跑道的轴向依次间隔设置的指尖密封装置和石墨密封装置，指尖密封装置和石墨密封装置两者的外环面分别抵顶安装通道的内圆面以固定和密封，指尖密封装置和石墨密封装置两者的内环面分别抵触密封跑道的外圆面以密封；指尖密封装置位于高速转子的高压侧，石墨密封装置位于指尖密封装置的低压侧且位于轴承腔的出油侧，指尖密封装置用于对高压侧的高温高压气流进行密封节流，以限制高温高压气流泄漏至指尖密封装置和石墨密封装置之间的低压腔，石墨密封装置用于对轴承腔的出油侧进行密封、以防轴承腔内的滑油由其出油侧泄漏。进一步地，安装通道的内壁上设有外凸且沿轴向依次间隔设置的第一限位台阶和第二限位台阶；组合密封结构还包括相对第一限位台阶设置的第一挡圈组、及相对第二限位台阶设置的第二挡圈组，且第一挡圈组和第二挡圈组两者的外环面分别顶抵安装通道的内圆面以固定；指尖密封装置的低压侧顶抵第一限位台阶限位，指尖密封装置的高压侧顶抵第一挡圈组限位；石墨密封装置的低压侧顶抵第二限位台阶限位，石墨密封装置的高压侧顶抵第二挡圈组限位。进一步地，指尖密封装置和第二挡圈组之间的安装座上开设有贯通的排气孔，排气孔用于使指尖密封装置与密封跑道磨损产生的微小颗粒通过气流向外排出，以防微小颗粒进入轴承腔。进一步地，指尖密封装置包括沿轴向相对间隔布设的前挡板和后挡板、夹设于前挡板和后挡板之间的指尖薄片组、及用于将前挡板、指尖薄片组、及后挡板三者锁紧固定的紧固件；前挡板抵靠第一挡圈组限位，后挡板抵靠第一限位台阶限位，且前挡板和后挡板两者的内环面与密封跑道的外圆面间隔配合，指尖薄片组的内环面抵触密封跑道的外圆面密封；指尖密封装置内设有压力平衡通道，压力平衡通道用于将高压侧的高温高压气流引入指尖薄片组的两侧，以部分平衡指尖薄片组两侧的气体压力。进一步地，压力平衡通道包括设置于前挡板和指尖薄片组之间的进气腔、设置于后挡板与指尖薄片组之间的平衡腔、及设置于指尖薄片组上且连通进气腔和平衡腔的连通通道；进气腔与高压侧的高温高压气流连通，平衡腔与指尖密封装置和石墨密封装置之间的低压腔隔断；高温高压气流依次通过进气腔和连通通道后，进入平衡腔。进一步地，前挡板靠近指尖薄片组的内侧壁的中心设有内凹的凹腔，凹腔与指尖薄片组之间的间隙构成进气腔；后挡板靠近指尖薄片组的内侧壁上设有内凹且呈环形的环腔，环腔与指尖薄片组之间的间隙构成平衡腔。进一步地，指尖薄片组包括位于高压侧的高压指尖薄片组、及与高压指尖薄片组拼接且位于低压侧的低压指尖薄片组；高压指尖薄片组包括沿轴向依次叠置设置的多片高压指尖薄片，各高压指尖薄片上开设有在厚度方向上为通槽的第一指尖槽，以用于降低高压指尖薄片的刚度；低压指尖薄片组包括沿轴向依次叠置设置的多片低压指尖薄片，各低压指尖薄片上开设有在厚度方向上为通槽的第二指尖槽，以用于降低低压指尖薄片的刚度。进一步地，第一指尖槽的数量为多条，多条第一指尖槽沿高压指尖薄片的周向均匀间隔布设，且在后高压指尖薄片上的第一指尖槽与在前高压指尖薄片上的第一指尖槽一一错位布设，以防高温高压空气由第一指尖槽泄漏；第二指尖槽的数量为多条，多条第二指尖槽沿低压指尖薄片的周向均匀间隔布设，且在后低压指尖薄片上的第二指尖槽与在前低压指尖薄片上的第二指尖槽一一错位布设，并拼接的高压指尖薄片上的第一指尖槽与低压指尖薄片上的第二指尖槽一一错位布设，以防高温高压空气由第二指尖槽和第一指尖槽泄漏。进一步地，第一指尖槽包括由高压指尖薄片的内环面至其外环面延伸且呈圆弧形的第一圆弧型段、及连接于第一圆弧型段尾端的第一根圆；第二指尖槽包括由低压指尖薄片的内环面至其外环面延伸且呈圆弧形的第二圆弧型段、及连接于第二圆弧型段尾端的第二根圆，且第二根圆的直径小于第一根圆的直径。进一步地，石墨密封装置包括装设于密封跑道外圆上的石墨环、套设于石墨环外圆上的限位套、装设于限位套外圆上的外壳体、及依次装设于密封跑道外圆上的挡圈、弹簧件和垫片；外壳体的外圆面顶抵安装通道的内圆面固定，且外壳体的两端分别抵顶第二台阶面和第二挡圈组以沿轴向限位；挡圈和垫片两者的外环面顶抵外壳体的内圆面固定，且垫片抵靠石墨环限位，弹簧件的两端分别顶抵挡圈和垫片。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的组合密封结构中，由于指尖密封装置和石墨密封装置沿密封跑道的轴向依次间隔设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组合密封结构，包括安装座(10)、转动装设于所述安装座(10)的安装通道内的高速转子(20)、及装设于所述安装通道的轴承腔(101)内的支承轴承(30)，其特征在于，所述组合密封结构还包括：/n固定套装于所述高速转子(20)的外圆上且位于所述安装通道内的密封跑道(40)、及沿所述密封跑道(40)的轴向依次间隔设置的指尖密封装置(50)和石墨密封装置(60)，所述指尖密封装置(50)和所述石墨密封装置(60)两者的外环面分别抵顶所述安装通道的内圆面以固定和密封，所述指尖密封装置(50)和所述石墨密封装置(60)两者的内环面分别抵触所述密封跑道(40)的外圆面以密封；/n所述指尖密封装置(50)位于所述高速转子(20)的高压侧，所述石墨密封装置(60)位于所述指尖密封装置(50)的低压侧且位于所述轴承腔(101)的出油侧，所述指尖密封装置(50)用于对高压侧的高温高压气流进行密封节流，以限制高温高压气流泄漏至所述指尖密封装置(50)和所述石墨密封装置(60)之间的低压腔，所述石墨密封装置(60)用于对所述轴承腔(101)的出油侧进行密封、以防所述轴承腔(101)内的滑油由其出油侧泄漏。/n...

