CN111927632A - 滑油封严结构及航空发动机 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种滑油封严结构及航空发动机，滑油封严结构包含篦齿环、密封壳体以及两个石墨环；篦齿环套设于转动轴，篦齿环具有外环面，外环面环绕设置有沿轴向前后间隔布置两组篦齿；密封壳体环绕设置于篦齿环外周并具有轴向定位组件，密封壳体设置有预旋叶片流道；两个石墨环分别套设于篦齿环与密封壳体之间，两个石墨环沿轴向前后间隔布置，并分别以间隙配合的方式对应于两组篦齿，两个石墨环经由轴向定位组件沿轴向定位，两个石墨环为浮环结构；滑油封严结构被配置为供外部气流依次流经预旋叶片流道、两个石墨环之间的间隙、两组篦齿之间的间隙和两个石墨环与两组篦齿之间的间隙后，分别流至密封壳体前后两侧的空间。

Description

滑油封严结构及航空发动机

技术领域

本发明涉及航空发动机技术领域，尤其涉及一种滑油封严结构及航空发动机。

背景技术

在航空发动机，特别是燃气涡轮发动机领域，现有的滑油密封方式包含有浮环密封和篦齿密封等。然而，现有的浮环密封是间隙式圆周密封，其用于滑油腔封严时，对滑油泄漏敏感，在沾染滑油后，在轴承腔高温作用下，滑油结焦，极易导致浮环失效。篦齿结构相较浮环加工较为方便，且所占用的径向结构空间较小，广泛应用于各种气体封严。然而，封严滑油时，滑油腔多为油气混合状态，当滑油随气体进入篦齿后，易蓄积在篦齿槽里，在离心力作用下被随机甩出滑油腔外，漏气量相对较大，滑油消耗高。

现有的滑油密封结构类型包括单级、双级密封。单级密封仅包含一个密封元件，结构简单，一般用于低温低压环境下的滑油封严。二级密封包含串联的两个密封元件，结构复杂，并通过圆孔引一股单独的增压气体至级间隔腔，能更好地阻断发动机燃气和保护滑油腔。

随着发动机性能的日益提升，滑油封严条件越发苛刻。现有单级密封难以应对燃气涡轮轴承的高温高压环境。双级密封虽较单级密封效果要好，但单一元件的浮环或篦齿密封，难以同时兼顾浮环和篦齿的优缺点，级间增压引气结构及相应封严流路也有待提高。

发明内容

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种具有预旋叶片流道的浮环篦齿复合式滑油封严结构。

本发明的另一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种具有上述滑油封严结构的航空发动机。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供一种滑油封严结构，设置于航空发动机的转动轴；其中，所述滑油封严结构包含篦齿环、密封壳体以及两个石墨环；所述篦齿环套设于所述转动轴，所述篦齿环具有外环面，所述外环面环绕设置有沿轴向前后间隔布置两组篦齿；所述密封壳体环绕设置于所述篦齿环外周并具有轴向定位组件，所述密封壳体设置有预旋叶片流道；所述两个石墨环分别套设于所述篦齿环与所述密封壳体之间，所述两个石墨环沿轴向前后间隔布置，并分别以间隙配合的方式对应于所述两组篦齿，所述两个石墨环经由所述轴向定位组件沿轴向定位，所述两个石墨环为浮环结构；其中，所述滑油封严结构被配置为供外部气流依次流经所述预旋叶片流道、所述两个石墨环之间的间隙、所述两组篦齿之间的间隙和所述两个石墨环与所述两组篦齿之间的间隙后，分别流至所述密封壳体前后两侧的空间。

根据本发明的其中一个实施方式，所述篦齿环包含内环部、外环部以及连接部；所述内环部以过渡配合或者过盈配合的方式套设于所述转动轴；所述外环部与所述内环部沿径向相间隔地套设于所述转动轴外周，所述外环面为所述外环部背向所述转动轴的环状表面；所述连接部沿径向连接于所述内环部与所述外环部。

