CN102537350B - 密封圈及具有该密封圈的航空发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种密封圈及具有该密封圈的航空发动机，密封圈呈圆环状，密封圈的截面形状呈“W”形，具有两个位于外侧的外壁和两个位于内侧的内壁。本发明的密封圈受到挤压，密封圈的第三圆弧、第四圆弧和第五圆弧同时发生形变，并且密封圈的第二圆弧、第六圆弧、第一直线和第二直线也会发生较小的形变，大大提高了密封圈的变形性能。因而，密封圈不易发生塑性变形而丧失变形能力，提高了密封圈的使用寿命。此外，本发明还提供了具有上述密封圈的航空发动机。高压气体区和低压气体区之间的气压差促进密封圈的第一圆弧、第三圆弧、第五圆弧和第七圆弧与相邻零件紧密接触，对封严效果有加强作用。

Description

密封圈及具有该密封圈的航空发动机

技术领域

本发明涉及密封装置领域，特别地，涉及一种应用于航空发动机中不同压力区域之间的高温气体封严的密封圈。此外，本发明还涉及具有上述密封圈的航空发动机。

背景技术

使用航空发动机时，需尽可能减少或消除气流通道的气体泄漏，以实现气体做功效率的最大化。通常，将“C”型封严环或“U”型封严环安装在发动机中的高温区域，以此来密封发动机的气体流通道里的高温气体。安装过程中，压紧“C”型封严环或“U”型封严环，并使之产生弹性变形。“C”型封严环或“U”型封严环的弹性变形产生的弹性力使其工作表面始终与发动机的气体流通道紧密接触以实现持续封严。

然而，气体流通道内的高温气体，会导致发动机的气体流通道产生一定尺寸的热膨胀，从而进一步压缩“C”型封严环或“U”型封严环，极易使“C”型封严环或“U”型封严环部分形变转化为塑性形变。此时，“C”型封严环或“U”型封严环部分丧失了弹性变形能力，“C”型封严环或“U”型封严环与发动机的气体流通道的压紧力变小，封严性能降低。长期使用后甚至可能达不到预期的封严效果。

发明内容

本发明目的在于提供一种体弹性变形性能好，具有好的密封效果和长使用寿命的密封圈，以解决现有技术中弹性变形性能差、密封效果不好和使用寿命短的技术问题。

为实现上述目的，本发明的一个方面，提供了一种密封圈，密封圈呈圆环状，密封圈的截面形状呈“W”形，具有两个位于外侧的外壁和两个位于内侧的内壁。

进一步地，在密封圈的截面形状上，每个外壁上分别形成沿密封圈的圆周方向呈环形延伸的两个凸部及连接在两个凸部之间的凹部。

进一步地，在的密封圈的截面形状上，包括第一圆弧、第二圆弧、第三圆弧、第四圆弧、第五圆弧、第六圆弧、第七圆弧、第一直线及第二直线；第一圆弧、第二圆弧及第三圆弧依次连接，形成一个外壁，其中该一个侧壁上的两个凸部分别由第一圆弧和第三圆弧形成，凹部由第二圆弧形成；第五圆弧、第六圆弧及第七圆弧依次连接，形成另一个外壁，其中该另一个侧壁上的两个凸部分别由第五圆弧和第七圆弧形成，凹部由第六圆弧形成；第一直线连接第三及第四圆弧、，形成一个内壁；第二直线连接第四及第五圆弧、，形成另一个内壁；以及第一圆弧、第二圆弧、第三圆弧及第一直线和第二直线、第五圆弧、第六圆弧及第七圆弧沿着第四圆弧的中心线对称。

进一步地，第二圆弧的相对端分别与第一圆弧和第三圆弧外切。

进一步地，第一直线的相对端分别与第三及第四圆弧、外切。

进一步地，第三及第四圆弧、均为半圆；第四圆弧的半径大于第三圆弧的半径。

进一步地，第二圆弧的半径等于第一圆弧的半径的两倍。

进一步地，第二圆弧的半径等于第一圆弧的半径的两倍；以及第一圆弧远离第二圆弧的一端设有一圆倒角。

根据本发明的另一方面，还提供了一种航空发动机，其包括上述密封圈，且密封圈安装于航空发动机的任一高温区域；高温区域包括相互平行的第一侧壁和第二侧壁；密封圈的中心轴线与第一侧壁和第二侧壁垂直；密封圈的第一圆弧和第三圆弧均弹性顶抵于第一侧壁；以及密封圈的第五圆弧和第七圆弧均弹性顶抵于第二侧壁。

