CN111927565B - 用于封油排砂的密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于封油排砂的密封装置，包括：用于动力传输的叶轮轴组件；用于容纳叶轮轴组件并通过轴承支承叶轮轴组件的机匣；轴承靠近叶轮轴组件的动力输入端，轴承、叶轮轴组件与机匣围合形成轴承腔；机匣上开设有用于外界气体进入的进风机构，叶轮轴组件与机匣之间设有环绕于叶轮轴组件外的用于辅助支撑进风机构的衬套，衬套与叶轮轴组件间隙配合，外界气体通过进风机构导入并穿过衬套进入至衬套与叶轮轴组件之间的间隙，一部分气流流向轴承腔，另一部分气流流向叶轮轴组件的动力输出端。本发明的用于封油排砂的密封装置，通过进风机构流入衬套与叶轮轴组件之间的间隙并向衬套两端流通，以对轴承腔起到封油的作用和将异物清除的作用。

Description

用于封油排砂的密封装置

技术领域

本发明涉及航空涡轴发动机领域，特别地，涉及一种用于封油排砂的密封装置。

背景技术

在现有的航空涡轴发动机的动力传输机构中，常常因为结构的限制，叶轮采用单个轴承悬臂支承，并采用齿轮箱带动叶轮轴转动。目前的传动轴结构中，由于悬臂的叶轮轴在工作过程中不可避免地发生挠度变形，且制造、装配过程中产生的误差以及长期使用后各部件发生磨损，使得叶轮轴旋转精度下降，带来振动问题，其振动效应会传递到机匣，对机构的稳定性造成影响。通常情况下，会使用衬套以对叶轮轴进行保护，以使悬臂叶轮轴获得较为稳定的支承，提高转子轴的旋转精度。但是工作过程中，叶轮轴带动叶轮转动，伴随着气流的，导致叶轮表面粘有油渍。而且，由于悬臂的叶轮轴、衬套和叶轮的位置关系，难免会存在容易掉落和容留异物的凹槽结构或凹陷结构，使得在通入气流过程中，气流夹杂着砂粒等异物积聚在凹槽结构或凹陷结构内，而这些异物还会滑入衬套与叶轮轴之间的间隙中，造成高速旋转的叶轮轴及衬套磨损，降低了整个机构的可靠性和使用寿命。

发明内容

本发明提供了一种用于封油排砂的密封装置，以解决动力传输机构中轴承腔漏油，积聚的异物造成高速旋转的叶轮轴及衬套磨损，降低了整个机构的可靠性和使用寿命的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于封油排砂的密封装置，包括：

用于动力传输的叶轮轴组件；

用于容纳叶轮轴组件并通过轴承支承叶轮轴组件的机匣，机匣上设有用于气流进入的气流口，气流从气流口进入并流经由叶轮轴组件与机匣形成的气流通道然后从叶轮轴组件的动力输出端排出；

轴承靠近叶轮轴组件的动力输入端，轴承、叶轮轴组件与机匣围合形成轴承腔；

机匣上开设有用于外界气体进入的进风机构，叶轮轴组件与机匣之间设有环绕于叶轮轴组件外的用于辅助支撑进风机构的衬套，衬套与叶轮轴组件间隙配合，外界气体通过进风机构导入并穿过衬套进入至衬套与叶轮轴组件之间的间隙，一部分气流流向轴承腔并与轴承腔保持气体压力平衡以实现对轴承腔封油，另一部分气流流向叶轮轴组件的动力输出端以阻止气流通道内的异物落向衬套与叶轮轴组件之间的间隙区域，并通过叶轮轴组件的动力输出端将异物抽出气流通道以进行清除。

