CN107314114A - 一种篦齿密封结构 - Google Patents

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孙丹
丁俊杰
邵增德
惠中豪
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    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/40—Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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Abstract

本发明公开了一种篦齿密封结构，包括：密封套、密封体和转子，密封体呈环形，固定于密封套的内侧，密封体的内侧沿其周向均匀设置有密封齿，密封齿之间形成密封腔，转子设置于密封体的内侧，与密封齿之间形成气膜，转子的外表面沿其周向与轴向均匀安装有多组可调整角度的叶栅，在转子旋转的过程中，所述叶栅随转子在密封腔中转动。该篦齿密封结构的结构新颖、适用范围广、能够有效降低气体泄漏量。

Description

一种篦齿密封结构
技术领域
本发明涉及一种应用于旋转机械中的动密封结构，特别提供了一种篦齿密封结构。
背景技术
随着航空事业的发展，对飞机的机动性、可靠性和经济性的要求越来越高，因此迫切需要改进航空发动机里的各个部件，以保证发动机高性能的要求。而密封结构作为航空发动机、汽轮机、压缩机等旋转机械中的关键部件，其性能会直接影响航空发动机的工作效率和转子稳定性。国内外研究表明未来航空发动机性能的提高，在很大程度上将取决于封严技术的改善和泄漏量的降低。因此，改进和发展新的封严装置具有重要的实用价值和意义。
篦齿密封是现役航空发动机中广泛使用的一种封严结构，它是利用流道的突扩和突缩增加流阻来减少流体的泄漏的非接触式动密封。流体经过节流间隙时，上游流体的压力能通过节流作用转化为速度能，然后在齿腔内速度能通过湍流漩涡耗散为热能。其密封效果主要取决于密封间隙的大小和齿数的多少，具有结构简单、成本低、没有摩擦损耗和适用于高转速等特点。
目前，各种新型封严结构层出不穷。相比于刷式密封等新型封严结构，传统的篦齿密封结构泄漏量较大，密封性能较差，使得航空发动机效率损失大、燃油油耗高。
因此，如何对现有的篦齿密封结构进行改进，以降低其泄漏量，提高其密封性，成为人们亟待解决的问题。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于提供一种篦齿密封结构，以解决现有篦齿密封结构泄漏量大、密封性差等问题。
本发明提供的技术方案是：一种篦齿密封结构，包括：密封套、密封体和转子，密封体呈环形，固定于密封套的内侧，密封体的内侧沿其周向均匀设置有密封齿，密封齿之间形成密封腔，转子设置于密封体的内侧，与密封齿之间形成气膜，转子的外表面沿其周向与轴向均匀安装有多组可调整角度的叶栅，在转子旋转的过程中，所述叶栅随转子在密封腔中转动。
优选，密封套的内侧设置有T型槽，密封体的截面呈“工”字形，限位设置于所述T型槽内。
进一步优选，叶栅的形状呈梭形，叶栅通过螺栓和螺母固定设置于转子上。
进一步优选，叶栅的长度为密封腔轴向长度的1.5～2倍，宽度为密封腔轴向长度的0.2～0.6倍。
进一步优选，叶栅的中弧线与转子轴线的夹角为-30度～30度。
进一步优选，密封体为钢密封体或GCr15密封体。
本发明提供的篦齿密封结构，在转子上设置可调整角度的叶栅，当转子旋转时，叶栅会以斜切的方式挤压一侧空气，从而产生一个低压区和一个高压区，形成一股气流。在确定了泄漏气体的流动方向后，通过调节叶栅的角度，能够使这股气流的方向与泄漏气体方向相反，当两股气流在密封腔内相遇时，会产生大量的漩涡，进而耗散掉泄漏气体的能量，增加泄漏气体的沿程阻力，从而达到减少泄漏量的目的。
本发明提供的篦齿密封结构的结构新颖、安装要求低、适用范围广、能够有效降低气体泄漏量。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为篦齿密封结构的结构示意图；
图2为转子的结构示意图；
图3为转子的侧视图；
图4为叶栅的主视图。
具体实施方式
下面将结合具体的实施方案对本发明进行进一步的解释，但并不局限本发明。
如图1所示，本发明提供了一种篦齿密封结构，包括：密封套1、密封体2和转子3，密封体2呈环形，固定于密封套1的内侧，密封体2的内侧沿其周向均匀设置有密封齿21，密封齿21之间形成密封腔22，转子3设置于密封体2的内侧，与密封齿21之间形成气膜，如图1至图3所示，转子3的外表面沿其周向与轴向均匀安装有多组可调整角度的叶栅31，在转子3旋转的过程中，所述叶栅31随转子3在密封腔22中转动。
该篦齿密封结构，在转子上设置可调整角度的叶栅，在确定泄漏气体流动方向后，调整叶栅斜切空气的角度，能够使转子在旋转时产生一股与泄漏气体流动方向相反的气流，当两股气流在密封腔内相遇时，会产生大量的漩涡，进而耗散掉泄漏气体的能量，增加泄漏气体的沿程阻力，从而达到减少泄漏量的目的。
作为技术方案的改进，如图1所示，密封套1的内侧设置有T型槽11，密封体2的截面呈“工”字形，限位设置于所述T型槽11内。
作为技术方案的改进，如图1、图2、图4所示，叶栅31的形状呈梭形，叶栅31通过螺栓和螺母固定设置于转子3上，叶栅31的长度A优选为密封腔22轴向长度的1.5～2倍，宽度B优选为密封腔22轴向长度的0.2～0.6倍。叶栅31的中弧线与转子3轴线的夹角为-30度～30度。螺栓穿过叶栅固定在转子上，螺母旋转设置于叶栅的顶部，通过松紧螺母可以调节叶栅斜切空气的角度，从而改变形成气流的流动方向，螺栓的长度优选为6cm，直径为1cm，螺母的厚度优选为1cm，直径优选为1.2cm。
作为技术方案的改进，密封体2优选为钢密封体或GCr15密封体。
本发明的具体实施方式是按照递进的方式进行撰写的，着重强调各个实施方案的不同之处，其相似部分可以相互参见。
上面结合附图对本发明的实施方式做了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (6)

1.一种篦齿密封结构，其特征在于，包括：密封套(1)、密封体(2)和转子(3)，密封体(2)呈环形，固定于密封套(1)的内侧，密封体(2)的内侧沿其周向均匀设置有密封齿(21)，密封齿(21)之间形成密封腔(22)，转子(3)设置于密封体(2)的内侧，与密封齿(21)之间形成气膜，转子(3)的外表面沿其周向与轴向均匀安装有多组可调整角度的叶栅(31)，在转子(3)旋转的过程中，所述叶栅(31)随转子(3)在密封腔(22)中转动。
2.按照权利要求1所述的篦齿密封结构，其特征在于：密封套(1)的内侧设置有T型槽(11)，密封体(2)的截面呈“工”字形，限位设置于所述T型槽(11)内。
3.按照权利要求1所述的篦齿密封结构，其特征在于：叶栅(31)的形状呈梭形，叶栅(31)通过螺栓和螺母固定设置于转子(3)上。
4.按照权利要求1所述的篦齿密封结构，其特征在于：叶栅(31)的长度为密封腔(22)轴向长度的1.5～2倍，宽度为密封腔(22)轴向长度的0.2～0.6倍。
5.按照权利要求4所述的篦齿密封结构，其特征在于：叶栅(31)的中弧线与转子(3)轴线的夹角为-30度～30度。
6.按照权利要求1至5中任一项所述的篦齿密封结构，其特征在于：密封体(2)为钢密封体或GCr15密封体。
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