进一步地，密封圈的外壁与内壁之间的空间的开口端朝向高温区域的高压气体区。

本发明具有以下有益效果：本发明的密封圈受到挤压，第三圆弧、第四圆弧和第五圆弧同时发生形变，并且第二圆弧、第六圆弧、第一直线和第二直线也会发生较小的形变，大大提高了密封圈的变形性能。因而，密封圈不易发生塑性变形而丧失变形能力，提高了密封圈的使用寿命。

此外，航空发动机的高压气体区和低压气体区之间的气压差促进密封圈的第一圆弧、第三圆弧、第五圆弧和第七圆弧与相邻零件紧密接触，对封严效果有加强作用。高温区域的第一及第二侧壁受热产生热膨胀后的进一步压缩密封圈使其发生弹性形变来提高密封圈的密封效果。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的密封圈的俯视示意图；

图2是本发明优选实施例的密封圈沿着图1的A-A方向的剖视示意图；以及

图3是本发明优选实施例的密封圈应用于一航空发动机的使用示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

请参照图1和图2，本发明的密封圈1呈圆环状，其中心轴线位于圆环的中心处。密封圈1的截面形状大致呈“W”形，具有两个位于外侧的外壁和两个位于内侧的内壁。每个外壁上分别形成沿密封圈1的圆周方向呈环形延伸的两个凸部及连接在两个凸部之间的凹部。

该密封圈1在截面形状上包括第一圆弧11、第二圆弧12、第三圆弧13、第四圆弧14、第五圆弧15、第六圆弧16、第七圆弧17、连接第三和第四圆弧13、14的第一直线18及连接第四和第五圆弧14、15的第二直线19。第一圆弧11、第二圆弧12和第三圆弧13依次连接形成一个上述外壁，其中该一个侧壁上的两个凸部分别由第一圆弧11和第三圆弧13形成，凹部由第二圆弧12形成。第五圆弧15、第六圆弧16和第七圆弧17依次连接形成另一个上述外壁，其中该另一个侧壁上的两个凸部分别由第五圆弧15和第七圆弧17形成，凹部由第六圆弧16形成。第一直线18连接第三及第四圆弧13、14，形成一个上述内壁。第二直线19连接第四及第五圆弧14、15，形成另一个上述内壁。

第一圆弧11的第一端设有圆倒角，第一圆弧11的第二端与第二圆弧12的第一端外切。第二圆弧12的半径大致等于第一圆弧11的半径的两倍。

第三圆弧13为一个半圆弧，且第三圆弧13分别与第二圆弧12的第二端和第一直线18的第一端外切。第三圆弧13的半径大致等于第一圆弧11的半径的一半。

第四圆弧14为一个半圆，且第四圆弧14分别与第一直线18的第二端和第二直线19的第一端相切。第四圆弧14的半径略大于第三圆弧13的半径。

第一圆弧11、第二圆弧12、第三圆弧13及第一直线18和第二直线19、第五圆弧15、第六圆弧16及第七圆弧17沿着第四圆弧14的中心线a对称。因此，第一圆弧11和第七圆弧17的半径相等；第二圆弧12和第六圆弧16的半径相等；第五圆弧15为一个半圆，且第五圆弧15和第三圆弧13的半径相等。第一圆弧11或第七圆弧17的最远端到该密封圈1的旋转轴b的距离大于第四圆弧14的最远端到该密封圈1的旋转轴的距离。

由上述的对称关系可知：第七圆弧17的第一端设有圆倒角。第七圆弧17的第二端与第六圆弧16的第一端外切。第六圆弧16的半径大致等于第七圆弧17的两倍。第五圆弧15分别与第六圆弧16的第二端和第二直线18的第二端外切。第五圆弧15的半径大致等于第七圆弧17的半径的一半。

请结合参照图3，发动机的一高温区域包括相互平行的第一侧壁4和第二侧壁5。使用时，密封圈1安装在该高温区域的第一及第二侧壁4、5之间，以将该高温区域的高压气体区2和低压气体区3分隔开来。此时，密封圈1的中心轴线与第一侧壁4和第二侧壁5垂直。密封圈1的外壁与内壁之间的空间的开口端朝向高温区域的高压气体区2，且密封圈1的第一圆弧11和第三圆弧13均弹性顶抵于第一侧壁4；密封圈1的第五圆弧15和第七圆弧17均弹性顶抵于第二侧壁5。密封圈1受到第一及第二侧壁4、5的挤压，第三圆弧13、第四圆弧14和第五圆弧15同时发生形变，并且第二圆弧12、第六圆弧6、第一直线18和第二直线19也会发生较小的形变，大大提高了密封圈1的变形性能。因而，密封圈1不易发生塑性变形而丧失变形能力，提高了密封圈1的使用寿命。