进一步地，进风机构包括：布设在机匣上的用于引导外界气体进入的进气管路；处于进气管路的气体输出端并沿衬套周向覆盖于衬套外的用于外界气体流通的环形通气槽。

进一步地，进气管路沿环形通气槽径向向外延伸至机匣上并布设在机匣上远离气流口的一侧。

进一步地，衬套上开设有用于引导存储在环形通气槽的外界气体进入衬套与叶轮轴组件之间的间隙内的通槽或通孔，通槽或通孔处于环形通气槽的覆盖区域内。

进一步地，进气管路的径向尺寸由气体输入端向气体输出端方向逐级减小或逐渐减小，或者，进气管路采用等径直管。

进一步地，进气管路的气体输入端设有用于过滤异物的滤网。

进一步地，衬套上的通槽或通孔设置有多组；多组通槽或通孔沿衬套的周向间隔排布。

进一步地，叶轮轴组件包括：沿轴向布设的用于动力传输的叶轮轴；布设在叶轮轴的动力输出端上并与叶轮轴同轴转动的叶轮；套设在叶轮轴上并处于轴承与衬套之间并顶抵轴承的内环布设的用于密封轴承腔的篦齿。

进一步地，衬套采用柔性材料；衬套与叶轮轴组件之间的间隙距离为0.3mm～0.5mm。

本发明具有以下有益效果：

本发明的用于封油排砂的密封装置，包括叶轮轴组件、机匣、轴承、衬套和进风机构，进风机构安装在机匣上并使得外界气体通过衬套流入衬套与叶轮轴组件之间的间隙，并向衬套两端流通。一方面，因为，轴承腔的一侧与大气相通为常压状态，轴承腔的另一侧，由于受到叶轮抽吸，使得轴承腔的另一侧为负压状态，使得轴承腔两侧产生压差导致轴承腔漏油。当外界气体从衬套与叶轮轴组件间隙靠近轴承腔的一端流出，使得流向轴承腔一侧的外界气体压力与轴承腔另一侧的压力形成平衡，有效的阻断叶轮在转动过程中发生抽吸现象，从而降低对轴承腔的影响，进而对轴承腔起到封油的作用。另一方面，同样，在叶轮转动的过程中，叶轮抽吸使得机匣内部的气流通道中的气流形成负压，然而，通过进风机构进入的外界气体压力高于气流通道的压力，以阻止气流通道内的异物落向衬套与叶轮轴组件之间的间隙区域，并通过叶轮轴组件的动力输出端将异物抽出气流通道，从而实现对衬套与叶轮轴组件间隙内、气流通道中异物的清除，对动力传输机构进行保护。上述用于封油排砂的密封装置，使得轴承腔具有高度可靠的密封性能，并解决了单个轴承悬臂支撑的叶轮轴组件的磨损问题，提高了用于封油排砂的密封装置的可靠性和使用寿命。

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。下面将参照附图，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用于封油排砂的密封装置示意图；

图2是本发明优选实施例的用于封油排砂的密封装置的外界气体流通路径图；以及

图3是本发明优选实施例的用于封油排砂的A-A图。

附图标号说明：

1、叶轮轴组件；11、叶轮轴；12、叶轮、13、篦齿；2、机匣；21、气流口；22、进风机构；221、进气管路；222、环形通气槽；3、轴承；4、衬套。

图1中的A为A区域。

具体实施方式

需要说明的是，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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1是本发明优选实施例的用于封油排砂的密封装置示意图；图2是本发明优选实施例的用于封油排砂的密封装置的外界气体流通路径图；图3是本发明优选实施例的用于封油排砂的A-A图。

