CN105299234A - 密封装置及具有其的航空发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种密封装置及具有其的航空发动机，该密封装置包括：沿待密封轴的轴向间隔布置的第一密封环、第二密封环；第一密封环和第二密封环均由多段的弧形密封件依次衔接围合而成，且多段的弧形密封件的外周缘设有用于将多段的弧形密封件围箍成整圆并补偿周向拉力和压力的周向弹簧；第一密封环与第二密封环沿轴向设有用于补偿轴向力的轴向弹簧。本发明密封装置可沿周向和轴向柔性调节以适应轴系浮动带来的径向、角向位移，该密封装置不仅可用于具有轴向、径向不对中的轴向浮动装置的密封结构，也可用于对中性好的刚性连接密封结构，使用范围广，且可靠性高。

Description

密封装置及具有其的航空发动机

技术领域

本发明涉及航空发动机领域，特别地，涉及一种密封装置及具有其的航空发动机。

背景技术

功率输出轴组件是主机中的核心部件之一，由于输出轴组件与主机轴系为浮动安装方式，因此输出轴组件中的轴承腔滑油密封需采用一种柔性密封装置，可自动调节，以适应轴系浮动带来的径向、角向位移。

现有的密封设计一般采用刚性的螺纹密封或篦齿封严等，这些密封装置要求对中性好，但不能适应轴向不对中的浮动装置状态，当轴存在角向、径向偏移时，旋转轴表面或篦齿与密封装置之间会产生严重的磨损，同时密封形式单一，可靠性差。

发明内容

本发明提供了一种密封装置及具有其的航空发动机，以解决现有的螺纹密封或者篦齿封严结构在密封轴系的对中性不好时会产生严重磨损、且密封形式单一、可靠性差的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供一种密封装置，包括：沿待密封轴的轴向间隔布置的第一密封环、第二密封环；

第一密封环和第二密封环均由多段的弧形密封件依次衔接围合而成，且多段的弧形密封件的外周缘设有用于将多段的弧形密封件围箍成整圆并补偿周向拉力和压力的周向弹簧；

第一密封环与第二密封环沿轴向设有用于补偿轴向力的轴向弹簧。

进一步地，每段弧形密封件的两端均设有楔形面，多段弧形密封件沿周向经楔形面衔接且相邻两个弧形密封件间形成周向间隙。

进一步地，每段弧形密封件沿周向的外表面设有用于与周向弹簧配合的凹槽，多段弧形密封件上的凹槽形成周向弹簧的容纳部。

进一步地，每段弧形密封件的端面上设有用于安装时锁紧固定的定位槽。

进一步地，定位槽在弧形密封件的端面沿径向凹向圆心，以使得弧形密封件安装定位后沿周向紧固。

进一步地，第一密封环和/或第二密封环在二者间的相向面上沿周向设有多个轴向盲孔，多个轴向弹簧经轴向盲孔导向安装于第一密封环与第二密封环之间。

进一步地，弧形密封件采用石墨材料制成。

进一步地，周向弹簧呈环状，一端设有卡钩，另一端设有与卡钩配合的卡扣部。

根据本发明的另一方面，还提供一种航空发动机，包括输出轴组件，输出轴组件上设有与旋转机构连接的轴承，输出轴组件的轴承腔的密封面采用上述的密封装置柔性密封。

本发明具有以下有益效果：

本发明密封装置，包括相对设置的第一密封环、第二密封环，且第一密封环和第二密封环均采用多段的弧形密封件依次衔接围合而成，密封环的外周缘设有将多段的弧形密封件围箍成整圆并补偿周向拉力和压力的周向弹簧，第一密封环与第二密封环沿轴向设有用于补偿轴向力的轴向弹簧，使得该密封装置可沿周向和轴向柔性调节以适应轴系浮动带来的径向、角向位移，该密封装置不仅可用于具有轴向、径向不对中的轴向浮动装置的密封结构，也可用于对中性好的刚性连接密封结构，使用范围广，且可靠性高。

本发明航空发动机，通过采用上述的密封装置对航空发动机的输出轴组件中的轴承腔进行柔性密封，为轴承腔的滑油密封提供双层保护屏障，且由于输出轴组件与主机轴系为浮动安装方式，该密封装置具有较强的柔性适应能力和自适应性，提高了密封装置的可靠性且耐磨损、结构紧凑、便于装卸。

