CN110131049B - 用于发动机转子间的密封环 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于发动机转子间的密封环，所述密封环设置在第一转子和第二转子之间，其特征在于，所述第二转子套设在所述第一转子内，将所述第一转子的内腔分成第一腔体和第二腔体；所述第一转子和所述第二转子之间存在一间隙，所述第二转子位于所述间隙处的外壁面上开设有一凹槽，所述密封环安装在所述凹槽内；所述间隙将所述第一腔体和所述第二腔体中的气体连通，所述密封环将所述第一腔体和所述第二腔体中的气体隔开。本发明对现有的转子间密封环结构进行了创新，减小了对结构弹性的依赖，避免了人为操作引起的结构变形，保证了密封环外壁的完整性，保证了转子间的密封效果，有利于提高发动机的工作效率和燃油经济性。

Description

用于发动机转子间的密封环
技术领域
本发明涉及发动机领域，特别涉及一种用于发动机转子间的密封环。
背景技术
在发动机领域中，密封性能的优劣对航空发动机的工作状态有着重要的影响，选择合适的密封手段和技术是航空发动机结构设计人员必须要考虑的一个问题。航空发动机上有众多的空气流路，为了保证气体流向的正确性、保证气体压强以及封严的可靠性，通常会在一些零部件的接口处设置一些密封结构，比如转子和静子之间通常采用篦齿封严，转子和转子之间通常采用密封环封严。
图1为现有技术中密封环的结构示意图。图2为图1中沿B-B线剖开的剖视图。如图1和图2所示，已有的转子间的密封环一般均采用简单的环形开口形式，即在环形结构某处留有一个小缺口，具有较小的刚度，安装时操作人员可利用密封环的弹性变形将其从缺口处掰开，而后卡在转子上的特定安装槽中。当发动机工作时，密封环在离心载荷的作用下与转子接触，从而实现转子与转子之间的气体封严。
然而这种依赖弹性变形进行安装和拆卸的结构，其刚度必然较小，在多次反复掰折或长期工作之后很容易产生结构变形，导致其外壁在工作状态下不能与配合的转子紧密贴合，致使转子之间的密封效果变差，从而引起发动机内部气体压强的变化，进而影响发动机的工作效率和燃油经济性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中发动机密封环的刚度较小，密封效果较差，使得发动机工作效率低的缺陷，提供一种用于发动机转子间的密封环。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
一种用于发动机转子间的密封环，所述密封环设置在第一转子和第二转子之间，其特点在于，所述第二转子套设在所述第一转子内，将所述第一转子的内腔分成第一腔体和第二腔体；
所述第一转子和所述第二转子之间存在一间隙，所述第二转子位于所述间隙处的外壁面上开设有一凹槽，所述密封环安装在所述凹槽内；
所述间隙将所述第一腔体和所述第二腔体中的气体连通，所述密封环将所述第一腔体和所述第二腔体中的气体隔开。
根据本发明的一个实施例，所述凹槽为环形槽。
根据本发明的一个实施例，所述第一转子为高压压气机转子。
根据本发明的一个实施例，所述第二转子为空气导管；当所述第一转子和所述第二转子围绕中心轴线运转时，所述密封环在离心载荷的作用下，使所述密封环的外壁与所述第一转子的内壁贴合。
根据本发明的一个实施例，所述密封环的结构为循环对称形式。
根据本发明的一个实施例，所述密封环包括多个基本扇区结构，所述基本扇区结构依次首尾相接形成一个环形。
根据本发明的一个实施例，所述基本扇区结构的两端分别设置一台阶，所述台阶上设置一环形短槽孔，通过销钉穿过所述环形短槽孔将相邻的两个所述基本扇区结构的末端相连。
根据本发明的一个实施例，所述台阶的厚度为所述基本扇区结构的一半。
根据本发明的一个实施例，所述基本扇区结构的内壁直径大于所述环形槽的外径，所述基本扇区结构的宽度小于所述环形槽的宽度。
根据本发明的一个实施例，所述基本扇区结构的数量大于等于两个。
本发明的积极进步效果在于：
本发明用于发动机转子间的密封环对现有的转子间密封环结构进行了创新，减小了对结构弹性的依赖，避免了人为操作引起的结构变形，保证了密封环外壁的完整性，保证了转子间的密封效果，有利于提高发动机的工作效率和燃油经济性。其具体体现为以下几点：
一、将密封环的结构改为循环对称结构，即由多个基本扇区结构组成整个环形，相邻基本扇区结构的末端采用销钉连接。基本扇区结构的外壁与配合的转子内壁直径完全相同，保证发动机工作时二者能够紧密地贴合，从而提升密封效果。
二、所述密封环的循环对称结构取消了开口，在安装和拆卸时不用进行掰开，减少人为因素引起的结构变形，同时避免了开口部位的漏气。
三、所述密封环的结构弹性的要求不高，能够保证工作的可靠性。
附图说明
本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：
图1为现有技术中密封环的结构示意图。
图2为图1中沿B-B线剖开的剖视图。
图3为本发明用于发动机转子间的密封环的密封示意图。
图4为本发明用于发动机转子间的密封环的结构示意图。
图5为本发明用于发动机转子间的密封环中相邻两个基本扇区结构的连接结构示意图。
图6为本发明用于发动机转子间的密封环中基本扇区结构的俯视图。
图7为本发明用于发动机转子间的密封环中基本扇区结构的侧视图。
具体实施方式
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
现在将详细参考附图描述本发明的实施例。现在将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。
此外，尽管本发明中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本发明说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。