如图1和图2所示，本实施例的用于封油排砂的密封装置，包括：用于动力传输的叶轮轴组件1；用于容纳叶轮轴组件1并通过轴承3支承叶轮轴组件1的机匣2，机匣2上设有用于气流进入的气流口21，气流从气流口21进入并流经由叶轮轴组件1与机匣2形成的气流通道然后从叶轮轴组件1的动力输出端排出；轴承3靠近叶轮轴组件1的动力输入端，轴承3、叶轮轴组件1与机匣2围合形成轴承腔；机匣2上开设有用于外界气体进入的进风机构22，叶轮轴组件1与机匣2之间设有环绕于叶轮轴组件1外的用于辅助支撑进风机构22的衬套4，衬套4与叶轮轴组件1间隙配合，外界气体通过进风机构22导入并穿过衬套4进入至衬套4与叶轮轴组件1之间的间隙，一部分气流流向轴承腔并与轴承腔保持气体压力平衡以实现对轴承腔封油，另一部分气流流向叶轮轴组件1的动力输出端以阻止气流通道内的异物落向衬套4与叶轮轴组件1之间的间隙区域，并通过叶轮轴组件1的动力输出端将异物抽出气流通道以进行清除。本发明的用于封油排砂的密封装置，包括叶轮轴组件1、机匣2、轴承3、衬套4和进风机构22，进风机构22安装在机匣2上并使得外界气体通过衬套4流入衬套4与叶轮轴组件1之间的间隙，并向衬套4两端流通。一方面，因为，轴承腔的一侧与大气相通为常压状态，轴承腔的另一侧，由于受到叶轮12抽吸，使得轴承腔的另一侧为负压状态，导致轴承腔漏油。当外界气体从衬套4与叶轮轴组件1间隙靠近轴承腔的一端流出，使得流向轴承腔一侧的外界气体压力与轴承腔另一侧的压力形成平衡，有效的阻断叶轮在转动过程中发生抽吸现象对轴承腔的影响，从而降低对轴承腔的影响，进而对轴承腔起到封油的作用。另一方面，同样，在叶轮转动的过程中，叶轮12抽吸使得机匣2内部的气流通道中的气流形成负压，然而，通过进风机构22进入的外界气体压力高于气流通道的压力，以阻止气流通道内的异物落向衬套4与叶轮轴组件1之间的间隙区域，并通过叶轮轴组件1的动力输出端将异物抽出气流通道，从而实现对衬套4与叶轮轴组件1间隙内、气流通道中异物的清除，对动力传输机构进行保护。上述用于封油排砂的密封装置，使得轴承腔具有高度可靠的密封性能，并解决了单个轴承3悬臂支撑的叶轮轴组件1的磨损问题，提高了用于封油排砂的密封装置的可靠性和使用寿命。上述衬套4与叶轮轴组件1之间的间隙区域例如图1中的A区域。

如图1和图3所示，本实施例中，进风机构22包括：布设在机匣2上的用于引导外界气体进入的进气管路221；处于进气管路221的气体输出端并沿衬套4周向覆盖于衬套4外的用于外界气体流通的环形通气槽222。上述进风机构22包括进气管路221和环形通气槽222，上述环形通气槽222设置在进气管路221的气体输出端，外界气体从进气管路221进入，流经进气管路221至环形通气槽222，并可在环形通气槽222内流通，已将外界气体充满环形通气槽222内，并实现从衬套4周向均匀进入衬套4与叶轮轴组件1之间的间隙，从而充满整个衬套4与叶轮轴组件1之间的间隙，以使得外界气体从衬套4与叶轮轴组件1之间的间隙的两端排出，以达到在单位时间内排出较多的外界气体，从而将对气流通道中异物的清除。上述外界气体可以在根据需求通入外界气体，可以在叶轮轴11高速转动的过程中通入外界气体，也可以在叶轮轴11非工作状态下通入外界气体，以对轴承腔起到封油的作用和将异物清除的作用。

优选地，进气管路221沿环形通气槽222径向向外延伸至机匣2上并布设在机匣2上远离气流口21的一侧。进气管路221从沿环形通气槽222径向延伸至机匣2，以形成外界气体流通的最短路径，并保证外界气体流动稳定性。在发动机运行过程中，通入的气流为干净的气流，随着气流沿路径流通，夹杂着灰尘、砂粒等异物，气流流经防尘通路形成两个支路，第一支路为过滤后的干净气流通向发动机内部，第二支路为夹杂着异物的含砂气流从气流口21进入到机匣2内。