此外，高压气体区2和低压气体区3之间的气压差促进密封圈1的第一圆弧11、第三圆弧13、第五圆弧15和第七圆弧17与相邻零件紧密接触，对封严效果有加强作用。高温区域的第一及第二侧壁4、5受热产生热膨胀后的进一步压缩密封圈1使其发生弹性形变来提高密封圈1的密封效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种密封圈，用于航空发动机气流通道内不同压力区域之间高温气体封严，其特征在于，

所述密封圈(1)呈圆环状，所述密封圈的截面形状呈“W”形，所述密封圈的截面形状具有两个位于外侧的外壁和两个位于内侧的内壁；

每个外壁上分别形成沿所述密封圈(1)的圆周方向呈环形延伸的两个凸部及连接在两个凸部之间的凹部；

所述密封圈(1)在截面形状上包括第一圆弧(11)、第二圆弧(12)、第三圆弧(13)、第四圆弧(14)、第五圆弧(15)、第六圆弧(16)、第七圆弧(17)、连接第三圆弧(13)和第四圆弧(14)的第一直线(18)及连接第四圆弧(14)和第五圆弧(15)的第二直线(19)；

所述第一圆弧(11)、所述第二圆弧(12)和所述第三圆弧(13)依次连接形成一个上述外壁，该外壁上的两个凸部分别由第一圆弧(11)和所述第三圆弧(13)形成，凹部由所述第二圆弧(12)形成；

所述第五圆弧(15)、所述第六圆弧(16)和所述第七圆弧(17)依次连接形成另一个上述外壁，该外壁上的两个凸部分别由所述第五圆弧(15)和所述第七圆弧(17)形成，凹部由所述第六圆弧(16)形成；

所述第一直线(18)连接第三圆弧(13)及第四圆弧(14)，形成一个上述内壁；

所述第二直线(19)连接第四圆弧(14)及第五圆弧(15)，形成另一个上述内壁；

所述第一圆弧(11)或所述第七圆弧(17)的最远端到所述密封圈(1)的旋转轴的距离大于所述第四圆弧(14)的最远端到所述密封圈(1)的旋转轴的距离；

所述第一圆弧(11)的第一端设有圆倒角，所述第一圆弧(11)的第二端与所述第二圆弧(12)的第一端外切；所述第三圆弧(13)为一个半圆弧，且所述第三圆弧(13)分别与所述第二圆弧(12)的第二端和所述第一直线(18)的第一端外切；所述第四圆弧(14)为一个半圆，且所述第四圆弧(14)分别与所述第一直线(18)的第二端和所述第二直线(19)的第一端相切；

所述第一圆弧(11)与所述第七圆弧(17)关于所述第四圆弧(14)的中心线(a)对称；

所述第二圆弧(12)与所述第六圆弧(16)关于所述第四圆弧(14)的中心线(a)对称；

所述第三圆弧(13)与所述第五圆弧(15)关于所述第四圆弧(14)的中心线(a)对称；

所述第一直线(18)与所述第二直线(19)关于所述第四圆弧(14)的中心线(a)对称；

高压气体区(2)和低压气体区(3)之间的气压差促进密封圈的所述第一圆弧(11)、所述第三圆弧(13)、所述第五圆弧(15)和所述第七圆弧(17)与相邻零件紧密接触。

2.根据权利要求1所述的密封圈，其特征在于：

所述第四圆弧(14)的半径大于所述第三圆弧(13)的半径。

3.根据权利要求2所述的密封圈，其特征在于：

所述第二圆弧(12)的半径等于所述第一圆弧(11)的半径的两倍。

4.一种包括权利要求1至3中的任一项的密封圈的航空发动机，其特征在于：

密封圈(1)安装于所述航空发动机的任一高温区域；

所述高温区域包括相互平行的第一侧壁(4)和第二侧壁(5)；

所述密封圈(1)的中心轴线与第一侧壁(4)和第二侧壁(5)垂直；

所述密封圈(1)的第一圆弧(11)和第三圆弧(13)均弹性顶抵于所述第一侧壁(4)；以及

所述密封圈(1)的第五圆弧(15)和第七圆弧(17)均弹性顶抵于所述第二侧壁(5)；

所述密封圈(1)的外壁与内壁之间的空间的开口端朝向高温区域的高压气体区(2)。