根据本发明的其中一个实施方式，所述转动轴套设有轴承，所述转动轴具有轴颈；其中，所述内环部前端和后端分别抵顶于所述轴颈和所述轴承，以使所述篦齿环在轴向上定位。

根据本发明的其中一个实施方式，所述两组篦齿分别为沿轴线前后间隔布置的第一篦齿和第二篦齿；其中，所述篦齿环的外环面环绕设置有一组螺纹齿，所述螺纹齿位于所述第二篦齿的后侧，而使所述篦齿环在该部分形成螺纹环结构；其中，所述两个石墨环为第一石墨环和第二石墨环，所述第一石墨环与所述第一篦齿间隙配合，所述第二石墨环与所述第二篦齿和所述螺纹齿间隙配合。

根据本发明的其中一个实施方式，所述螺纹齿的齿形相对所述转动轴的轴向相垂直或者向后倾斜一倾角，所述倾角小于90°；和/或，所述螺纹齿和所述第二篦齿的齿数、齿形的宽度、齿间距、齿高和齿形角的至少其中之一相同。

根据本发明的其中一个实施方式，每组所述篦齿的齿数为两个或者两个以上；和/或，所述篦齿的齿形的宽度为0.5mm～1.5mm；和/或，所述篦齿的齿形的齿间距为2mm～4mm；和/或，所述篦齿的齿形的齿高为1.5mm～2.5mm；和/或，所述篦齿的齿形的齿形角为90°～120°；和/或，所述石墨环的径向厚度为2mm～4mm；和/或，所述石墨环的内环面设置有金属镀层。

根据本发明的其中一个实施方式，每个所述石墨环包含内外两层环，所述石墨环的内环的材质包含石墨，所述石墨环的外环的材质包含金属。

根据本发明的其中一个实施方式，所述轴向定位组件包含第一挡板、螺旋挡圈以及定位弹簧；所述第一挡板设置于所述密封壳体的内环面的一端；所述螺旋挡圈可拆装地设置于所述密封壳体的内环面的另一端；所述定位弹簧设置于所述密封壳体的内环面的内侧，并位于所述两个石墨环之间；其中，所述轴向定位组件被配置为通过所述第一挡板和所述定位弹簧一端定位一个所述石墨环的前后两侧，并通过所述螺旋挡圈和所述定位弹簧另一端定位另一个所述石墨环的前后两侧。

根据本发明的其中一个实施方式，所述轴向定位组件还包含第二挡板和/或两块挡片；所述第二挡板垫设于所述螺旋挡圈与所述石墨环之间；所述两块挡片分别垫设于所述定位弹簧两端与所述两个石墨环之间。

根据本发明的另一个方面，提供一种航空发动机；其中，所述航空发动机包含本发明提出的并在上述实施方式中所述的滑油封严结构。

由上述技术方案可知，本发明提出的滑油封严结构及航空发动机的优点和积极效果在于：

本发明提供一种带预旋的浮环篦齿复合滑油封严结构，且属于二级密封结构。在此基础上，气流经预旋叶片流道降温后，引入两道石墨环之间的增压隔腔，增压空气分为两路，一路由一道石墨环和一组篦齿的径向间隙进入发动机的热气环境，能够封阻发动机热气，另一路由另一道石墨环和另一组篦齿的径向间隙进入滑油腔，能够冷却轴承外环，防止滑油泄漏，并提供滑油腔油气分离所需的通风气量。通过上述设计，本发明提出的滑油封严结构，结合浮环与篦齿的结构设计，可以实现较好的滑油腔二级密封效果。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施方式的详细说明，本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：

