CN108252821A - 一种用于喷管调节板与机匣的组合金属弹性密封结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于喷管调节板与机匣的组合金属弹性密封结构；该结构包括：第一密封片；第二密封片、挂钩、支撑架、第一螺栓、销轴、第二螺栓；其中，第二密封片、挂钩、支撑架通过第一螺栓固定安装在圆转方机匣后法兰；第二密封片通过第二螺栓固定安装在圆转方机匣，第一密封片通过销轴与挂钩连接，第一密封片可以绕销轴转动，支撑架上的挂钩穿过第一密封片上的方形孔与第一密封片的背面接触，对第一密封片进行支撑。本发明提出的结构隔离了高温燃气和冷却气流，防止燃气泄露，保证发动机的工作效率，转动部件的转动不影响密封结构的有效性，提高了零件的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种二元可调喷管上用于调节板与机匣密封的组合金属弹性密封结构。
背景技术
随着航空技术的不断发展，先进发动机对二元可调喷管的需求日益迫切，要实现其工程应用，首先必须解决的问题就是密封。
在二元可调喷管中，由于结构设计上调节板需要绕圆转方段机匣转动，调节板的前缘与圆转方段机匣及隔热屏的末端存在较大缝隙。从图1可以看出，冷却结构设计要求冷却气流的流路是：从圆转方机匣与隔热屏形成的腔体内穿过圆转方机匣气流孔，进入调节板内部的冷却腔。但是由于上述缝隙的存在，冷却气流可能如图1虚线所示，从缝隙直接进入喷管内与高温燃气混合，降低了冷气的利用效率，甚至高温燃气也可能从缝隙流进内部结构，导致结构失效，造成巨大损失。密封的作用是隔离高温燃气与冷却气流，防止泄露，保证发动机气流的高效利用。
先进航空涡扇发动机开加力时，排气系统工作温度已经达到了2050K左右，民用领域常用的胶圈密封根本不可能承受如此高的温度。由于工作条件的差异，航空发动机中风扇、压气机、涡轮及机械系统等部件或系统上的密封技术不能直接应用于二元喷管上调节板与机匣的密封，二元可调喷管的密封设计在国内基本属于空白。
发明内容
发明目的
为了密封高温条件下圆转方机匣与调节板之间存在较大缝隙，提出一种用于喷管调节板与机匣的组合金属弹性密封结构。
技术方案
本发明的设计思想是采用耐高温的弹性金属为密封材料，安装时使金属受到一定的预压缩量，接触面受到了一定的压力，并通过恰当的结构设计，保证调节片转动时，密封接触面无缝隙。
本发明设计一种组合金属弹性密封结构，如图2所示，包括：第一密封片(1)；第二密封片(2)；挂钩(3)；支撑架(4)；第一螺栓(5)；销轴(6)；第二螺栓(7)；
本发明中组合金属弹性密封结构通过螺栓固定安装在圆转方机匣后法兰，其中第二密封片(2)通过第一螺栓(5)、第二螺栓(7)安装；挂钩(3)、支撑架(4)通过第一螺栓(5)安装；第一密封片(1)通过销轴(6)与挂钩(3)连接，因此第一密封片(1)可以绕销轴(6)转动，支撑架(4)上的挂齿穿过第一密封片(1)上的方形孔与第一密封片(1)的背面接触，对第一密封片(1)进行支撑。
本发明使单个零件所需的变形量分配到第一密封片(1)、第二密封片(2)和支撑架(4)上。
有益技术效果
本发明设计用于调节片与机匣的组合金属弹性密封结构可以达到以下技术效果：
a)本发明设计的组合金属弹性密封结构可以隔离高温燃气和冷却气流，防止燃气泄露，保证发动机的工作效率；
b)本发明设计的组合金属弹性密封结构可用于固定部件和转动部件的密封，转动部件的转动不影响密封结构的有效性；
c)本发明设计的组合金属弹性密封结构采用了耐高温的金属片，可适用于高温流体的密封，减少了密封失效的风险；
d)本发明设计的组合金属弹性密封结构减少单件零件的变形，提高零件寿命。
附图说明
图1为排气装置需要密封的位置示意图
图2为本发明密封结构示意图
图3为第一密封片、挂钩、支撑架安装关系图