如图1和图3所示，本实施例中，衬套4上开设有用于引导存储在环形通气槽222的外界气体进入衬套4与叶轮轴组件1之间的间隙内的通槽或通孔，通槽或通孔处于环形通气槽222的覆盖区域内。上述外界气体充满整个环形通气槽222，通过衬套4，进入衬套4与叶轮轴组件1之间的间隙，衬套4设置在叶轮轴组件1与机匣2的贴合部位，在叶轮轴工作时，衬套4起到了辅助支撑叶轮轴组件1中叶轮轴11的作用，并且，衬套4可以减缓叶轮轴11高速转动所产生的振动作用，并降低振动对机匣2的冲击，因此，在环形通气槽222设计通槽或通孔，从而防止在衬套4上设计用于外界气体流通的结构过大，从而影响衬套4的整体结构稳定性，进而降低衬套4的减振作用。而且衬套4，需要辅助支撑进风机构22，因此，通过在衬套4布设通槽或通孔，以包括衬套4对进风机构22的支撑强度。

本实施例中，进气管路221的径向尺寸由气体输入端向气体输出端方向逐级减小或逐渐减小，或者，进气管路221采用等径直管。上述需要保证进入的外界气体具有一定的压力，并且压力要比气流通道内的压力大且能够平衡轴承腔内的气体压力，即进气管路221的管径逐级减小或逐渐减小，防止外界气体进入压力降低。或者，也可以采用等径直管，以保证外界气体进入压力不变。

本实施例中，进气管路221的气体输入端设有用于过滤异物的滤网。通常情况下，从气流口21进入的气流通常夹杂着砂粒等异物，因此，外界气体相对于气流的洁净度的级别高，以避免造成二次污染。为了防止其他污染物进入机匣2内部，可在进气管路221的气体输入端设有用于过滤异物的滤网，以进一步防护动力传输机构。

如图3所示，本实施例中，衬套4上的通槽或通孔设置有多组。多组通槽或通孔沿衬套4的周向间隔排布。上述衬套4设计的通槽或通孔，为了防止通槽或通孔过大影响衬套4的辅助支撑作用，通槽或通孔可设置有多组，多组通槽或通孔沿周向间隔布设，以使得外界气体从衬套4的周向均匀的进入衬套4与叶轮轴11之间的间隙，并充满衬套4与叶轮轴组件1之间的间隙，以将间隙内、衬套4与叶轮轴组件1之间的间隙区域的异物充分吹出，实现对叶轮轴11的保护。

如图1所示，本实施例中，叶轮轴组件1包括：沿轴向布设的用于动力传输的叶轮轴11；布设在叶轮轴11的动力输出端上并与叶轮轴11同轴转动的叶轮12；套设在叶轮轴11上并处于轴承3与衬套4之间并顶抵轴承3的内环布设的用于密封轴承腔的篦齿13。上述叶轮轴组件1包括叶轮轴11、叶轮12和篦齿13，轴承3布设在叶轮轴11动力输入端，以形成单个轴承3悬臂支承结构。因此，在长期的高速旋转的状态下，易发生扰度变形和磨损。并且悬臂的叶轮轴11长度较长，与衬套4配合会形成例如A区域的凹槽结构，并且，基于叶轮轴11的结构特征，也不可避免的在叶轮轴11上沉积在异物，因此，通过将衬套4与进风机构22配合，其结构简便，并不影响动力传输机构整体结构的稳定性。使得轴承腔具有高度可靠的密封性能，并解决了单个轴承3悬臂支撑的叶轮轴组件1的磨损问题。上述外界气体采用空气。

本实施例中，衬套4采用柔性材料；衬套4与叶轮轴组件1之间的间隙距离为0.3mm～0.5mm。上述衬套4采用柔性材料，可采用橡胶材质或塑料材质，优选地，衬套4采用聚四氟乙烯。为了在辅助支撑叶轮轴11的同时能够更好的减弱振动效果和减少振动效果的传递，衬套4的材质为柔性材料，在叶轮轴11由于高速旋转而不可避免的产生振动趋势时，通过衬套4的缓冲和减震，有效的减小叶轮轴11高速转动所产生的振动作用，并且减弱了叶轮轴11的振动对机匣2的冲击效果，从而提高了机构的可靠性，亦提升了设备的使用寿命。

