CN104500743B - 一种反转轴间密封装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种反转轴间密封装置，由密封座，端面密封环、金属衬套、径向密封环、周向拉伸弹簧、防转销、挡板、及卡圈组成，其中所述密封座固定在外轴上，与外轴一同转动，固定方式可以靠紧配合、螺母、定位销等。本发明减小了密封环与轴的相对转速，从而更能适应高相对转速，同时，也能降低密封面载荷，提高使用寿命，相对于已有的轴间端面密封等结构相比，该反转轴间密封装置占用空间小，结构相对简单，零件数量少。

Description

一种反转轴间密封装置
技术领域
本发明属于航空发动机主轴密封领域，具体涉及一种反转轴间密封装置。
背景技术
当前可用于航空发动机轴间的密封形式两种：一种是篦齿密封，另一种是石墨密封。
篦齿密封气体泄漏量大，导致发动机滑油消耗量大，难以满足高性能发动机使用要求。
用于轴间封严的石墨密封装置有多种不同型式。国外申请了一种“前后双重密封轴间石墨密封装置”的发明专利(EP1777376A2)。该结构由两套密封装置组成，其设计理念是用两套密封装置分别密封两个旋转的轴，将轴间密封问题转化为旋转的轴与固定不动的支撑座之间的密封问题。相同的解决轴间密封问题的方法也体现在国外专利“轴间端面密封”发明专利(EP1010926A2)。但这两种轴间密封结构都存在所占空间大，结构复杂，发热量大，需要的滑油冷却量大等缺点。另外一种轴间石墨密封是开口环式石墨密封。这种密封装置用于两轴转向相同时可以可靠工作，但当两轴转向相反时由于相对转速大，该封严装置不再适用。
发明内容
本发明的目的：为了解决内外轴反转条件下的轴承腔滑油封严问题，减小轴间密封装置占用的空间尺寸，本发明提供了一种封严性能好、零件数量少、生产成本低的反转轴间密封结构。
本发明的技术方案：一种反转轴间密封装置，其由密封座，端面密封环、金属衬套、径向密封环、周向拉伸弹簧、防转销、挡板、及卡圈组成，其中所述密封座固定在外轴上，与外轴一同转动，固定方式可以靠紧配合、螺母、定位销等。
所述端面密封环具有高平面度的密封端面，密封端面上开有流体动压或流体静压槽，用来平衡轴向气体载荷。
所述径向密封环为分瓣环，一般分为3～7瓣，每瓣密封环之间的搭接头处留有间隙，间隙值在0.05～3mm之间。
所述周向拉伸弹簧安装在径向密封环外圆面，将分瓣的径向密封环箍在一起形成整环。
所述径向密封环上开有槽，由防转销将其与金属衬套周向固定。
所述径向密封环可相对金属衬套轴向移动，移动范围在0～3mm。
所述金属衬套上开有孔，用来安装防转销。
所述金属衬套与端面密封环紧配合，两者相对固定。
所述端面密封环和径向密封环由石墨或碳/碳复合材料制成。
所述挡板为环形平板，与金属衬套之间有0.02～3mm的间隙，起到保护和限制作用。
所述挡板一般带有磁性，与同样带有磁性的金属衬套之间产生排斥力，从而提供端面密封环的预载荷。
所述卡圈用来固定挡板，可以用螺母、定位销等代替。
本发明的有益效果：本发明反转轴间密封装置由于减小了密封环与轴的相对转速，从而可以较传统结构更能适应高相对转速，同时，由于径向密封环(4)是分瓣的，当内外轴发生相对偏斜时，密封装置能够产生屈服，从而降低密封面载荷，提高使用寿命。相对于已有的轴间端面密封等结构相比，该反转轴间密封装置占用空间小，结构相对简单，零件数量少。
附图说明
图1是本发明反转轴间密封装置第一实施方式的结构示意图；
图2是图1中径向密封环4的正等侧视图；
图3是图1中端面密封环2的正等侧视图；
图4是本发明反转轴间密封装置第二实施方式的结构示意图。
其中，1-密封座，2-端面密封环、3-金属衬套、4-径向密封环、5-周向拉伸弹簧、6防转销，7-挡板、8卡圈、9-内轴、10-外轴。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明：
请参阅图1，其是本发明反转轴间装置一较佳实施方式的结构示意图。所述反转轴间密封装置由密封座1，端面密封环2、金属衬套3、径向密封环4、周向拉伸弹簧5、防转销6、挡板7、及卡圈8组成。密封座1安装在旋转的外轴10上，与外轴10不发生相对转动，它是一块截面为"L"形的环形金属件，主要作用是对其它零件进行支撑和保护。径向密封环4是分瓣的，靠周向拉伸弹簧5箍在一起形成整环，与旋转的内轴9径向贴合，起主要的径向密封作用，材料可以是石墨材料或C/C复合材料。端面密封环2是端面开有浅槽的环形元件，嵌套在衬套3内，起主要的端面密封作用，材料也是石墨材料或C/C复合材料。金属衬套3上安装有防转销6，用来阻止径向密封环4与金属衬套3相对转动。卡圈8安装在密封座1上，主要作用是将挡板7固定在密封座1上。金属衬套3与挡板7带有磁性，两者的排斥力将径向密封环4压在密封座1上，在封严压差较小时保证可靠的滑油封严。
本实施方式中，密封直径300mm，径向密封环4轴向厚度7mm、径向厚度7mm，径向密封环4分为7瓣，每瓣的搭接头之间存在2mm的间隙，端面密封环2径向厚度10mm、轴向最大长度11mm，金属衬套3上安装7个防转销6，防转销6直径3mm。
本发明反转轴间密封装置根据使用条件选择不同的周向拉伸弹簧5弹力和径向密封环4的轴向厚度可以实现端面力矩和周向力矩的平衡，从而降低径向密封环4和端面密封环2与轴的相对转速。由于减小了密封环与轴的相对转速，从而可以较传统结构更能适应高相对转速，同时，由于径向密封环4是分瓣的，当内外轴发生相对偏斜时，密封装置能够产生屈服，从而降低密封面载荷，提高使用寿命。相对于已有的轴间端面密封等结构相比，该反转轴间密封装置占用空间小，结构相对简单，零件数量少。
请参阅图4，其是本发明反转轴间密封装置第二实施方式的结构示意图。本实施方式中，所述反转轴间密封装置由端面密封环2、金属衬套3、径向密封环4、周向拉伸弹簧5、防转销6、挡板7、及定位销8组成。外轴1兼具原密封座的功能，进一步减少了零件数量。定位销8将挡板7固定在外轴1上。挡板7和金属衬套3不再具有磁性，两者之间无排斥力。本实施方式中的，基本参数如下：密封直径50mm，径向密封环4轴向厚度4mm、径向厚度4mm，径向密封环4分为3瓣，每瓣的搭接头之间存在0.1mm的间隙，端面密封环2径向厚度7mm、轴向最大长度7mm，金属衬套3上安装3个防转销6，防转销6直径1.5mm。
上述两个实施方式揭示了本发明反转轴间密封装置的两个较佳实施方式，但本发明不限于上述实施方式，在上述实施方式所揭示的基础上还可以作进一步的改进。如本发明反转轴间密封装置中周向拉伸弹簧不限定为固定结构，只要能够提供周向预紧力都可以代替，其个数也可以是1个以上。

