CN107701500B - 可转静子叶片传动密封结构 - Google Patents

可转静子叶片传动密封结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及航空发动机叶片技术领域，具体提供了可转静子叶片传动密封结构，其采用两种密封垫交替排列成“阶梯”状，装配在机匣支座内腔中。一种密封垫与传动杆配合，另一种密封垫与机匣支座配合，通过挡圈将密封垫限制在一定空间内。正常条件下，传动杆在作动筒的驱动下围绕自身中心轴旋转，当发生另一个方向偏移时，传动杆带动与之配合的密封垫相应偏移，机匣支座配合的密封垫则保持不动，适应传动杆的旋转与偏移运动；两种密封垫始终有一定的搭接量，且通过挡圈限位作用，因此保证了密封性。

Description

可转静子叶片传动密封结构
技术领域
本发明涉及航空发动机叶片技术领域，特别涉及可转静子叶片传动密封结构。
背景技术
航空发动机要求具有高的可靠性和稳定性，各个部件则需要安全稳定工作。为了降低高压压气机喘振风险，前几级静子叶片通常采用角度可调的结构形式，通过合理控制流经压气机各级的空气流量，保证压气机稳定工作，进而提高航空发动机的可靠性和稳定性。
目前可转静子叶片调节机理是，作动筒通过传动杆带动联动环围绕自身旋转轴转动，带动摇臂围绕静子叶片上轴颈转动，从而带动静子叶片转动。但传动杆在穿透机匣时存在气体泄漏，即存在一定的性能损失，并且传动杆在工作过程中不是单纯的绕着中心轴旋转，还会有另外自由度的偏移。
为减小传动杆穿透机匣时的气体泄漏，目前通常采用胶圈密封或者小间隙配合密封结构形式。
胶圈密封是在传动杆上开胶圈槽，胶圈装配于槽内，外壁挤压在机匣支座内孔，实现封严。但胶圈为消耗件，需要定期更换，增加成本；同时传动杆旋转受胶圈摩擦力影响，其阻力大，可能会发生卡滞，影响使用安全；并且传动杆开有胶圈槽，影响自身刚度及强度。
小间隙配合密封是使传动杆与机匣支座小间隙配合，靠面与面贴紧，实现封严。但零件加工精度要求高，增加成本；同时传动杆偏移时会与机匣支座干涉，发生卡滞，甚至出现零件损坏，影响使用安全。
发明内容
为克服上述现有技术存在的至少一种缺陷，本发明提供了可转静子叶片传动密封结构，包括：
传动杆，其具有旋转臂和自转臂，所述旋转臂与作动筒连接，所述自转臂穿过机匣与可转静子叶片连接，所述作动筒带动所述旋转臂绕所述自转臂旋转；
呈筒状的机匣支座，其一端焊接在所述机匣上，所述机匣支座穿过所述自转臂；
呈筒状的支座衬套，其一端固定在所述机匣支座内，所述支座衬套穿过所述自转臂；
密封组件，其安装于所述支座衬套内，所述密封组件包括多个随动密封垫和多个限位密封垫，所述随动密封垫和所述限位密封垫沿轴向交错排布并具有一定搭接量，所述随动密封垫的内环与所述自转臂贴紧配合，外环与所述支座衬套留有间隙，所述限位密封垫的外环与所述支座衬套贴紧配合，内环与所述自转臂留有间隙。
优选的，所述密封组件最下层和最上层均为限位密封垫，所述密封组件上方还设有一层所述限位密封垫，所述密封组件包括四层限位密封垫和三层随动密封垫。
优选的，所述机匣支座内开有第一环形槽，所述第一环形槽内安装有横截面呈方形的第一挡圈，所述支座衬套的顶端具有轴环，所述第一挡圈的内径小于所述轴环的外径，所述机匣支座的底端具有向内的第一翻边，所述轴环的一端与所述第一翻边相配合，另一端被所述第一挡圈固定。
优选的，所述支座衬套内开有第二环形槽，所述第二环形槽内安装有横截面呈圆形的第二挡圈，所述支座衬套的底端具有向内的第二翻边，所述密封组件一端和所述第二翻边接触，另一端和所述第二挡圈接触。
本发明提供的可转静子叶片传动密封结构，采用两种密封垫交替排列的结构，减轻了气体泄漏，密封性好；传动杆除围绕自身轴旋转外，存在另外自由度的偏移，“阶梯”状的两种密封垫交替排列结构会自动与之适应，保证了有效密封的同时，避免零件发生卡滞，保证了使用安全。
附图说明
以下参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释和说明本发明，而不能理解为对本发明的保护范围的限制。
图1是本发明的一种示意性实施例的正视剖视图；
图2是图1中I部分的局部放大图；
图3是本发明的一种示意性实施例中的机匣支座的正视剖视图；
图4是本发明的一种示意性实施例中的支座衬套的正视剖视图。
附图标记：
10传动杆
11作动筒
12机匣
20机匣支座
30支座衬套
40密封组件
41随动密封垫
42限位密封垫
50第一挡圈
60第二挡圈
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
需要说明的是：在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示它们的重要程度及顺序等。
如图1所示，本发明提供了可转静子叶片传动密封结构，包括传动杆10、呈筒状的机匣支座20和密封组件40。
