CN106089324A - 静子机匣密封结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种静子机匣密封结构，包括：装设于转子叶片外且呈空心筒状的安装机匣，安装机匣的端部与发动机的涡轮机匣固定连接；包括用于减轻静子机匣密封结构受热形变程度的内环件，内环件呈环形且可拆卸地设置于安装机匣的内环壁上，内环件包括多片呈弧形的内环片，多片内环片沿安装机匣的周向间隔设置以补偿内环件受热变形时沿周向的形变量。本发明的静子机匣密封结构不仅可减少转子叶片与静子机匣之间的间隙，提高发动机的工作效率，并在减少转子叶片与静子机匣之间间隙的同时使转子叶片与其之间的碰磨概率低，进而提高发动机工作的可靠性。

Description

静子机匣密封结构
技术领域
本发明涉及航空发动机领域，特别地，涉及一种静子机匣密封结构。
背景技术
航空发动机转子叶片叶尖与静子机匣之间的间隙控制非常重要，间隙越小，则损失的气流量越小，气体的利用率就越高，同时发动机的效率越高。
但是，当转子叶片叶尖与静子机匣之间的间隙越小时，则转子叶片叶尖与静子机匣碰磨的风险也越大。首先，发动机转子叶片在工作过程中，转动时受到离心力的作用，叶片会伸长，故容易造成转子叶片叶尖与外部的静子机匣碰磨；其次，对于涡轮转子叶片，由于受到高温燃气的作用，由于热膨胀的存在，会进一步增大转子叶片叶尖的伸长量；更重要的是，燃气涡轮静子机匣受到高温气体作用，也会产生膨胀，而且常常由于热作用的不均衡，静子机匣往往会变形成椭圆形状，从而进一步加剧转子叶片叶尖与静子机匣碰磨的风险。
现有技术中，为防止转子叶片叶尖与静子机匣碰磨故障的发生，在发动机设计时往往通过加大两者之间的间隙，以牺牲发动机效率的代价来减少碰磨故障的发生。
发明内容
本发明提供了一种静子机匣密封结构，以解决由于转子叶片与静子机匣之间的间隙大而存在的发动机的工作效率低的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种静子机匣密封结构，用于设置于燃气涡轮的转子叶片和静子机匣之间，以减少转子叶片与静子机匣之间的间隙并与转子叶片围成呈环形的气体流道，静子机匣密封结构包括：装设于转子叶片外且呈空心筒状的安装机匣，安装机匣的端部与发动机的涡轮机匣固定连接；还包括用于减轻静子机匣密封结构受热形变程度的内环件，内环件呈环形且可拆卸地设置于安装机匣的内环壁上，内环件包括多片呈弧形的内环片，多片内环片沿安装机匣的周向间隔设置以补偿内环件受热变形时沿周向的形变量。
进一步地，内环件上沿其轴向相对设置的第一端部和第二端部各设有外凸且呈环形的搭边；安装机匣的内环壁上设有用于安装内环件的第一端部上的搭边的第一环槽和用于安装内环件的第二端部上的搭边的第二环槽。
进一步地，搭边上设有多个用于防止搭边受热膨胀变形过大的缺口，多个缺口沿搭边的周向间隔设置。
进一步地，缺口在与内环件的轴线垂直的面上的投影呈“U”形。
进一步地，静子机匣密封结构还包括用于密封相邻两片内环片之间的间隙的密封片，密封片设置于相邻两片内环片之间且连接相邻两片内环片。
进一步地，各内环片上沿其周向的两个端面上均设有用于安装密封片的安装槽，安装槽的两端分别延伸至内环片的轴向的两个端面上；密封片同时嵌入相邻的两片内环片的安装槽内。
进一步地，密封片呈“L”型，包括用于嵌入安装槽内的密封部及与密封部相连的抵顶部；密封部同时嵌入相邻的两片内环片的安装槽内时，抵顶部与内环片的轴向的第一端部或第二端部抵顶以防止密封片滑出安装槽。
进一步地，静子机匣密封结构还包括多个用于防止内环件沿安装机匣的径向滑动的限位销，多个限位销沿安装机匣的周向间隔设置，且各限位销从安装机匣的外环壁嵌入安装机匣内以与内环件抵顶。