此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本发明。
图3为本发明用于发动机转子间的密封环的密封示意图。图4为本发明用于发动机转子间的密封环的结构示意图。图5为本发明用于发动机转子间的密封环中相邻两个基本扇区结构的连接结构示意图。图6为本发明用于发动机转子间的密封环中基本扇区结构的俯视图。图7为本发明用于发动机转子间的密封环中基本扇区结构的侧视图。
如图3至图7所示，本发明公开了一种用于发动机转子间的密封环，密封环10设置在第一转子20和第二转子30之间。其中，第二转子30套设在第一转子20内，将第一转子20的内腔分成第一腔体21和第二腔体22。第一转子20和第二转子30之间存在一间隙23，且第二转子30位于间隙23处的外壁面上开设有一凹槽31，将密封环10安装在凹槽31内。优选地，凹槽31为环形槽。此处间隙23将第一腔体21和第二腔体22中的气体连通，密封环10将第一腔体21和第二腔体22中的气体隔开。
进一步地，第一转子20优选为高压压气机转子。第二转子30优选为空气导管。当第一转子20和第二转子30围绕中心轴线A运转时，密封环10在离心载荷的作用下，使密封环10的外壁与第一转子20的内壁贴合。
优选地，密封环10的结构为循环对称形式，密封环10包括多个基本扇区结构11，将基本扇区结构11依次首尾相接形成一个环形。
进一步具体地，基本扇区结构11的两端分别设置一台阶12，在台阶12上设置一环形短槽孔13，通过销钉14穿过环形短槽孔13将相邻的两个基本扇区结构11的末端相连。此处台阶12的厚度优选为基本扇区结构11的一半。基本扇区结构11的内壁直径优选为大于所述环形槽(即凹槽31)的外径，基本扇区结构11的宽度小于所述环形槽(即凹槽31)的宽度。本发明中基本扇区结构11的数量大于等于两个，并不局限于本实施例中的三个基本扇区结构。
根据上述结构描述可知，本发明用于发动机转子间的密封环中，第一转子20和第二转子30在工作时围绕轴线A旋转，第一转子20和第二转子30之间还存在着间隙23，第一转子20在该间隙附近存在特定的环形槽，密封环10能够刚好安装在环形槽中。间隙23将第一腔体21和第二腔体22中的气体连通在一起，密封环10将第一腔体21和第二腔体22中的气体隔开成两部分，从而产生密封效果。
本实施例中发动机是指燃气涡轮发动机，第一转子20指的是高压压气机转子，第二转子30指的是空气导管，密封环10安装在空气导管的环形槽中。当发动机正常运转时，第一转子20和第二转子30围绕轴线A运转，密封环10在离心载荷的作用下其外壁与高压压气机转子(即第一转子20)的内壁贴合，从而实现气体的封严。
根据上述描述，本发明用于发动机转子间的密封环对已有的转子间密封环结构进行改进，在保证其安装和拆卸可实现的情况下，使其工作时的可靠性提高。当发动机正常运转时，转子之间的密封环结构能够保证良好的密封效果，其外壁能与配合的转子紧密地贴合，保证气体不泄露。转子间的密封环应便于安装和拆卸，减少人为的掰开操作。在多次安装和拆卸以及长期工作之后，密封环仍然能够保证良好的结构性能，不会因为反复操作而造成结构变形，进而导致密封效果变差。
综上所述，本发明用于发动机转子间的密封环对现有的转子间密封环结构进行了创新，减小了对结构弹性的依赖，避免了人为操作引起的结构变形，保证了密封环外壁的完整性，保证了转子间的密封效果，有利于提高发动机的工作效率和燃油经济性。其具体体现为以下几点：
一、将密封环的结构改为循环对称结构，即由多个基本扇区结构组成整个环形，相邻基本扇区结构的末端采用销钉连接。基本扇区结构的外壁与配合的转子内壁直径完全相同，保证发动机工作时二者能够紧密地贴合，从而提升密封效果。
二、本发明的循环对称结构取消了开口，在安装和拆卸时不用进行掰开，减少人为因素引起的结构变形，同时避免了开口部位的漏气。
三、本发明对密封环的结构弹性的要求不高，能够保证工作的可靠性。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于发动机转子间的密封环，所述密封环设置在第一转子和第二转子之间，其特征在于，所述第二转子套设在所述第一转子内，将所述第一转子的内腔分成第一腔体和第二腔体；
所述第一转子和所述第二转子之间存在一间隙，所述第二转子位于所述间隙处的外壁面上开设有一凹槽，所述密封环安装在所述凹槽内；
所述间隙将所述第一腔体和所述第二腔体中的气体连通，所述密封环将所述第一腔体和所述第二腔体中的气体隔开；
所述第一转子为高压压气机转子；所述第二转子为空气导管；当所述第一转子和所述第二转子围绕中心轴线运转时，所述密封环在离心载荷的作用下，使所述密封环的外壁与所述第一转子的内壁贴合；
所述密封环包括多个基本扇区结构，所述基本扇区结构依次首尾相接形成一个环形，所述基本扇区结构的两端分别设置一台阶，所述台阶上设置一环形短槽孔，通过销钉穿过所述环形短槽孔将相邻的两个所述基本扇区结构的末端相连；所述台阶的厚度为所述基本扇区结构的一半。
2.如权利要求1所述的用于发动机转子间的密封环，其特征在于，所述凹槽为环形槽。
3.如权利要求1所述的用于发动机转子间的密封环，其特征在于，所述密封环的结构为循环对称形式。
4.如权利要求2所述的用于发动机转子间的密封环，其特征在于，所述基本扇区结构的内壁直径大于所述环形槽的外径，所述基本扇区结构的宽度小于所述环形槽的宽度。
5.如权利要求4所述的用于发动机转子间的密封环，其特征在于，所述基本扇区结构的数量大于等于两个。
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