图4为本发明密封结构安装示意图
图5为调节板转动30°后密封示意图；
编号说明：1-第一密封片；2-第二密封片；3-挂钩；4-支撑架；5-第一螺栓；6-销轴；7-第二螺栓。
具体实施方式
将图2所示的密封结构安装在图1中所示的缝隙位置，安装示意图如图4所示。
本发明中隔热屏和机匣之间是通过弓形架固定连接。调节板通过销轴与机匣上的安装座铰接，隔热屏内侧流动的是高温燃气，隔热屏和机匣形成的腔体内流动的是冷却气流，冷却气流通过机匣上的气流孔进入调节板的冷却通道中，由于调节板可绕铰链转动，隔热屏与调节板无法通过直接过渡来保证冷却气流不泄漏入主流高温燃气中，因此需通过密封结构对调节板和隔热屏之间的过渡区域进行密封。
本发明中，此处的密封是通过第一密封片(1)、第二密封片(2)、挂钩(3)及支撑架(4)组成的组合密封结构实现的，其中第一密封片(1)、第二密封片(2)和支撑架(4)是厚度较薄的弹性金属片，厚度约为0.5mm。如图4所示结构完成组合密封结构安装后，隔热屏与第二密封片(2)接触，调节板与第一密封片(1)接触，第一密封片(1)和第二密封片(2)接触。隔热屏上的接触点到调节板上的接触点距离应小于自由状态下第一密封片(1)和第二密封片(2)上相应接触点之间的距离，从而保证在安装状态下，组合金属弹性密封结构在预紧力的作用下产生一定的弹性变形，以保证对冷却通道和主流通道的密封。
在组合金属弹性密封结构内部，第二密封片(2)通过第一螺栓(5)、第二螺栓(7)安装在圆转方机匣后法兰上，与隔热屏和第一密封片(1)直接接触，有预紧力相互作用。第一密封片(1)通过销轴(6)与挂钩(3)铰接，同时支撑架(4)上的挂齿穿过第一密封片(1)上的方形孔与第一密封片(1)的背面接触，对第一密封片(1)进行支撑，调节板和第二密封片(2)对第一密封片(1)的预紧力、支撑架(4)对第一密封片(1)支撑力以销轴(6)为支点在第一密封片(1)上形成力和力矩的平衡。支撑架(4)通过第一螺栓(5)安装在圆转方段后法兰上，受到第一密封片(1)的反作用力。因此在组合密封装置安装状态下，上述密封装置内的相互作用力，使第一密封片(1)第二密封片(2)和支撑架(4)共同发生变形，减少了单件零件的变形，提高零件寿命。
本发明中，调节板可绕铰链转动，其前端与第一密封片(1)接触的面为圆弧面，因此调节板对第一密封片(1)施加压力的作用点和作用方向均不会改变。由于弹性作用力的作用，调节板在转动过程中，第一密封片(2)与隔热屏、第一密封片(1)和第二密封片(2)、第一密封片(1)和调节板前端面始终保持紧密接触，保证了密封效果。
根据发动机工作状态，包括主流燃气，冷却气的温度和压力条件，可以适当的调整第一密封片(1)、第二密封片(2)和支撑架(4)的板件厚度，保证在燃气条件下各个零件始终有一定的预紧力和弹性变形，不会在高温作用下发生塑性变形或发生断裂等问题使密封失效。
Claims (2)
1.一种用于喷管调节板与机匣的组合金属弹性密封结构，包括第一密封片(1)；第二密封片(2)；挂钩(3)；支撑架(4)；第一螺栓(5)；销轴(6)；第二螺栓(7)；其特征在于：第二密封片(2)、挂钩(3)、支撑架(4)通过第一螺栓(5)固定安装在圆转方机匣后法兰；第二密封片(2)通过第二螺栓(7)固定安装在圆转方机匣，第一密封片(1)通过销轴(6)与挂钩(3)连接，第一密封片(1)可以绕销轴(6)转动，支撑架(4)上的挂钩穿过第一密封片(1)上的方形孔与第一密封片(1)的背面接触，对第一密封片(1)进行支撑。
2.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于：第一密封片(1)、第二密封片(2)和支撑架(4)是厚度较薄的弹性金属片。
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