图1是根据一示例性实施方式示出的一种滑油封严结构设置于发动机的转动轴时的局部剖视图；

图2是图1示出的滑油封严结构设置于发动机的局部侧视图；

图3是图1的局部放大图。

附图标记说明如下：

100.转动轴；

110.轴承；

120.轴颈；

210.篦齿环；

211.第一篦齿；

212.第二篦齿；

213.螺纹齿；

220.密封壳体；

221.预旋叶片结构；

222.第一挡板；

223.螺旋挡圈；

224.第二挡板；

225.第一挡片；

226.第二挡片；

227.定位弹簧；

231.第一石墨环；

232.第二石墨环；

A.热气环境；

B.增压隔腔；

C.滑油腔；

a.宽度；

b.宽度；

c.齿间距；

d.螺距；

e.齿高；

h.径向高度；

θ.齿形角；

β.倾角；

γ.倾角。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是作说明之用，而非用以限制本发明。

在对本发明的不同示例性实施方式的下面描述中，参照附图进行，所述附图形成本发明的一部分，并且其中以示例方式显示了可实现本发明的多个方面的不同示例性结构、系统和步骤。应理解的是，可以使用部件、结构、示例性装置、系统和步骤的其他特定方案，并且可在不偏离本发明范围的情况下进行结构和功能性修改。而且，虽然本说明书中可使用术语“之上”、“之间”、“之内”等来描述本发明的不同示例性特征和元件，但是这些术语用于本文中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。本说明书中的任何内容都不应理解为需要结构的特定三维方向才落入本发明的范围内。

参阅图1，其代表性地示出了本发明提出的滑油封严结构设置于发动机的转动轴时的局部剖视图。在该示例性实施方式中，本发明提出的滑油封严结构是以应用于燃气涡轮发动机为例进行说明的。本领域技术人员容易理解的是，为将本发明的相关设计应用于其他类型的航空发动机或其他发动机中，而对下述的具体实施方式做出多种改型、添加、替代、删除或其他变化，这些变化仍在本发明提出的滑油封严结构的原理的范围内。

如图1所示，在本实施方式中，本发明提出的滑油封严结构能够设置于例如燃气涡轮发动机等航空发动机的转动轴100上。该滑油封严结构包含篦齿环210、密封壳体220以及两个石墨环。配合参阅图2和图3，图2中代表性地示出了能够体现本发明原理的滑油封严结构设置于发动机的局部侧视图；图3中代表性地示出了图1的局部放大图。以下将结合上述附图对本发明提出的滑油封严结构的各主要组成部分的结构、连接方式和功能关系进行详细说明。

如图1所示，在本实施方式中，篦齿环210套设于转动轴100，篦齿环210具有外环面，外环面环绕设置有沿轴向前后间隔布置两组篦齿。密封壳体220环绕设置于篦齿环210外周并具有轴向定位组件，密封壳体220用于承载两个石墨环，且密封壳体220设置有预旋叶片结构221，并以此在密封壳体220的上部形成预旋叶片流道。两个石墨环分别套设于篦齿环210与密封壳体220之间，两个石墨环沿轴向前后间隔布置，并分别以间隙配合的方式对应于两组篦齿。石墨环可以在密封壳体220的一定径向范围内随动，所谓随动，是指石墨环能够跟随篦齿环210的跳动而随动。两个石墨环经由轴向定位组件沿轴向定位，两个石墨环为浮环结构。据此，滑油封严结构被配置为供外部气流依次流经预旋叶片流道、两个石墨环之间的轴向间隙、两组篦齿之间的轴向间隙和两个石墨环与两组篦齿之间的径向间隙后，分别流至密封壳体220前后两侧的空间。

需说明的是，为了便于理解和说明，在本说明书中，是将两组篦齿分别定义为沿转动轴100的轴线前后间隔分布(即附图中的左右分布)的第一篦齿211和第二篦齿212，并将两个石墨环分别定义为沿转动轴100的轴线前后间隔分布的第一石墨环231和第二石墨环232，第一石墨环231与第一篦齿211间隙配合，第二石墨环232与第二篦齿212(亦优选地包含螺纹齿213)间隙配合。