进一步地，安装机匣包括呈空心筒状的外机匣和安装边，外机匣上沿其轴向的第一端部与涡轮机匣固定连接，外机匣的内环壁上设有第一环槽；安装边与外机匣的第二端部相连且其部分从外机匣的第二端部伸入外机匣内，以与外机匣的内环壁构成第二环槽。
进一步地，安装边包括呈环形的安装筒，安装筒用于伸入外机匣内以与外机匣构成第二环槽；安装筒的端部设有多个用于与外机匣相连的凸耳，多个凸耳沿安装边的周向间隔设置。
本发明具有以下有益效果：
本发明的静子机匣密封结构中，由于设置于安装机匣的内环壁上的内环件包括多片呈弧形的内环片，且多片内环片沿安装机匣的周向间隔设置，故而当静子机匣密封结构受热时，通过各内环片在内环件的周向的膨胀变形，可补偿内环件受热变形时沿周向的形变量，从而减少安装机匣受热时的变形量，进而减少静子机匣密封结构受热形变量，防止静子机匣密封结构椭圆变形，最终使转子叶片与静子机匣密封结构的碰磨概率小，故而本发明的静子机匣密封结构不仅可减少转子叶片与静子机匣之间的间隙，提高发动机的工作效率，并在减少转子叶片与静子机匣之间间隙的同时使转子叶片与其之间的碰磨概率低，进而提高发动机工作的可靠性。
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静子机匣密封结构的主视结构示意图；
图2是图1中静子机匣密封结构的A-A向剖视结构示意图；
图3是图2中静子机匣密封结构的局部放大结构示意图；
图4是图1中静子机匣密封结构的外机匣的剖视结构示意图；
图5是图1中静子机匣密封结构的内环片的主视结构示意图；
图6是图5中内环片的右视结构示意图；
图7是图1中静子机匣密封结构的安装边的主视结构示意图；
图8是图7中安装边的B-B向剖视结构示意图。
图例说明
10、安装机匣；101、第一环槽；102、第二环槽；103、销孔；11、外机匣；12、安装边；121、安装筒；122、凸耳；20、内环件；201、搭边；202、缺口；203、安装槽；21、内环片；30、密封片；31、密封部；32、抵顶部；40、限位销。
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、图2和图3所示，本发明的优选实施例提供了一种静子机匣密封结构，用于设置于燃气涡轮的转子叶片和静子机匣之间，以减少转子叶片与静子机匣之间的间隙并与转子叶片围成呈环形的气体流道，静子机匣密封结构包括：装设于转子叶片外且呈空心筒状的安装机匣10，安装机匣10的端部与发动机的涡轮机匣固定连接；包括用于减轻静子机匣密封结构受热形变程度的内环件20，内环件20呈环形且可拆卸地设置于安装机匣10的内环壁上，内环件20包括多片呈弧形的内环片21，多片内环片21沿安装机匣10的周向间隔设置以补偿内环件20受热变形时沿周向的形变量。本发明的静子机匣密封结构中，由于设置于安装机匣10的内环壁上的内环件20包括多片呈弧形的内环片21，且多片内环片21沿安装机匣10的周向间隔设置，故而当静子机匣密封结构受热时，通过各内环片21在内环件20的周向的膨胀变形，可补偿内环件20受热变形时沿周向的形变量，从而减少安装机匣10受热时的变形量，进而减少静子机匣密封结构受热形变量，防止静子机匣密封结构椭圆变形，最终使转子叶片与静子机匣密封结构的碰磨概率小，故而本发明的静子机匣密封结构不仅可减少转子叶片与静子机匣之间的间隙，提高发动机的工作效率，并在减少转子叶片与静子机匣之间间隙的同时使转子叶片与其之间的碰磨概率低，进而提高发动机工作的可靠性。
优选地，本发明的静子机匣密封结构由耐高温的合金材料制备，故而可进一步减少内环件20和安装机匣10受热时的变形量，进而减少静子机匣密封结构受热形变量，防止静子机匣密封结构椭圆变形，最终进一步降低转子叶片与静子机匣密封结构之间的碰磨概率。