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密封环的结构示意图；

图2是本发明优选实施例弧形密封件的结构示意图；

图3是本发明优选实施例周向弹簧的结构示意图；

图4是本发明优选实施例密封环安装的结构示意图；

图5是本发明优选实施例密封装置安装于轴承腔内的结构示意图。

附图标记说明：

10、弧形密封件；11、楔形面；

12、周向间隙；13、凹槽；14、定位槽；

20、周向弹簧；21、卡钩；22、卡扣部；

30、轴向弹簧；

40、轴；

41、定位销；42、轴承腔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明的优选实施例提供了提供一种密封装置，包括：沿待密封轴的轴向间隔布置的第一密封环、第二密封环；参照图1，本实施例第一密封环和第二密封环均由多段的弧形密封件10依次衔接围合而成，参照图5，多段的弧形密封件10的外周缘设有用于将多段的弧形密封件10围箍成整圆并补偿周向拉力和压力的周向弹簧20；第一密封环与第二密封环沿轴向设有用于补偿轴向力的轴向弹簧30。

由于本实施例密封装置包括相对设置的第一密封环、第二密封环，且第一密封环和第二密封环均采用多段的弧形密封件10依次衔接围合而成，密封环的外周缘设有将多段的弧形密封件10围箍成整圆并补偿周向拉力和压力的周向弹簧20，第一密封环与第二密封环沿轴向设有用于补偿轴向力的轴向弹簧30，使得该密封装置可沿周向和轴向柔性调节以适应轴系浮动带来的径向、角向位移，该密封装置不仅可用于具有轴向、径向不对中的轴向浮动装置的密封结构，也可用于对中性好的刚性连接密封结构，使用范围广，且可靠性高。

在优选实施例中，参照图1，密封环采用三段弧形密封件10依次互连形成。本实施例各弧形密封件10的弧度为120度，三段弧形密封件10合围形成圆环状的密封环。需要说明的是，在其他实施例中，本领域技术人员可以选择两段或者多段弧形密封件构成密封环。将验证，三段弧形密封件构成的密封环具有较好的适应性，且装卸便利。优选地，参照图1及图2，每段弧形密封件10的两端均设有楔形面11，三段弧形密封件10沿周向经楔形面11衔接且相邻两个弧形密封件10间形成周向间隙12，以使得密封环压紧在轴上后，能自适应浮动轴系沿径向的位移。

可选地，参照图1，每段弧形密封件10沿周向的外表面设有用于与周向弹簧20配合的凹槽13，多段弧形密封件10上的凹槽13形成周向弹簧20的容纳部。优选地，凹槽13为半圆形的凹槽，周向弹簧20安装在凹槽13内将三段弧状的弧形密封件10围箍成整圆，形成密封环并压紧在轴上，同时通过周向弹簧20随时补偿周向拉力和压力。

可选地，本实施例中，每段弧形密封件10的端面上设有用于安装时锁紧固定的定位槽14。优选地，参照图1及图4，定位槽14在弧形密封件10的端面沿径向凹向圆心，以使得弧形密封件10安装定位后沿周向紧固。参照图4，密封环在轴40的端面安装时，定位销41卡入弧形密封件10的径向凹槽内，保证各弧形密封件10及密封环不会周向转动。

优选地，用于构成密封环的各弧形密封件10采用石墨材料制成。即本实施例密封环采用三瓣弧状的石墨块互连形成的石墨环组件构成。由于石墨具有耐磨和自润滑作用，从而进一步增强了密封装置的自适应性和耐磨性。

可选地，为了便于轴向弹簧30的安装和定位、固定，第一密封环和/或第二密封环在二者间的相向面上沿周向设有多个轴向盲孔，多个轴向弹簧30经轴向盲孔导向安装于第一密封环与第二密封环之间。本实施例中，优选地，在两列石墨环组件之间共设置6个或9个轴向弹簧，轴向弹簧在组件中用于随时补偿轴向力，使两列石墨环组件密封端面分别与挡板内端面和密封盒内端面保持密切贴合。参照图5，为了便于轴向弹簧30的装配定位，对安装在密封盒内端面上的一列石墨环组件的非密封面上，每块石墨上设置2个或3个轴向盲孔，轴向弹簧的一端安装在石墨环组件的轴向盲孔内，另一端直接与另一列石墨环组件非密封平面接触，两列石墨环组件被轴向弹簧分开形成一空腔并分别压紧在两边的挡板和密封盒密封端面上。