如图1所示，篦齿环210的外环面的未设置篦齿并位于两组篦齿之间的区域具有圆柱状表面，且该圆柱状表面无突出结构，篦齿环210的该圆柱状表面与两个石墨环之间共同围合的腔室区域即为增压隔腔B。篦齿环210能够随转动轴100一起围绕发动机的轴心转动，篦齿环210的径向配合面与转动轴100采用过渡配合或者过盈配合。再者，燃气涡轮发动机的在轴向上位于滑油封严结构前侧的区域为热气环境A，位于滑油封严结构后侧的区域为滑油腔C。在此基础上，增压空气经过预旋叶片流道引入热气环境A与滑油腔C之间的滑油封严结构的增压隔腔B，能够更为有效地冷却密封结构摩擦产热。并且，本发明的滑油密封外环(即第二石墨环232)采用浮环结构，其滑油密封内环为篦齿(优选为篦齿与螺纹齿213)结构，以此有效地减少封严气体用量，并能够将滑油甩回滑油腔C内以减少滑油消耗，防止蓄积在石墨环和螺纹齿213至间形成的空腔中。本发明的空气密封外环(即第一石墨环231)也采用浮环结构，空气密封内环为篦齿结构，相较单一的浮环或篦齿结构，能在较少的增压空气用量下，更好地阻止发动机热气进入滑油腔C内，保护滑油和轴承110。

较佳地，如图1所示，在本实施方式中，篦齿环210可以优选地包含内环部、外环部以及连接部。具体而言，内环部套设于转动轴100上，且内环部与转动轴100的配合关系可以为过渡配合或者过盈配合。外环部与内环部沿径向相间隔地套设于转动轴100外周，外环部与转动轴100之间具有间隙，外环面即为外环部背向转动轴100的环状表面。连接部大致沿径向连接于内环部与外环部之间。在其他实施方式中，篦齿环210亦可采用其他具体的结构形式，并不以本实施方式为限。

进一步地，如图1所示，基于篦齿环210包含内环部，且内环部套设于转动轴100上的设计，在本实施方式中，转动轴100上套设有轴承110，且转动轴100具有轴颈120。在此基础上，内环部前端和后端分别抵顶于轴颈120和轴承110，以使篦齿环210在轴向上定位。

较佳地，如图1所示，在本实施方式中，篦齿环210的外环面可以优选地环绕设置有一组螺纹齿213。具体而言，该螺纹齿213位于第二篦齿212的后侧，而使篦齿环210在该部分形成螺纹环结构。其中，该螺纹环结构的旋向是以篦齿环210实际转动时将流体推入滑油腔C为准。在此基础上，第二石墨环232是与第二篦齿212和该螺纹齿213间隙配合。当然，根据篦齿与螺纹齿213在保持的外环面的周向上不同的环绕方式(篦齿为闭合环状环绕，螺纹齿213为螺旋环绕)，篦齿与螺纹齿213在本说明书中是以两种相互独立的齿形进行说明，且为了便于本说明书中对篦齿与螺纹齿213的部分结构特征的描述，本说明书中是将第二篦齿212与螺纹齿213区分开来。换言之，亦可将螺纹齿213粗略视为第二篦齿212后段的多个齿形的变形，即采用螺旋环绕形式的篦齿。通过上述设计，本发明提出的滑油封严结构的滑油密封内环采用篦齿(第二篦齿212)与螺纹齿213相配合的密封结构，其中，通过篦齿的密封设计能够有效地减少封严气体用量，通过螺纹齿213的密封设计能够将滑油甩回滑油腔C内以减少滑油消耗。

进一步地，如图3所示，基于篦齿环210的外环面设置有螺纹齿213的设计，在本实施方式中，螺纹齿213的齿形相对转动轴100的轴向优选地向后(相对篦齿沿轴向向后，即图示的向右)倾斜一倾角β，且该倾角β优选地小于90°。另外，上述倾角β可以理解为螺纹齿213的朝后的侧面相对于转动轴100的轴线的倾角，在此基础上，当螺纹齿213采用顶部宽度b小于底部宽度的近似梯形横截面的设计时，螺纹齿213的超前的侧面相对于转动轴100的轴线亦具有一倾角γ，且该倾角γ小于倾角β。在其他实施方式中，螺纹齿213的齿形相对转动轴100的轴向亦可采用垂直的设计，所谓相对垂直是指螺纹齿213的中心线与转动轴100的轴向相对垂直，并不限制螺纹齿213前后侧面是否采用倾斜设计，并不以本实施方式为限。