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 (9)

1.一种用于封油排砂的密封装置，其特征在于，包括：

用于动力传输的叶轮轴组件(1)；

用于容纳所述叶轮轴组件(1)并通过轴承(3)支承所述叶轮轴组件(1)的机匣(2)，所述机匣(2)上设有用于气流进入的气流口(21)，气流从所述气流口(21)进入并流经由所述叶轮轴组件(1)与所述机匣(2)形成的气流通道然后从所述叶轮轴组件(1)的动力输出端排出；

所述轴承(3)靠近所述叶轮轴组件(1)的动力输入端，所述轴承(3)、叶轮轴组件(1)与机匣(2)围合形成轴承腔；

所述机匣(2)上开设有用于外界气体进入的进风机构(22)，所述叶轮轴组件(1)与所述机匣(2)之间设有环绕于所述叶轮轴组件(1)外的用于辅助支撑所述进风机构(22)的衬套(4)，所述衬套(4)与所述叶轮轴组件(1)间隙配合，外界气体通过进风机构(22)导入并穿过所述衬套(4)进入至所述衬套(4)与所述叶轮轴组件(1)之间的间隙，一部分气流流向所述轴承腔并与所述轴承腔保持气体压力平衡以实现对所述轴承腔封油，另一部分气流流向所述叶轮轴组件(1)的动力输出端以阻止气流通道内的异物落向所述衬套(4)与所述叶轮轴组件(1)之间的间隙区域，并通过所述叶轮轴组件(1)的动力输出端将异物抽出气流通道以进行清除。

2.根据权利要求1所述的用于封油排砂的密封装置，其特征在于，

所述进风机构(22)包括：

布设在所述机匣(2)上的用于引导外界气体进入的进气管路(221)；

处于所述进气管路(221)的气体输出端并沿所述衬套(4)周向覆盖于所述衬套(4)外的用于外界气体流通的环形通气槽(222)。

3.根据权利要求2所述的用于封油排砂的密封装置，其特征在于，

所述进气管路(221)沿所述环形通气槽(222)径向向外延伸至所述机匣(2)上并布设在所述机匣(2)上远离所述气流口(21)的一侧。

4.根据权利要求2所述的用于封油排砂的密封装置，其特征在于，

所述衬套(4)上开设有用于引导存储在所述环形通气槽(222)的外界气体进入所述衬套(4)与所述叶轮轴组件(1)之间的间隙内的通槽或通孔，

通槽或通孔处于所述环形通气槽(222)的覆盖区域内。

5.根据权利要求2所述的用于封油排砂的密封装置，其特征在于，

所述进气管路(221)的径向尺寸由气体输入端向气体输出端方向逐级减小或逐渐减小，或者

所述进气管路(221)采用等径直管。

6.根据权利要求2所述的用于封油排砂的密封装置，其特征在于，

所述进气管路(221)的气体输入端设有用于过滤异物的滤网。

7.根据权利要求4所述的用于封油排砂的密封装置，其特征在于，

所述衬套(4)上的所述通槽或通孔设置有多组；

多组所述通槽或通孔沿所述衬套(4)的周向间隔排布。

8.根据权利要求1所述的用于封油排砂的密封装置，其特征在于，

所述叶轮轴组件(1)包括：

沿轴向布设的用于动力传输的叶轮轴(11)；

布设在所述叶轮轴(11)的动力输出端上并与所述叶轮轴(11)同轴转动的叶轮(12)；

套设在所述叶轮轴(11)上并处于所述轴承(3)与所述衬套(4)之间并顶抵所述轴承(3)的内环布设的用于密封所述轴承腔的篦齿(13)。

9.根据权利要求1所述的用于封油排砂的密封装置，其特征在于，

所述衬套(4)采用柔性材料；

所述衬套(4)与所述叶轮轴组件(1)之间的间隙距离为0.3mm～0.5mm。

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