CN105422865A - 流体动力密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流体动力密封结构，包括待密封的旋转轴，旋转轴外设有安装座，安装座和旋转轴之间设有用于密封两者之间的间隙的动力密封装置，动力密封装置包括：装设于旋转轴的外圆上的动环构件、装设于安装座上的静环，静环具有磁性以在动环构件停止转动时与动环构件结合，静环上与动环构件结合的结合面上设有具有螺旋角度的螺旋槽，以用于在静环与动环构件相对转动时将空气引入两者之间的间隙以形成空气薄膜密封。本发明的流体动力密封结构中，磁力使得两者结合时的稳定性更好，可靠性更高，更容易对螺旋槽进行日常使用的检查及清洗维护，静环与动环构件之间形成非接触式密封，流体动力密封结构具有寿命长、可靠性高、密封线速度高的特点。

Description

流体动力密封结构

技术领域

本发明涉及航空发动机领域，特别地，涉及一种流体动力密封结构。

背景技术

高速传动齿轮箱的旋转输出轴端部，需要使用密封装置进行密封，以防止齿轮箱内的油、气介质通过输出轴处泄漏到外部。

目前，常用的密封装置主要有以下几种：一种是橡胶唇型油封，采用弹力橡胶密封旋转轴处实现密封；一种密封是采用传统迷宫密封，即使用多个密封齿组成的一组密封装置；第三种为机械石墨密封，利用石墨与金属平面贴合进行密封。

针对现有的几种方案，各自均有其缺点。对于橡胶唇型油封，其短期性价比高，但长期运行综合费用高、使用寿命短、泄漏率高、密封的输出轴线速度低，磨损轴颈，橡胶易老化，不适合在连续性作业的工况下使用。对于传统迷宫密封，其密封结构受设备线速度与内部油体粘度关系影响较大，密封可靠性低，长期使用，油品泄漏量仍然较大，对环境污染及油品消耗都较难控制。对于机械石墨密封，采用的结构大多是动环与静环相配合，采用弹簧施加贴合力，但是现有的机械石墨密封对高转速密封轴使用时存在一定的缺陷，一是动环与静环的端面接触不严密，容易造成密封的油体的泄漏；二是动环和静环的端面在轴高速旋转中容易被磨损，寿命短；另外就是弹簧的弹力受力不均匀，使用中造成贴合性不好。

发明内容

本发明提供了一种流体动力密封结构，以解决现有的流体密封装置存在的使用寿命短、密封性差、可靠性低及密封线速度低的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种流体动力密封结构，包括待密封的旋转轴，旋转轴外设有安装座，安装座和旋转轴之间设有用于密封两者之间的间隙的动力密封装置，动力密封装置包括：装设于旋转轴的外圆上的动环构件、装设于安装座上的静环，静环具有磁性以在动环构件停止旋转时与动环构件结合，静环上与动环构件结合的结合面上设有具有螺旋角度的螺旋槽，以用于在静环与动环构件相对转动时将空气引入两者之间的间隙以形成空气薄膜密封。