较佳地，如图1和图3所示，在本实施方式中，第一篦齿211的齿数可以优选为两个或者两个以上。第二篦齿212的齿数亦可优选为两个或者两个以上。其中，通过增加篦齿的齿数，能够进一步减少封严气体用量，可以综合考虑封严气体用量及篦齿环210的外环面的空间，选择合适的第一篦齿211和第二篦齿212的齿数。

进一步地，基于第一篦齿211和第二篦齿212的齿数分别为两个或者两个以上的设计，同时基于螺纹齿213的设计，在本实施方式中，第一篦齿211的齿数与第二篦齿212与螺纹齿213的齿数之和可以优选地相等。其中，由于螺纹齿213为实现螺纹结构其齿数需要为至少两个，因此第二篦齿212为两个或者两个以上时，滑油密封内环的总齿数，即第二篦齿212与螺纹齿213的齿数之和可以优选为四个或者四个以上。故此，本实施方式中是以第一篦齿211的齿数为四个，且第二篦齿212和螺纹齿213的齿数分别为两个为例进行说明。在其他实施方式中，当滑油密封内环仅包含篦齿(即第二篦齿212)而不包含螺纹齿213时，第一篦齿211与第二篦齿212的齿数可以但不限于相等，当滑油密封内环包含篦齿和螺纹齿213时，第一篦齿211的齿数与第二弊齿和螺纹齿213的齿数之和可以但不限于相等，均不以本实施方式为限。另外，档螺纹齿213的齿数与第二篦齿212的齿数相等时，螺纹齿213的齿顶螺旋线的周长可以优选地大致等于各第二篦齿212的齿尖圆周长之和，以保证第二石墨环232受到的第二篦齿212和螺纹齿213的联合气动力保持平衡。

较佳地，如图3所示，在本实施方式中，篦齿的齿形的宽度a(例如篦齿顶部的齿形的宽度)可以优选为0.5mm～1.5mm，例如0.5mm、0.8mm、1.2mm、1.5mm等。在其他实施方式中，篦齿的齿形的宽度a亦可小于0.5mm，或可大于1.5mm，例如0.4mm、1.6mm、1.8mm等，均不以本实施方式为限。另外，在本实施方式中，同组的各篦齿的齿形的宽度a可以但不限于相同，且第一篦齿211与第二篦齿212的齿形的宽度a可以但不限于相同。在此基础上，篦齿环210设置有螺纹齿213时，螺纹齿213的齿形的宽度b(例如螺纹齿213顶部的齿形的宽度)可以但不限于与篦齿的齿形的宽度a相等，均不以本实施方式为限。

较佳地，如图3所示，在本实施方式中，篦齿的齿形的齿间距c(例如相邻两个篦齿的顶部间距)可以优选为2mm～4mm，例如2mm、2.5mm、3mm、4mm等。在其他实施方式中，篦齿的齿形的齿间距c亦可小于2mm，或可大于4mm，例如1.5mm、5.5mm、6mm等，均不以本实施方式为限。另外，在本实施方式中，同组的各相邻篦齿的齿形的齿间距c可以但不限于相同，且第一篦齿211与第二篦齿212的各相邻篦齿的齿形的齿间距c可以但不限于相同。即，同组的多个篦齿可以为本实施方式中的均布，亦可为非均布。的在此基础上，篦齿环210设置有螺纹齿213时，螺纹齿213的齿形的齿间距(即螺纹齿213的螺距d，例如相邻两个螺纹齿213的顶部间距)可以但不限于与篦齿的齿形的齿间距c相等。其中，篦齿的齿间距c和螺纹齿213的螺距d分别可以根据各自所属的石墨环-篦齿间隙(或者石磨环-篦齿/螺纹齿213间隙)和在封严压力差等工况进行设计，需满足石墨环动压浮升力的需要。