【技术特征摘要】
1.一种组合密封结构，包括安装座(10)、转动装设于所述安装座(10)的安装通道内的高速转子(20)、及装设于所述安装通道的轴承腔(101)内的支承轴承(30)，其特征在于，所述组合密封结构还包括：
固定套装于所述高速转子(20)的外圆上且位于所述安装通道内的密封跑道(40)、及沿所述密封跑道(40)的轴向依次间隔设置的指尖密封装置(50)和石墨密封装置(60)，所述指尖密封装置(50)和所述石墨密封装置(60)两者的外环面分别抵顶所述安装通道的内圆面以固定和密封，所述指尖密封装置(50)和所述石墨密封装置(60)两者的内环面分别抵触所述密封跑道(40)的外圆面以密封；
所述指尖密封装置(50)位于所述高速转子(20)的高压侧，所述石墨密封装置(60)位于所述指尖密封装置(50)的低压侧且位于所述轴承腔(101)的出油侧，所述指尖密封装置(50)用于对高压侧的高温高压气流进行密封节流，以限制高温高压气流泄漏至所述指尖密封装置(50)和所述石墨密封装置(60)之间的低压腔，所述石墨密封装置(60)用于对所述轴承腔(101)的出油侧进行密封、以防所述轴承腔(101)内的滑油由其出油侧泄漏。


2.根据权利要求1所述的组合密封结构，其特征在于，
所述安装通道的内壁上设有外凸且沿轴向依次间隔设置的第一限位台阶(102)和第二限位台阶(103)；
所述组合密封结构还包括相对所述第一限位台阶(102)设置的第一挡圈组(70)、及相对所述第二限位台阶(103)设置的第二挡圈组(80)，且所述第一挡圈组(70)和所述第二挡圈组(80)两者的外环面分别顶抵所述安装通道的内圆面以固定；
所述指尖密封装置(50)的低压侧顶抵所述第一限位台阶(102)限位，所述指尖密封装置(50)的高压侧顶抵所述第一挡圈组(70)限位；
所述石墨密封装置(60)的低压侧顶抵所述第二限位台阶(103)限位，所述石墨密封装置(60)的高压侧顶抵所述第二挡圈组(80)限位。


3.根据权利要求2所述的组合密封结构，其特征在于，
所述指尖密封装置(50)和所述第二挡圈组(80)之间的所述安装座(10)上开设有贯通的排气孔(104)，所述排气孔(104)用于使所述指尖密封装置(50)与所述密封跑道(40)磨损产生的微小颗粒通过气流向外排出，以防微小颗粒进入所述轴承腔(101)。


4.根据权利要求2所述的组合密封结构，其特征在于，
所述指尖密封装置(50)包括沿轴向相对间隔布设的前挡板(51)和后挡板(52)、夹设于所述前挡板(51)和所述后挡板(52)之间的指尖薄片组(53)、及用于将所述前挡板(51)、所述指尖薄片组(53)、及所述后挡板(52)三者锁紧固定的紧固件(54)；
所述前挡板(51)抵靠所述第一挡圈组(70)限位，所述后挡板(52)抵靠所述第一限位台阶(102)限位，且所述前挡板(51)和所述后挡板(52)两者的内环面与所述密封跑道(40)的外圆面间隔配合，所述指尖薄片组(53)的内环面抵触所述密封跑道(40)的外圆面密封；
所述指尖密封装置(50)内设有压力平衡通道(55)，所述压力平衡通道(55)用于将高压侧的高温高压气流引入所述指尖薄片组(53)的两侧，以部分平衡所述指尖薄片组(53)两侧的气体压力。


5.根据权利要求4所述的组合密封结构，其特征在于，
所述压力平衡通道(55)包括设置于所述前挡板(51)和所述指尖薄片组(53)之间的进气腔(551)、设置于所述后挡板(52)与所述指尖薄片组(53)之间的平衡腔(553)、及设置于所述指尖薄片组(53)上且连通所述进气腔(551)和所述平衡腔(553)的连通通道(552)；
所述进气腔(551)...

【专利技术属性】
技术研发人员：周坤，力宁，潘君，李齐飞，王晓燕，翁泽文，胡廷勋，王智加，邹晗阳，马利军，邹国峰，
申请(专利权)人：中国航发湖南动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：湖南;43