CN104455456A - 流体动力的密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流体动力的密封装置，包括壳体、旋转轴、安装座、弹性元件、静环及动环，静环套设于旋转轴上，且沿旋转轴的轴向可移动地设置，静环一端与弹性元件连接；动环套设于旋转轴上，且设置为跟随旋转轴一起转动，静环位于弹性元件与动环之间，动环与静环的接触面上开设有流道槽；在旋转轴处于静止状态时，静环通过弹性元件的作用与动环贴合，形成接触式密封，在旋转轴处于转动状态时，流道槽跟随转动将流体引入静环与动环之间，形成高压流体薄膜，以使静环与动环分离，形成非接触式密封。相较篦齿密封，结构简单且尺寸小，也避免了旋转轴在高速转动时动环与静环之间的摩擦，降低磨损和发热，密封性好，使用寿命长，可靠性高。

Description

流体动力的密封装置

技术领域

本发明涉及轴密封技术领域，特别地，涉及一种流体动力的密封装置。

背景技术

航空发动机是一种高度复杂和精密的热力机械。该设备中的旋转轴外是容纳有润滑油的轴承腔，为保证设备的正常运转，旋转轴需进行密封处理。

目前，现有的密封方式主要有两种：一种是篦齿密封等非接触式密封形式，主要用于较高转速的密封，但结构尺寸大，使用不便；另一种是橡胶油封、塑料油封、机械石墨密封等接触式密封。如图1为某航空发动机的轴密封结构，动环60`随着旋转轴20`一起旋转，静环50`在波形弹簧40`的压紧力作用下紧靠动环60`，静环50`能在轴线方向移动，其中密封圈70`为次密封。该结构密封圈70`工作时动环60`与静环50`之间有较强的摩擦，造成磨损和发热，特别是用于转速较高的轴密封时，密封圈70`的寿命显著降低，可靠性低。

发明内容

本发明目的在于提供一种流体动力的密封装置，以解决现有的密封结构使用不便，可靠性低的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种流体动力的密封装置，包括：

壳体；

旋转轴，可转动地设置于壳体内；

安装座，设置于壳体上，且位于旋转轴外侧；

弹性元件，安装于安装座上，且套设于旋转轴上；

静环，套设于旋转轴上，且沿旋转轴的轴向可移动地设置，静环一端与弹性元件连接；

动环，套设于旋转轴上，且设置为跟随旋转轴一起转动，

其中，静环位于弹性元件与动环之间，动环与静环的接触面上开设有流道槽；

在旋转轴处于静止状态时，静环通过弹性元件的作用与动环贴合，形成接触式密封，在旋转轴处于转动状态时，流道槽跟随转动将流体引入静环与动环之间，形成高压流体薄膜，以使静环与动环分离，形成非接触式密封。

进一步地，流道槽呈螺旋状设置。

进一步地，弹性元件为波纹管。

进一步地，静环朝向弹性元件的一侧设置有静环安装座，静环通过静环安装座与弹性元件连接。

进一步地，静环与静环安装座过盈配合，且静环与静环安装座粘接。

进一步地，安装座包括第一安装座及第二安装座，第一安装座设置于壳体上，第二安装座位于旋转轴与第一安装座之间，第二安装座形成有用于安装弹性元件的安装空间。

进一步地，第一安装座与壳体之间、第二安装座与第一安装座之间和/或动环与旋转轴之间设置有密封圈。

进一步地，第二安装座包括弹性元件安装座及密封圈安装座，弹性元件安装座与密封圈安装座连接并形成有安装空间，弹性元件安装座套设于旋转轴，密封圈安装座与第一安装座配合，密封圈安装座安装密封圈于密封圈安装座与第一安装座之间。

进一步地，密封圈安装座与弹性元件安装座、弹性元件安装座与弹性元件和/或弹性元件与静环安装座焊接。

本发明具有以下有益效果：

根据本发明的流体动力的密封装置，在动环与静环的接触面上开设流道槽，在旋转轴处于静止状态时，弹性元件提供弹力将静环压紧在动环上，实现接触式密封。当旋转轴处于转动状态时，动环会跟随旋转轴一起转动，动环上的流道槽将流体引入静环与动环之间并形成高压流体薄膜，使静环与动环分开，由于高压流体薄膜可将旋转轴与外部隔离，从而对旋转轴实现非接触式密封，相较篦齿密封，结构简单且尺寸小，也避免了旋转轴在高速转动时动环与静环之间的摩擦，降低磨损和发热，密封性好，使用寿命长，可靠性高。