较佳地，如图3所示，在本实施方式中，篦齿的齿形的齿高e可以优选为1.5mm～2.5mm，例如1.5mm、1.8mm、2mm、2.5mm等。在其他实施方式中，篦齿的齿形的齿高e亦可小于1.5mm，或可大于2.5mm，例如1.2mm、2.6mm、3mm等，均不以本实施方式为限。另外，在本实施方式中，同组的各篦齿的齿形的齿高e可以但不限于相同，且第一篦齿211与第二篦齿212的齿形的齿高e可以但不限于相同。在此基础上，篦齿环210还设置有螺纹齿213时，螺纹齿213的齿形的齿高可以但不限于与篦齿的齿形的齿高e相等，均不以本实施方式为限。

较佳地，如图3所示，在本实施方式中，篦齿的齿形的齿形角θ(例如篦齿截面呈等腰梯形时的梯形底角)可以优选为90°～120°，例如90°mm、100°、105°、120°等。在其他实施方式中，篦齿的齿形的齿形角θ亦可大于120°，例如125°、130°、135°等，均不以本实施方式为限。另外，在本实施方式中，同组的各篦齿的齿形的齿形角θ可以但不限于相同，且第一篦齿211与第二篦齿212的齿形的齿形角θ可以但不限于相同。在此基础上，篦齿环210还设置有螺纹齿213且螺纹齿213与转动轴100的轴向相垂直时，螺纹齿213的齿形的齿形角(例如篦齿截面呈等腰梯形时的梯形底角)可以但不限于与篦齿的齿形的齿形角θ相等，均不以本实施方式为限。

另外，如图1和图3所示，本实施方式中是以篦齿的齿形大致呈直齿形为例进行说明，即篦齿的齿形的中心线与转动轴100的轴向相互垂直。在其他实施方式中，篦齿的齿形亦可大致呈斜齿形，例如向前或者向后偏摆，具体可以参考本说明书中关于螺纹齿213倾斜布置的描述，在此不予赘述。

较佳地，在本实施方式中，第一石墨环231的可以优选为径向厚度为2mm～4mm，例如2mm、2.5mm、3mm、4mm等。在其他实施方式中，第一石墨环231的径向厚度亦可小于2mm，或可大于4mm，例如1.5mm、4.5mm、5mm等，并不以本实施方式为限。

较佳地，在本实施方式中，第二石墨环232的可以优选为径向厚度为2mm～4mm，例如2mm、2.5mm、3mm、4mm等。在其他实施方式中，第二石墨环232的径向厚度亦可小于2mm，或可大于4mm，例如1.5mm、4.5mm、5mm等，并不以本实施方式为限。另外，在本实施方式中，第一石墨环231的径向厚度可以但不限于与第二石墨环232的径向厚度相等。

较佳地，在本实施方式中，每个石墨环可以优选地包含内外两层环。在此基础上，石墨环的内环的材质可以优选地包含石墨，石墨环的外环的材质可以优选地包含金属。

较佳地，在本实施方式中，石墨环的内环面可以优选地设置有金属镀层，以此能够避免石墨环被刮伤。其中，金属镀层的材质可以但不限于包含镍。

较佳地，如图1所示，在本实施方式中，轴向定位组件可以优选地包含第一挡板222、螺旋挡圈223以及定位弹簧227。具体而言，第一挡板222设置于密封壳体220的内环面的一端。螺旋挡圈223可拆装地设置于密封壳体220的内环面的另一端。定位弹簧227设置于密封壳体220的内环面的内侧，并位于两个石墨环之间。在此基础上，轴向定位组件能够通过第一挡板222和定位弹簧227一端定位一个石墨环的前后两侧，并通过螺旋挡圈223和定位弹簧227另一端定位另一个石墨环的前后两侧。