可选地，如图3和图4所示，内环件20上沿其轴向相对设置的第一端部和第二端部各设有外凸且呈环形的搭边201；安装机匣10的内环壁上设有用于安装内环件20的第一端部上的搭边201的第一环槽101和用于安装内环件20的第二端部上的搭边201的第二环槽102。本发明中，通过在安装机匣10的内环壁上设置第一环槽101和第二环槽102，用以安装内环件20的第一端部和第二端部上的搭边201，从而可方便将内环件20装设于安装机匣10的内环壁上，使内环件20的安装、拆卸简单。
优选地，如图5和图6所示，为防止搭边201受热膨胀变形过大，本实施例中，在搭边201上设置多个用于防止搭边201受热膨胀变形过大的缺口202，多个缺口202沿搭边201的周向间隔设置。本发明具体的实施例中，缺口202在与内环件20的轴线垂直的面上的投影呈“U”形。
可选地，如图3所示，由于多片内环片21沿安装机匣10的周向间隔设置，为防止由静子机匣密封结构和转子叶片围设而成的气流通道内的气流由相邻两片内环片21之间的间隙流过，从而使发动机的工作效率低，本实施例中，静子机匣密封结构还包括用于密封相邻两片内环片21之间的间隙的密封片30，密封片30设置于相邻两片内环片21之间且连接相邻两片内环片21。
本实施例中，如图3所示，各内环片21上沿其周向的两个端面上均设有用于安装密封片30的安装槽203，安装槽203的两端分别延伸至内环片21的轴向的两个端面上；安装时，密封片30同时嵌入相邻的两片内环片21的安装槽203内，从而不仅连接相邻的两片内环片21，且密封该两片内环片21之间的间隙。
优选地，如图3所示，密封片30呈“L”型，包括用于嵌入安装槽203内的密封部31及与密封部31相连的抵顶部32；安装时，密封部31同时嵌入相邻的两片内环片21的安装槽203内时，抵顶部32与内环片21的轴向的第一端部或第二端部抵顶，从而可防止密封片30滑出安装槽203。
可选地，如图3和图4所示，为防止卡设于第一环槽101和第二环槽102内的内环件20沿安装机匣10的径向滑动，从而增加转子叶片与内环件20的碰磨概率，本实施例中，静子机匣密封结构还包括多个用于防止内环件20沿安装机匣10的径向滑动的限位销40，多个限位销40沿安装机匣10的周向间隔设置，且各限位销40从安装机匣10的外环壁嵌入安装机匣10内以与内环件20抵顶，从而防止内环件20沿安装机匣10的径向滑动。本发明具体的实施例中，如图4所示，安装机匣10上设有多个用于安装限位销40的销孔103，限位销40从销孔103处嵌入安装机匣10内以与内环件20抵顶。
可选地，如图4、图7和图8所示，安装机匣10包括呈空心筒状的外机匣11和安装边12，外机匣11上沿其轴向的第一端部通过连接件与涡轮机匣固定连接，外机匣11的内环壁上设有第一环槽101；安装边12与外机匣11的第二端部相连且其部分从外机匣11的第二端部伸入外机匣11内，以与外机匣11的内环壁构成第二环槽102。本实施例中，外机匣11的内环壁上设有外凸且呈环形的凸环，凸环上朝向安装边12的端面上设有内凹且呈环形的第一环槽101，内环件20的两条搭边201分别嵌入第一环槽101和第二环槽102内。优选地，外机匣11的第一端部通过螺栓与涡轮机匣固定，安装边12通过螺栓与外机匣11的第二端部可拆卸连接，从而安装内环件20时，首先将内环件20的一条搭边卡设于第一环槽101内，然后再锁紧安装边12与外机匣11，使得内环件20的另一条嵌入由安装边12和外机匣11构成的第二环槽102内。
本实施例中，如图7和图8所示，安装边12包括呈环形的安装筒121，安装筒121用于伸入外机匣11内以与外机匣11构成第二环槽102；安装筒121的端部设有多个用于与外机匣11相连的凸耳122，多个凸耳122沿安装边12的周向间隔设置。
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)

1.一种静子机匣密封结构，其特征在于，用于设置于燃气涡轮的转子叶片和静子机匣之间，以减少所述转子叶片与所述静子机匣之间的间隙并与所述转子叶片围成呈环形的气体流道，所述静子机匣密封结构包括：
