【技术实现步骤摘要】
本技术涉及气膜密封领域，具体涉及一种仿鲨鱼皮盾鳞的油气两相端面箔片密封结构。
技术介绍
1、航空发动机作为一种复杂而精密的系统，其关键零部件都需要采用特殊工艺进行制造和装配。在航天航空发动机的关键部位，如轴承端、叶片顶端和气流通道，都布置了多种密封件。这些密封件的功能是有效地隔离腔内的油、气，控制回流量和泄露量，从而提升机组的运行效率并减少运营成本。由于航空发动机对密封材料要求极高，且具有复杂的结构和特殊的工况条件，所以必须依靠现代制造工艺与手段来满足苛刻工况需求。
2、先进的密封技术不仅是航空发动机研发过程中的一个关键环节，也是确保航空发动机能够高效和可靠运行的决定性因素。由于特殊工况条件和恶劣气候影响，航空发动机对密封件提出了很高要求。为了确保航空发动机在超高的旋转速度、极高的环境温度和多种姿态下能够长时间稳定运行，必须确保航空发动机在极端环境中使用时的密封性能具有极高的安全性；而现有技术中用于航空发动机的气膜密封技术，依然存在易磨损、需要频繁维护等缺陷，密封稳定性仍有提升空间。
技术实现思路
1、本技术提供一种仿鲨鱼皮盾鳞的油气两相端面箔片密封结构，以解决现有技术中用于航空发动机的气膜密封技术易磨损且稳定性不足的问题，实现缓解碰磨情况，提高气膜密封结构的普适性、稳定性的目的。
2、本技术通过下述技术方案实现：
3、一种仿鲨鱼皮盾鳞的油气两相端面箔片密封结构，包括相互匹配的动环和静环，所述静环朝向动环所在方向的一侧设置波箔片和平箔片，所述波箔
4、针对现有技术中用于航空发动机的气膜密封技术易磨损且稳定性不足的问题，本技术提出一种仿鲨鱼皮盾鳞的油气两相端面箔片密封结构，其中动环、静环均为气膜密封
现有技术，在此不做赘述。本申请在静环表面设置波箔片和平箔片，其中波箔片位于平箔片和静环之间，因此平箔片朝向动环，平箔片与动环之间的间隙构成气膜密封的密封间隙；还在平箔片朝向动环所在方向的一侧表面设置若干微织构。
5、本申请通过波箔片和平箔片的设置，形成柔性的端面气液两相接触型密封，通过该柔性端面气液两相密封来弥补传统刚性端面机械密封的不足，确保在航空发动机领域的高参数使用环境下，达到近乎零泄漏的密封效果和轴系，进而显著提高密封结构的普适性和稳定性，确保发动机动力稳定性，这有利于气液两相的气膜密封在石油化工、核电火电、航天航空、深海平台等多个领域得到更广泛的应用。
6、其中，微织构的具体形态在此不做具体限定，本领域技术人员能够实现的任意微织构形态均可用于本申请中。
7、进一步的，所述微织构包括若干环形均布的盾鳞组，每个盾鳞组均包括若干微织构单元。本方案中，若干盾鳞组在平箔片表面环形分布，进而使得大量的微织构单元也绕周向360°的分布，此种分布形式有效的避免了微织构位于发散区时会破坏承压区，从而导致承载能力下降的问题，在减小摩擦力和保证承载力上取得了良好平衡。
8、进一步的，所述微织构单元包括若干径向分布的肋条；即是，在每个盾鳞组中，有若干的微织构单元，在每个微织构单元内，有若干肋条沿径向分布；此种结构在相邻肋条之间可形成定向的气流通道，介质在流过时可以增强换热，带走部分端面密封在运行过程中产生的热量，从而强化散热效果；同时，本方案可在肋条的肋间附近产生二次涡，减弱边界层中流向涡的运动强度，使得低速流体保持在肋条的沟槽内，具有减小摩擦阻力的有益效果。
9、进一步的，所述肋条的长轴，垂直于肋条中心点与平箔片圆心之间的连线。
10、本方案明确限定了肋条的延伸方向，使得微织构的间隙在径向上与径向流动方向一致，微织构在周向上的分布与周向方向一致，此种布置方式有利于介质稳定流动。
11、进一步的，每个微织构单元中的肋条数量均为n，n为单数且n≥3；
12、在所述微织构单元中，以位于中间的肋条的长轴为对称轴，其余肋条相较于位于中间的肋条对称分布。
13、本方案中，微织构单元内的肋条至少三个且总数为单数，因此其中必然有一个肋条位于中间，以该中间肋条的长轴为对称轴、其余肋条在径向两侧对称分布。
14、进一步的，在所述微织构单元中，从位于径向两端的肋条至位于中间的肋条，长度逐渐减小或增大。
15、本方案中，使得在一个微织构单元内，相邻两个肋条的长度不等；对于微织构单元内的所有肋条而言，其长度是呈先增大后减小或先减小后增大的规律，此种布置方式，相对于圆柱坑织构、球坑织构等常见织构形态而言，在减小摩擦力的效果上具有更为优异的表现。此外，本方案的肋条布置方式，还具有减少油气两相工况下油渍附着的效果。
16、进一步的，在所述微织构单元中，从位于径向两端的肋条至位于中间的肋条，长度呈等差数列分布；有利于保证气膜承载能力稳定。
17、进一步的，相邻两个盾鳞组之间的肋条在周向上一一对应且长度互补。
18、其中，在周向上一一对应，是指沿周向一一相对，可保证在周向上有连续且稳定的气流通道。其中的长度互补是指：其中一个盾鳞组内长度最长的一个肋条，在周向上正对另一个盾鳞组内长度最短的一个肋条；其中一个盾鳞组内长度第二长的一个肋条，在周向上正对另一个盾鳞组内长度第二短的一个肋条；以此类推，使得相邻两个盾鳞组之间的肋条长度呈现此消彼长的状态。此种结构有利于保证气膜承载能力的稳定，进而更加提高密封稳定性。