进一步地，如图1所示，基于轴向定位组件包含第一挡板222、螺旋挡圈223以及定位弹簧227的设计，在本实施方式中，轴向定位组件还可以优选地包含第二挡板224。具体而言，第二挡板224垫设于螺旋挡圈223与石墨环之间。另外，第一档板222可以为密封壳体220的本体结构的一部分，即第一档板222可以与密封壳体220呈一体结构。其中，第一档板222和第二挡板224均可优选地具有较高的平面度和平行度，以此进一步保证两块挡板与石墨环的侧面较好的密封贴合并能够沿径向相对移动。

进一步地，如图1所示，基于轴向定位组件包含第一挡板222、螺旋挡圈223以及定位弹簧227的设计，在本实施方式中，轴向定位组件还可以优选地包含两块挡片。具体而言，两块挡片分别垫设于定位弹簧227两端与两个石墨环之间。

进一步地，基于轴向定位组件包含定位弹簧227的设计，在本实施方式中，定位弹簧227可以优选为螺旋弹簧。在其他实施方式中，定位弹簧227亦可选择其他弹簧或者弹性件，例如板簧、弹片等，并不以本实施方式为限。

进一步地，基于轴向定位组件包含定位弹簧227的设计，在本实施方式中，定位弹簧227的弹力可以优选为8N～16N。据此，能够保证石墨环不被压坏或轴向脱落。其中，对于定位弹簧227的弹力的选择，一方面可以考虑热气环境A、增压隔腔B和滑油腔C之间的压差，另一方面可以要考虑石墨环的浮升力，防止过紧而使石墨环无法径向浮动或者过松而使石墨环发生偏摆。

承上所述，如图1所示，通过对轴向定位组件的上述设计，在本实施方式中，第一石墨环231的前后两侧分别与第二挡板224和第二挡片226接触，第二石墨环232的前后两侧分别与第一挡片225和第一档板222接触，定位弹簧227的前后两端分别连接于第一挡片225和第二挡片226，以分别通过第一挡片225和第二挡片226抵顶第一石墨环231的后侧和第二石墨环232的前侧。

在此应注意，附图中示出而且在本说明书中描述的滑油封严结构仅仅是能够采用本发明原理的许多种滑油封严结构中的几个示例。应当清楚地理解，本发明的原理绝非仅限于附图中示出或本说明书中描述的滑油封严结构的任何细节或滑油封严结构的任何部件。

基于上述对本发明提出的滑油封严结构的一示例性实施方式的详细说明，以下将对本发明提出的航空发动机的一示例性实施方式进行说明。

在本实施方式中，本发明提出的航空发动机包含本发明提出的并在上述实施方式中详细说明的滑油封严结构。

在此应注意，附图中示出而且在本说明书中描述的航空发动机仅仅是能够采用本发明原理的许多种航空发动机中的几个示例。应当清楚地理解，本发明的原理绝非仅限于附图中示出或本说明书中描述的航空发动机的任何细节或航空发动机的任何部件。

基于上述对本发明提出的滑油封严结构及航空发动机的示例性说明，以下将对滑油封严结构设置于航空发动机时的主要的封严流动特征进行说明。

增压空气经过密封壳体220的预旋叶片流道(如图2所示)进入两道石墨-篦齿封严之间的增压隔腔B，图2所示的转动轴100的旋向为顺时针。预旋后的气流沿着篦齿环210的齿根切向流动，引气旋向可以与篦齿环210旋转方向一致，气流距离齿根的径向高度h例如在-3mm～3mm的范围内。经过预旋的增压空气，可以避免直接垂直冲击篦齿环210的齿底圆柱面，有效减少压力损失，并降低增压空气的温度，继而更好地冷却、保护石墨-篦齿封严结构，改善滑油，轴承110的环境温度。