进一步地，螺旋槽的数量为多条，多条螺旋槽沿结合面的周向依次间隔设置。

进一步地，各螺旋槽的一端延伸至与静环的内圆连通，其另一端沿动环构件的旋转方向呈螺旋状延伸。

进一步地，螺旋槽两端的宽度小，中间的宽度大，且深度不变。

进一步地，动环构件包括设置于旋转轴的外圆上以与静环结合的石墨环及装设于旋转轴的外圆上以用于安装石墨环并对石墨环沿旋转轴的轴向进行限位的石墨环座。

进一步地，石墨环座呈圆环状，其靠近静环的端面上设有内凹的且呈环形的第一安装槽，石墨环卡紧于第一安装槽内。

进一步地，石墨环座与旋转轴之间设有第一密封件，第一密封件装设于旋转轴的外圆上且卡紧于旋转轴的外圆和石墨环座的内圆之间。

进一步地，安装座的内圆上设有内凹的且呈环形的第二安装槽，静环装设于旋转轴上且卡紧于第二安装槽内。

进一步地，第二安装槽与静环之间设有用于密封的第二密封件，第二密封件装设于静环的外圆上且卡紧于第二安装槽内。

进一步地，第二安装槽的环面上设有内凹的且呈环形的第三安装槽，第二密封件卡紧于第三安装槽内。

本发明具有以下有益效果：

本发明的流体动力密封结构中，当发动机不工作时，静环通过磁力与动环构件结合以保证静止状态下的密封，相比传统的弹簧弹力，磁力使得两者结合时的稳定性更好，可靠性更高，且由于螺旋槽设置于静环上，因而更容易对螺旋槽进行日常使用的检查及清洗维护，提高了流体动力密封结构的可维护性；工作时，当静环与动环构件相对转速达到一定时，外部环境中的空气介质进入静环的螺旋槽中，使静环与动环构件之间的压力增大，形成一层高压空气薄膜，从而使动环构件和静环分离，由于高压空气薄膜的压力高于齿轮箱内密封油腔的压力，从而可将旋转轴密封住，且形成非接触式密封，因此，流体动力密封结构具有寿命长、可靠性高、密封线速度高的特点。

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流体动力密封结构的结构示意图；

图2是图1中流体动力密封结构中的动力密封装置的结构示意图；

图3是图2中动力密封装置中的静环的结构示意图。

图例说明

10、旋转轴；20、安装座；201、第二安装槽；202、第三安装槽；30、动环构件；31、石墨环；32、石墨环座；321、第一安装槽；40、静环；401、结合面；402、螺旋槽；50、第一密封件；60、第二密封件。

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。

如图1所示，本发明的优选实施例提供了一种流体动力密封结构，包括待密封的旋转轴10，旋转轴10外设有安装座20，安装座20和旋转轴10之间设有用于密封两者之间的间隙的动力密封装置，动力密封装置包括：装设于旋转轴10的外圆上的动环构件30、装设于安装座20上的静环40，静环40具有磁性以在动环构件30停止转动时与动环构件30结合，静环40上与动环构件30结合的结合面401上设有具有螺旋角度的螺旋槽402，以用于在静环40与动环构件30相对转动时将空气引入两者之间的间隙以形成空气薄膜密封。本发明的流体动力密封结构中，当发动机不工作时，静环40通过磁力与动环构件30结合以保证静止状态下的密封，相比传统的弹簧弹力，磁力使得两者结合时的稳定性更好，可靠性更高，且由于螺旋槽402设置于静环40上，因而更容易对螺旋槽402进行日常使用的检查及清洗维护，提高了流体动力密封结构的可维护性；工作时，当静环40与动环构件30相对转速达到一定时，外部环境中的空气介质进入静环40的螺旋槽402中，使静环40与动环构件30之间的压力增大，形成一层高压空气薄膜，从而使动环构件40和静环30分离，由于高压空气薄膜的压力高于齿轮箱内密封油腔的压力，从而可将旋转轴10密封住，且形成非接触式密封，因此，流体动力密封结构具有寿命长、可靠性高、密封线速度高的特点。

可选地，如图3所示，螺旋槽402的数量为多条，多条螺旋槽402沿结合面401的周向依次间隔设置。本发明具体的实施例中，螺旋槽402的数量为多条，多条螺旋槽402沿结合面401的周向依次均匀设置。

可选地，如图3所示，各螺旋槽402的一端延伸至与静环40的内圆连通，其另一端沿动环构件30的旋转方向呈螺旋状延伸。由于螺旋槽402沿动环构件30的旋转方向呈螺旋状延伸，故而当静环40和动环构件30相对转动时，螺旋槽402可将外部的空气引入静环40和动环构件30之间以形成空气薄膜，进而将静环40与动环构件30分开，实现工作时为非接触式密封。实际设计时，螺旋槽402的螺旋角主要根据动环构件30的转速设定，以能在动环构件30相对静环40转动时在两者之间形成空气薄膜为准。

优选地，螺旋槽402两端的宽度小，中间的宽度大，且深度不变，使得螺旋槽402易于加工制造。

可选地，如图1和图2所示，动环构件30包括设置于旋转轴10的外圆上以与静环40结合的石墨环31及装设于旋转轴10的外圆上以用于安装石墨环31并对石墨环31沿旋转轴10的轴向进行限位的石墨环座32。石墨环座32不仅用于安装石墨环31，还可对石墨环31沿旋转轴10的轴向进行限位，保证当石墨环31和静环40两者相对旋转，空气进入两者之间的间隙使两者分开时，防止石墨环31沿旋转轴10的轴向移动以使两者之间的距离增大而导致密封效果差。优选地，如图2所示，石墨环座32呈圆环状，其靠近静环40的端面上设有内凹的且呈环形的第一安装槽321，石墨环31卡紧于第一安装槽321内。本发明具体的实施例中，静环40与第一安装槽321过盈配合。