19、进一步的，沿平箔片的轴向，所述肋条的高度为1/3d～1/2d；其中，d为平箔片和动环之间的间距。
20、本案专利技术人在设计过程中发现，气膜流动时的摩擦力随着织构的深度呈现先减小后增大的趋势，因此说明了存在一个最优织构深度使得摩擦力最小；在大量研究后得出，肋条高度为1/3d～1/2d时，具有最优的减阻效果。
21、进一步的，沿平箔片的径向，相邻两个肋条之间的间距为d；其中，d为平箔片和动环之间的间距。本方案更加有利于在肋条的肋间附近产生二次涡，更加能够增大对流传热、强化换热效果。
22、本技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
23、1、本技术一种仿鲨鱼皮盾鳞的油气两相端面箔片密封结构，通过波箔片和平箔片的设置，形成柔性的端面气液两相接触型密封，通过该柔性端面气液两相密封来弥补传统刚性端面机械密封的不足，确保在航空发动机领域的高参数使用环境下，达到近乎零泄漏的密封效果和轴系，进而显著提高密封结构的普适性和稳定性，确保发动机动力稳定性，这有利于气液两相的气膜密封在石油化工、核电火电、航天航空、深海平台等多个领域得到更广泛的应用。
24、2、本技术一种仿鲨鱼皮盾鳞的油气两相端面箔片密封结构，在相邻肋条之间可形成定向的气流通道，介质在流过时可以增强换热，带走部分端面密封在运行过程中产生的热量，从而强化散热效果。
25、3、本技术一种仿鲨鱼皮盾鳞的油气两相端面箔本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种仿鲨鱼皮盾鳞的油气两相端面箔片密封结构，包括相互匹配的动环(1)和静环(2)，其特征在于，所述静环(2)朝向动环(1)所在方向的一侧设置波箔片(3)和平箔片(4)，所述波箔片(3)位于平箔片(4)和静环(2)之间；所述平箔片(4)朝向动环(1)所在方向的一侧表面设置微织构。
2.根据权利要求1所述的一种仿鲨鱼皮盾鳞的油气两相端面箔片密封结构，其特征在于，所述微织构包括若干环形均布的盾鳞组，每个盾鳞组均包括若干微织构单元。
3.根据权利要求2所述的一种仿鲨鱼皮盾鳞的油气两相端面箔片密封结构，其特征在于，所述微织构单元包括若干径向分布的肋条。
4.根据权利要求3所述的一种仿鲨鱼皮盾鳞的油气两相端面箔片密封结构，其特征在于，所述肋条的长轴，垂直于肋条中心点与平箔片(4)圆心之间的连线。
5.根据权利要求3所述的一种仿鲨鱼皮盾鳞的油气两相端面箔片密封结构，其特征在于，每个微织构单元中的肋条数量均为N，N为单数且N≥3；
6.根据权利要求5所述的一种仿鲨鱼皮盾鳞的油气两相端面箔片密封结构，其特征在于，在所述微织构单元中，从
7.根据权利要求5所述的一种仿鲨鱼皮盾鳞的油气两相端面箔片密封结构，其特征在于，在所述微织构单元中，从位于径向两端的肋条至位于中间的肋条，长度呈等差数列分布。
8.根据权利要求3所述的一种仿鲨鱼皮盾鳞的油气两相端面箔片密封结构，其特征在于，相邻两个盾鳞组之间的肋条在周向上一一对应且长度互补。
9.根据权利要求3～8中任一所述的一种仿鲨鱼皮盾鳞的油气两相端面箔片密封结构，其特征在于，沿平箔片(4)的轴向，所述肋条的高度为1/3d～1/2d；其中，d为平箔片(4)和动环(1)之间的间距。
10.根据权利要求3～8中任一所述的一种仿鲨鱼皮盾鳞的油气两相端面箔片密封结构，其特征在于，沿平箔片(4)的径向，相邻两个肋条之间的间距为d；其中，d为平箔片(4)和动环(1)之间的间距。
...【技术特征摘要】
1.一种仿鲨鱼皮盾鳞的油气两相端面箔片密封结构，包括相互匹配的动环(1)和静环(2)，其特征在于，所述静环(2)朝向动环(1)所在方向的一侧设置波箔片(3)和平箔片(4)，所述波箔片(3)位于平箔片(4)和静环(2)之间；所述平箔片(4)朝向动环(1)所在方向的一侧表面设置微织构。
2.根据权利要求1所述的一种仿鲨鱼皮盾鳞的油气两相端面箔片密封结构，其特征在于，所述微织构包括若干环形均布的盾鳞组，每个盾鳞组均包括若干微织构单元。
3.根据权利要求2所述的一种仿鲨鱼皮盾鳞的油气两相端面箔片密封结构，其特征在于，所述微织构单元包括若干径向分布的肋条。
4.根据权利要求3所述的一种仿鲨鱼皮盾鳞的油气两相端面箔片密封结构，其特征在于，所述肋条的长轴，垂直于肋条中心点与平箔片(4)圆心之间的连线。
5.根据权利要求3所述的一种仿鲨鱼皮盾鳞的油气两相端面箔片密封结构，其特征在于，每个微织构单元中的肋条数量均为n，n为单数且n≥3；
【专利技术属性】
技术研发人员：崔博文，王世鹏，丁雪兴，徐洁，张兰霞，张帅，陈伯友，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：新型
国别省市：
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