Claims (6)

1.一种反转轴间密封装置，其由密封座(1)，端面密封环(2)、金属衬套(3)、径向密封环(4)、周向拉伸弹簧(5)、防转销(6)、挡板(7)及卡圈(8)组成，其中所述密封座(1)安装在旋转的外轴上，密封座(1)是一块截面为"L"形的环形金属件，与外轴一同转动，不发生相对转动，固定方式为靠紧配合、螺母或定位销；所述端面密封环(2)嵌套在金属衬套(3)内，具有高平面度的密封端面，密封端面上开有流体动压或流体静压槽，用来平衡轴向气体载荷，实现密封端面的密封；所述金属衬套(3)与端面密封环(2)紧配合，两者相对固定；所述径向密封环(4)可相对金属衬套(3)轴向移动，移动范围在0～3mm，所述径向密封环(4)是分瓣的，所述周向拉伸弹簧(5)安装在径向密封环(4)外圆面，将分瓣的径向密封环(4)箍在一起形成整环，径向密封环(4)与旋转的内轴径向贴合，实现径向密封，所述径向密封环(4)上开有槽，由防转销(6)将所述径向密封环(4)与所述金属衬套(3)周向固定；所述金属衬套(3)上安装有防转销(6)，用于阻止径向密封环(4)与金属衬套(3)相对转动；所述卡圈(8)安装在密封座(1)上，卡圈(8)用于将挡板(7)固定在密封座(1)上，金属衬套(3)与挡板(7)带有磁性，两者的排斥力将径向密封环(4)压向密封座(1)。
2.如权利要求1所述的反转轴间密封装置，其特征在于：所述径向密封环(4)为分瓣环，分为3～7瓣，每瓣密封环之间的搭接头处留有间隙，间隙值为0.05～3mm。
3.如权利要求1所述的反转轴间密封装置，其特征在于：所述金属衬套(3)上开有孔，用来安装防转销(6)。
4.如权利要求1所述的反转轴间密封装置，其特征在于：所述端面密封环(2)和径向密封环(4)由石墨或碳/碳复合材料制成。
5.如权利要求1所述的反转轴间密封装置，其特征在于：所述挡板(7)为环形平板，与金属衬套(3)之间有0.02～3mm的间隙。
6.如权利要求1所述的反转轴间密封装置，其特征在于：所述卡圈(8)能够替换为螺母或定位销，来固定挡板(7)。
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