装设于所述转子叶片外且呈空心筒状的安装机匣(10)，所述安装机匣(10)的端部与发动机的涡轮机匣固定连接；
还包括用于减轻所述静子机匣密封结构受热形变程度的内环件(20)，所述内环件(20)呈环形且可拆卸地设置于所述安装机匣(10)的内环壁上，所述内环件(20)包括多片呈弧形的内环片(21)，多片所述内环片(21)沿所述安装机匣(10)的周向间隔设置以补偿所述内环件(20)受热变形时沿周向的形变量。
2.根据权利要求1所述的静子机匣密封结构，其特征在于，
所述内环件(20)上沿其轴向相对设置的第一端部和第二端部各设有外凸且呈环形的搭边(201)；
所述安装机匣(10)的内环壁上设有用于安装所述内环件(20)的所述第一端部上的所述搭边(201)的第一环槽(101)和用于安装所述内环件(20)的所述第二端部上的所述搭边(201)的第二环槽(102)。
3.根据权利要求2所述的静子机匣密封结构，其特征在于，
所述搭边(201)上设有多个用于防止所述搭边(201)受热膨胀变形过大的缺口(202)，多个所述缺口(202)沿所述搭边(201)的周向间隔设置。
4.根据权利要求3所述的静子机匣密封结构，其特征在于，
所述缺口(202)在与所述内环件(20)的轴线垂直的面上的投影呈“U”形。
5.根据权利要求1所述的静子机匣密封结构，其特征在于，
所述静子机匣密封结构还包括用于密封相邻两片所述内环片(21)之间的间隙的密封片(30)，所述密封片(30)设置于相邻两片所述内环片(21)之间且连接相邻两片所述内环片(21)。
6.根据权利要求5所述的静子机匣密封结构，其特征在于，
各所述内环片(21)上沿其周向的两个端面上均设有用于安装所述密封片(30)的安装槽(203)，所述安装槽(203)的两端分别延伸至所述内环片(21)的轴向的两个端面上；
所述密封片(30)同时嵌入相邻的两片所述内环片(21)的所述安装槽(203)内。
7.根据权利要求6所述的静子机匣密封结构，其特征在于，
所述密封片(30)呈“L”型，包括用于嵌入所述安装槽(203)内的密封部(31)及与所述密封部(31)相连的抵顶部(32)；
所述密封部(31)同时嵌入相邻的两片所述内环片(21)的所述安装槽(203)内时，所述抵顶部(32)与所述内环片(21)的轴向的第一端部或第二端部抵顶以防止所述密封片(30)滑出所述安装槽(203)。
8.根据权利要求1所述的静子机匣密封结构，其特征在于，
所述静子机匣密封结构还包括多个用于防止所述内环件(20)沿所述安装机匣(10)的径向滑动的限位销(40)，多个所述限位销(40)沿所述安装机匣(10)的周向间隔设置，且各所述限位销(40)从所述安装机匣(10)的外环壁嵌入所述安装机匣(10)内以与所述内环件(20)抵顶。
9.根据权利要求2所述的静子机匣密封结构，其特征在于，
所述安装机匣(10)包括呈空心筒状的外机匣(11)和安装边(12)，所述外机匣(11)上沿其轴向的第一端部与所述涡轮机匣固定连接，所述外机匣(11)的内环壁上设有所述第一环槽(101)；
所述安装边(12)与所述外机匣(11)的第二端部相连且其部分从所述外机匣(11)的第二端部伸入所述外机匣(11)内，以与所述外机匣(11)的内环壁构成所述第二环槽(102)。
10.根据权利要求9所述的静子机匣密封结构，其特征在于，
所述安装边(12)包括呈环形的安装筒(121)，所述安装筒(121)用于伸入所述外机匣(11)内以与所述外机匣(11)构成所述第二环槽(102)；
所述安装筒(121)的端部设有多个用于与所述外机匣(11)相连的凸耳(122)，多个所述凸耳(122)沿所述安装边(12)的周向间隔设置。
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