传动杆10具有旋转臂和自转臂，旋转臂与作动筒11连接，自转臂穿过机匣12与可转静子叶片连接，作动筒11带动旋转臂绕自转臂旋转。
机匣支座20一端焊接在机匣12上，机匣支座20穿过自转臂。支座衬套30一端固定在机匣支座20内，支座衬套30穿过自转臂。如图2所示，在一个实施例中，机匣支座20内开有第一环形槽，第一环形槽内安装有横截面呈方形的第一挡圈50，用于轴向定位支座衬套30。支座衬套30的顶端具有轴环，第一挡圈50的内径小于轴环的外径，机匣支座20的底端具有向内的第一翻边，轴环的一端与第一翻边相配合，另一端被第一挡圈50固定。在另一个实施例中，支座衬套30内开有第二环形槽，第二环形槽内安装有横截面呈圆形的第二挡圈60，用于轴向定位并压紧密封组件40。支座衬套30的底端具有向内的第二翻边，密封组件40一端和第二翻边接触，另一端和第二挡圈60接触。
如图2所示，密封组件40安装于支座衬套30内，密封组件40包括多个随动密封垫41和多个限位密封垫42，随动密封垫41和限位密封垫42沿轴向交错排布并具有一定搭接量，随动密封垫41的内环与自转臂贴紧配合，外环与支座衬套30留有间隙，在自转臂有径向位移时，随动密封垫41随自转臂移动。限位密封垫42的外环与支座衬套30贴紧配合，内环与自转臂留有间隙，在自转臂有径向位移时，限位密封垫42不随自转臂移动。
在又一个实施例中，密封组件40最下层和最上层均为限位密封垫42，密封组件40上方还设有一层限位密封垫42，密封组件40包括四层限位密封垫42和三层随动密封垫41，即密封组件40从上到下依次为“限位密封垫42-随动密封垫41-限位密封垫42-随动密封垫41-限位密封垫42-随动密封垫41-限位密封垫42”，而密封组件40上部还有一层限位密封垫42，因此支座衬套30内的前两层均为限位密封垫42。
本发明的工作原理如下：
如图1所示，其中A代表A腔体，B代表B腔体，两个腔体的压力不同，B腔体压力大于A腔体压力，形成一定的压差。发动机工作时，两个腔之间不允许发生大量的气体泄漏。但由于压差的作用，B腔体的气体会向A腔体泄漏，气体在流经密封组件40时，存在一定的压力损失，布置足够多的随动密封垫41和限位密封垫42可以使内外压力一致，减轻了气体泄漏。当传动杆10在作动筒11的驱动下围绕自身旋转轴旋转时，同时存在一定的偏移，传动杆10带动随动密封垫41运动，而限位密封垫42不随之运动，结构自适应传动杆10的旋转与偏移运动，传动杆10活动量取决于传动杆10与随动密封垫41内孔配合间隙，即避免了零件在运动过程中发生卡滞，随动密封垫41和限位密封垫42始终存在一定的搭接量，且通过第二挡圈60的限位作用，保证了密封性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.可转静子叶片传动密封结构，其特征在于，包括：
传动杆(10)，其具有旋转臂和自转臂，所述旋转臂与作动筒(11)连接，所述自转臂穿过机匣(12)与可转静子叶片连接，所述作动筒(11)带动所述旋转臂绕所述自转臂旋转；
呈筒状的机匣支座(20)，其一端焊接在所述机匣(12)上，所述机匣支座(20)穿过所述自转臂；
呈筒状的支座衬套(30)，其一端固定在所述机匣支座(20)内，所述支座衬套(30)穿过所述自转臂；
密封组件(40)，其安装于所述支座衬套(30)内，所述密封组件(40)包括多个随动密封垫(41)和多个限位密封垫(42)，所述随动密封垫(41)和所述限位密封垫(42)沿轴向交错排布并具有一定搭接量，所述随动密封垫(41)的内环与所述自转臂贴紧配合，外环与所述支座衬套(30)留有间隙，所述限位密封垫(42)的外环与所述支座衬套(30)贴紧配合，内环与所述自转臂留有间隙；所述机匣支座(20)内开有第一环形槽，所述第一环形槽内安装有横截面呈方形的第一挡圈(50)，所述支座衬套(30)的顶端具有轴环，所述第一挡圈(50)的内径小于所述轴环的外径，所述机匣支座(20)的底端具有向内的第一翻边，所述轴环的一端与所述第一翻边相配合，另一端被所述第一挡圈(50)固定。
2.根据权利要求1所述的可转静子叶片传动密封结构，其特征在于，所述密封组件(40)最下层和最上层均为限位密封垫(42)，所述密封组件(40)上方还设有一层所述限位密封垫(42)，所述密封组件(40)包括四层限位密封垫(42)和三层随动密封垫(41)。
3.根据权利要求1或2所述的可转静子叶片传动密封结构，其特征在于，所述支座衬套(30)内开有第二环形槽，所述第二环形槽内安装有横截面呈圆形的第二挡圈(60)，所述支座衬套(30)的底端具有向内的第二翻边，所述密封组件(40)一端和所述第二翻边接触，另一端和所述第二挡圈(60)接触。
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