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是现有的轴密封结构的示意图；

图2是本发明优选实施例的流体动力的密封装置的结构示意图；

图3是图2的动环的结构示意图；

图4是图2的动环另一视角的结构示意图；以及

图5是图2的局部放大结构示意图。

附图标记说明：10、壳体；20、旋转轴；30、安装座；310、第一安装座；320、第二安装座；322、弹性元件安装座；324、密封圈安装座；40、弹性元件；50、静环；510、静环安装座；60、动环；610、流道槽；70、密封圈。

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。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意和所有的组合。本文中的流体通常指的是空气。

参照图2至图4，本发明的优选实施例提供了一种流体动力的密封装置，密封装置包括壳体10、旋转轴20、安装座30、弹性元件40、静环50及动环60。旋转轴20可转动地设置于壳体10内，安装座30设置于壳体10上，且位于旋转轴20外侧，弹性元件40安装于安装座30上，且套设于旋转轴20上，静环50套设于旋转轴20上，且沿旋转轴20的轴向可移动地设置，静环50一端与弹性元件40连接，动环60套设于旋转轴20上，且设置为跟随旋转轴20一起转动，其中，静环50位于弹性元件40与动环60之间，动环60与静环50的接触面上开设有流道槽610。在旋转轴20处于静止状态时，静环50通过弹性元件40的作用与动环60贴合，即弹性元件40提供弹力将静环50压紧在动环60上，形成接触式密封。在旋转轴20处于转动状态时，动环60会跟随旋转轴20一起转动，使得流道槽610跟随高速转动时形成势能差，从而流道槽610与外部的空间不均匀产生引力，外部的流体在引力作用下进入静环50与动环60之间，形成高压流体薄膜，以使静环50与动环60分离，由于高压流体薄膜的压力比外部的流体的压力高，故该高压流体薄膜可将旋转轴20与外部隔离，形成非接触式密封。如此，相较篦齿密封，结构简单且尺寸小，也避免了旋转轴20在高速转动时动环60与静环50之间的摩擦，降低磨损和发热，承受的线速度高，密封性好，使用寿命长，可靠性高。

参照图3至图5，在本优选实施例中，可选地，流道槽610呈螺旋状设置。如此，螺旋状的流道槽610与流道槽610转动路径匹配，对流体起引导作用，可减小流道槽610旋转阻力及流体进入静环50与动环60之间的阻力，促进高压流体薄膜的形成，可靠性高。当然，在其他实施例中，流道槽610也可呈其他形状，能实现将流体引入静环50与动环60之间，形成高压流体薄膜的目的即可。优选地，为了改善旋转轴20的密封效果，动环60与旋转轴20之间可设置密封圈70。

参照图2及图5，在本优选实施例中，可选地，静环50朝向弹性元件40的一侧设置有静环安装座510，静环50通过静环安装座510与弹性元件40连接。优选地，为改善静环50安装的稳定性，静环50与静环安装座510过盈配合，且静环50与静环安装座510粘接，具体可选用密封胶将静环50与静环安装座510粘接。优选地，弹性元件40与静环安装座510可采用焊接，连接牢靠，可靠性高。

参照图2及图5，在本优选实施例中，可选地，弹性元件40可选用波纹管。波纹管较波形弹簧具有弹力稳定，对动环60的振动具有很好的跟随性，能够在航空发动机上苛刻的振动环60境下稳定工作，并且具有密封功能，无需采用次密封，有效避免次密封泄露和静环50跟随性差的问题，可靠性高。波纹管是弹性元件40技术领域中的成熟部件，其结构和工作原理在此不再赘述。在本实施例中，具体选用金属波纹管。在其他实施例中，也可以选用其他结构的弹性元件40。

参照图2及图5，在本优选实施例中，可选地，安装座30包括第一安装座310及第二安装座320，第一安装座310设置于壳体10上，第二安装座320位于旋转轴20与第一安装座310之间，第二安装座320形成有用于安装弹性元件40的安装空间，实现对弹性元件40的安装。优选地，为了保证旋转轴20的密封效果，有效防止泄漏，第一安装座310与壳体10之间可设置密封圈70。第二安装座320与第一安装座310之间也可设置密封圈70。