进一步地，为进一步密封动环构件30与旋转轴10之间的间隙，防止油、气介质通过两者之间的间隙泄露，本发明中，在石墨环座32与旋转轴10之间设置第一密封件50，第一密封件50装设于旋转轴10的外圆上且卡紧于旋转轴10的外圆和石墨环座32的内圆之间。本发明具体的实施例中，第一密封件50为O型密封圈。

可选地，如图1所示，安装座20的内圆上设有内凹的且呈环形的第二安装槽201，静环40装设于旋转轴10上且卡紧于第二安装槽201内。

优选地，为进一步密封第二安装槽201与静环40之间的间隙，防止油、气介质通过两者之间的间隙泄露，本发明中，在第二安装槽201与静环40之间设置用于密封的第二密封件60，第二密封件60装设于静环40的外圆上且卡紧于第二安装槽201内。本发明具体的实施例中，第二密封件60为O型密封圈。

更优选地，如图1所示，第二安装槽201的环面上设于内凹的且呈环形的第三安装槽202，第二密封件60卡紧于第三安装槽202内。本发明中，在第二安装槽201的环面上设置用于安装第二密封件60的第三安装槽202，相比在静环40的外圆上设置用于安装第二密封件60的安装槽，其能提高静环40的使用寿命及使用可靠性。

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 (10)

1.一种流体动力密封结构，其特征在于，

包括待密封的旋转轴(10)，所述旋转轴(10)外设有安装座(20)，所述安装座(20)和所述旋转轴(10)之间设有用于密封两者之间的间隙的动力密封装置，所述动力密封装置包括：

装设于所述旋转轴(10)的外圆上的动环构件(30)、装设于所述安装座(20)上的静环(40)，所述静环(40)具有磁性以在所述动环构件(30)停止旋转时与所述动环构件(30)结合，所述静环(40)上与所述动环构件(30)结合的结合面(401)上设有具有螺旋角度的螺旋槽(402)，以用于在所述静环(40)与所述动环构件(30)相对转动时将空气引入两者之间的间隙以形成空气薄膜密封。

2.根据权利要求1所述的流体动力密封结构，其特征在于，

所述螺旋槽(402)的数量为多条，多条所述螺旋槽(402)沿所述结合面(401)的周向依次间隔设置。

3.根据权利要求2所述的流体动力密封结构，其特征在于，

各所述螺旋槽(402)的一端延伸至与所述静环(40)的内圆连通，其另一端沿所述动环构件(30)的旋转方向呈螺旋状延伸。

4.根据权利要求2所述的流体动力密封结构，其特征在于，

所述螺旋槽(402)两端的宽度小，中间的宽度大，且深度不变。

5.根据权利要求1所述的流体动力密封结构，其特征在于，

所述动环构件(30)包括设置于所述旋转轴(10)的外圆上以与所述静环(40)结合的石墨环(31)及装设于所述旋转轴(10)的外圆上以用于安装所述石墨环(31)并对所述石墨环(31)沿所述旋转轴(10)的轴向进行限位的石墨环座(32)。

6.根据权利要求5所述的流体动力密封结构，其特征在于，

所述石墨环座(32)呈圆环状，其靠近所述静环(40)的端面上设有内凹的且呈环形的第一安装槽(321)，所述石墨环(31)卡紧于所述第一安装槽(321)内。

7.根据权利要求5所述的流体动力密封结构，其特征在于，

所述石墨环座(32)与所述旋转轴(10)之间设有第一密封件(50)，所述第一密封件(50)装设于所述旋转轴(10)的外圆上且卡紧于所述旋转轴(10)的外圆和所述石墨环座(32)的内圆之间。

8.根据权利要求1所述的流体动力密封结构，其特征在于，

所述安装座(20)的内圆上设有内凹的且呈环形的第二安装槽(201)，所述静环(40)装设于所述旋转轴(10)上且卡紧于所述第二安装槽(201)内。

9.根据权利要求8所述的流体动力密封结构，其特征在于，

所述第二安装槽(201)与所述静环(40)之间设有用于密封的第二密封件(60)，所述第二密封件(60)装设于所述静环(40)的外圆上且卡紧于所述第二安装槽(201)内。

10.根据权利要求9所述的流体动力密封结构，其特征在于，

所述第二安装槽(201)的环面上设有内凹的且呈环形的第三安装槽(202)，所述第二密封件(60)卡紧于所述第三安装槽(202)内。