可选地，参照图3，本实施例周向弹簧20呈环状，一端设有卡钩21，另一端设有与卡钩21配合的卡扣部22，以便于对密封环，即本实施例的石墨环组件进行装卸作业。

根据本发明的另一方面，还提供一种航空发动机，参照图5，包括输出轴40，输出轴40上设有与旋转机构连接的轴承，输出轴40的轴承腔42的密封面采用上述实施例的密封装置柔性密封。具体地，参照图5，两组石墨环组件沿输出轴40的轴向间隔相对设置，且两者之间设置轴向弹簧30，每组石墨环组件均经周向弹簧20围箍三段弧状的石墨块构成，且每段石墨块的端面设有径向凹槽，定位销41卡入径向凹槽，保证石墨环组件不会周向转动，且安装在密封盒内端面上的一列石墨环组件的非密封面上，每块石墨上设置2个或3个轴向盲孔，轴向弹簧30的一端安装在石墨环组件的轴向盲孔内，另一端直接与另一列石墨环组件非密封平面接触，两列石墨环组件被轴向弹簧30分开形成一空腔并分别压紧在两边的挡板和密封盒密封端面上，其中，一组石墨环组件与挡板形成轴向密封端面A，与输出轴40形成径向密封面B，另一组石墨环组件与密封盒形成轴向密封面C，与输出轴40形成径向密封面D。

由于航空发动机的传动轴系统因剧烈振动和热变形易使密封界面磨损，当石墨环组件内环磨损后每瓣弧状的石墨块能通过锲形面位移和周向弹簧的压缩向轴中心自行移动，保证石墨环组件内孔与传动轴系紧箍，而石墨材料具有耐磨和润滑作用。同样，当石墨环组件端面磨损后，石墨环组件可通过轴向弹簧的伸缩自行移动调整，保证石墨环组件端面与挡板端面和密封盒内端面贴合。因此，本实施例石墨环组件在轴系为浮动安装方式时，具有较强的柔性适应能力和足够的自适应性，同时，在不同工况下，该密封装置为滑油腔密封提供了双层保护屏障，提高了密封装置的可靠性且耐磨损、结构紧凑、便于装拆、重量轻。

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)

1.一种密封装置，其特征在于，包括：沿待密封轴的轴向间隔布置的第一密封环、第二密封环；

所述第一密封环和所述第二密封环均由多段的弧形密封件(10)依次衔接围合而成，且所述多段的弧形密封件(10)的外周缘设有用于将所述多段的弧形密封件(10)围箍成整圆并补偿周向拉力和压力的周向弹簧(20)；

所述第一密封环与所述第二密封环沿轴向设有用于补偿轴向力的轴向弹簧(30)。

2.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，

每段所述弧形密封件(10)的两端均设有楔形面(11)，多段所述弧形密封件(10)沿周向经所述楔形面(11)衔接且相邻两个所述弧形密封件(10)间形成周向间隙(12)。

3.根据权利要求2所述的密封装置，其特征在于，

每段所述弧形密封件(10)沿周向的外表面设有用于与所述周向弹簧(20)配合的凹槽(13)，多段所述弧形密封件(10)上的凹槽(13)形成所述周向弹簧(20)的容纳部。

4.根据权利要求2或者3所述的密封装置，其特征在于，

每段所述弧形密封件(10)的端面上设有用于安装时锁紧固定的定位槽(14)。

5.根据权利要求4所述的密封装置，其特征在于，

所述定位槽(14)在所述弧形密封件(10)的端面沿径向凹向圆心，以使得所述弧形密封件(10)安装定位后沿周向紧固。

6.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，

所述第一密封环和/或所述第二密封环在二者间的相向面上沿周向设有多个轴向盲孔，多个所述轴向弹簧(30)经所述轴向盲孔导向安装于所述第一密封环与所述第二密封环之间。

7.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，

所述弧形密封件(10)采用石墨材料制成。

8.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，

所述周向弹簧(20)呈环状，一端设有卡钩(21)，另一端设有与所述卡钩(21)配合的卡扣部(22)。

9.一种航空发动机，其特征在于，包括输出轴组件，所述输出轴组件上设有与旋转机构连接的轴承，其特征在于，所述输出轴组件的轴承腔的密封面采用如权利要求1至8任一所述的密封装置柔性密封。