参照图2及图5，进一步地，第二安装座320包括弹性元件安装座322及密封圈安装座324，弹性元件安装座322与密封圈安装座324连接并形成有安装空间，弹性元件安装座322套设于旋转轴20，密封圈安装座324与第一安装座310配合，密封圈安装座324安装密封圈70于密封圈安装座324与第一安装座310之间，安装便利，结构简单，且密封效果好。优选地，密封圈安装座324与弹性元件安装座322可采用焊接，弹性元件安装座322与弹性元件40也可采用焊接，连接牢靠，可靠性高。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

根据本发明的流体动力的密封装置，在动环60与静环50的接触面上开设流道槽610，在旋转轴20处于静止状态时，弹性元件40提供弹力将静环50压紧在动环60上，实现接触式密封。当旋转轴20处于转动状态时，动环60会跟随旋转轴20一起转动，动环60上的流道槽610将流体引入静环50与动环60之间并形成高压流体薄膜，使静环50与动环60分开，由于高压流体薄膜可将旋转轴20与外部隔离，从而对旋转轴20实现非接触式密封，相较篦齿密封，结构简单且尺寸小，也避免了旋转轴20在高速转动时动环60与静环50之间的摩擦，降低磨损和发热，密封性好，使用寿命长，可靠性高。

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 (9)

1.一种流体动力的密封装置，其特征在于，包括：

壳体(10)；

旋转轴(20)，可转动地设置于所述壳体(10)内；

安装座(30)，设置于所述壳体(10)上，且位于所述旋转轴(20)外侧；

弹性元件(40)，安装于所述安装座(30)上，且套设于所述旋转轴(20)上；

静环(50)，套设于所述旋转轴(20)上，且沿所述旋转轴(20)的轴向可移动地设置，所述静环(50)一端与所述弹性元件(40)连接；

动环(60)，套设于所述旋转轴(20)上，且设置为跟随所述旋转轴(20)一起转动，

其中，所述静环(50)位于所述弹性元件(40)与所述动环(60)之间，所述动环(60)与所述静环(50)的接触面上开设有流道槽(610)；

在所述旋转轴(20)处于静止状态时，所述静环(50)通过所述弹性元件(40)的作用与所述动环(60)贴合，形成接触式密封，在所述旋转轴(20)处于转动状态时，所述流道槽(610)跟随转动将流体引入所述静环(50)与所述动环(60)之间，形成高压流体薄膜，以使所述静环(50)与所述动环(60)分离，形成非接触式密封。

2.根据权利要求1所述的流体动力的密封装置，其特征在于，

所述流道槽(610)呈螺旋状设置。

3.根据权利要求1所述的流体动力的密封装置，其特征在于，

所述弹性元件(40)为波纹管。

4.根据权利要求1所述的流体动力的密封装置，其特征在于，

所述静环(50)朝向所述弹性元件(40)的一侧设置有静环安装座(510)，所述静环(50)通过所述静环安装座(510)与所述弹性元件(40)连接。

5.根据权利要求4所述的流体动力的密封装置，其特征在于，

所述静环(50)与所述静环安装座(510)过盈配合，且所述静环(50)与所述静环安装座(510)粘接。

6.根据权利要求4所述的流体动力的密封装置，其特征在于，

所述安装座(30)包括第一安装座(310)及第二安装座(320)，所述第一安装座(310)设置于所述壳体(10)上，所述第二安装座(320)位于所述旋转轴(20)与所述第一安装座(310)之间，所述第二安装座(320)形成有用于安装所述弹性元件(40)的安装空间。

7.根据权利要求6所述的流体动力的密封装置，其特征在于，

所述第一安装座(310)与所述壳体(10)之间、所述第二安装座(320)与所述第一安装座(310)之间和/或所述动环(60)与所述旋转轴(20)之间设置有密封圈(70)。

8.根据权利要求7所述的流体动力的密封装置，其特征在于，

所述第二安装座(320)包括弹性元件安装座(322)及密封圈安装座(324)，所述弹性元件安装座(322)与所述密封圈安装座(324)连接并形成有所述安装空间，所述弹性元件安装座(322)套设于所述旋转轴(20)，所述密封圈安装座(324)与所述第一安装座(310)配合，所述密封圈安装座(324)安装所述密封圈(70)于所述密封圈安装座(324)与所述第一安装座(310)之间。

9.根据权利要求8所述的流体动力的密封装置，其特征在于，

所述密封圈安装座(324)与所述弹性元件安装座(322)、所述弹性元件安装座(322)与所述弹性元件(40)和/或所述弹性元件(40)与所述静环安装座(510)焊接。