增压空气进入增压隔腔B后，会向着发动机热气环境A和滑油腔C流动。一般认为各腔压力满足增压隔腔B压力≥热气环境A压力＞滑油腔C压力，且各腔温度满足热气环境A温度＞滑油腔C温度＞增压隔腔B温度。对热气环境A进行分析，增压空气经过第一石墨环231和第一篦齿211之间的小间隙，进入热气环境A，阻断高温热气，并通过第一石墨环231和第一篦齿211径向间隙值控制漏气量。其中，由于篦齿的总数量与宽度a需满足石墨环的动压浮升力需求，且需避免第一篦齿211尖端划伤第一石墨环231的金属内环，因此，可以将第一篦齿211的齿形的宽度a设计为较现有篦齿的齿形的宽度更宽，例如上述实施方式中的0.5mm～1.5mm。并且，为了控制第一石墨环231的自重，可以将第一石墨环231的径向厚度设计为较现有石墨环的径向厚度更小，例如上述实施方式中的2mm～4mm，第一石墨环231内环面还采用适当的金属镀层，以此加强抗磨性。对滑油腔C进行分析，增压空气经过第二篦齿212和螺纹环结构与第二石墨环232之间的小间隙，进入滑油腔C。增压空气进入滑油腔C，可以用于滑油腔C的通风，并通过第二篦齿212和螺纹环结构与第二石墨环232之间的径向间隙值控制通风气量。再者，螺纹环结构还具有甩油作用，防止滑油腔C的油气破坏石墨环封严效果，或进入增压隔腔B，甚至进入热气环境A温度。第二篦齿212和第二石墨环232的各参数设计及功效，可以参考上述第一篦齿211和第一石墨环231的描述，在此不予赘述。对于螺纹齿213而言，螺纹齿213的结构参数，例如螺纹齿213的齿数、齿形的宽度b、螺距d、齿高和齿形角等，均可以优选地与篦齿的上述参数相同。

综上所述，本发明提供一种带预旋的浮环篦齿复合滑油封严结构，且属于二级密封结构。在此基础上，气流经预旋叶片流道降温后，引入两道石墨环之间的增压隔腔，增压空气分为两路，一路由一道石墨环和一组篦齿的径向间隙进入发动机的热气环境，能够封阻发动机热气，另一路由另一道石墨环和另一组篦齿的径向间隙进入滑油腔，能够冷却轴承外环，防止滑油泄漏，并提供滑油腔油气分离所需的通风气量。通过上述设计，本发明提出的滑油封严结构，结合浮环与篦齿的结构设计，可以实现较好的滑油腔二级密封效果。

另外，为论证本发明提出的滑油封严结构在实际应用中的功效，申请人对该滑油封严结构进行了大量试验论证。以计算流体动力学验证(Computational Fluid Dynamics，CFD)为例，相较于单一的浮环密封结构，应用本发明提出的滑油封严结构时，增压空气消耗量降低约30％。相较于单一的篦齿密封结构，应用本发明提出的滑油封严结构时，增压空气消耗量降低约50％。

以上详细地描述和/或图示了本发明提出的滑油封严结构及航空发动机的示例性实施方式。但本发明的实施方式不限于这里所描述的特定实施方式，相反，每个实施方式的组成部分和/或步骤可与这里所描述的其它组成部分和/或步骤独立和分开使用。一个实施方式的每个组成部分和/或每个步骤也可与其它实施方式的其它组成部分和/或步骤结合使用。在介绍这里所描述和/或图示的要素/组成部分/等时，用语“一个”、“一”和“上述”等用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等。术语“包含”、“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。此外，权利要求书及说明书中的术语“第一”和“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数字限制。

虽然已根据不同的特定实施例对本发明提出的滑油封严结构及航空发动机进行了描述，但本领域技术人员将会认识到可在权利要求的精神和范围内对本发明的实施进行改动。

Claims (10)

1.一种滑油封严结构，设置于航空发动机的转动轴，其特征在于，所述滑油封严结构包含：

篦齿环，套设于所述转动轴，所述篦齿环具有外环面，所述外环面环绕设置有沿轴向前后间隔布置两组篦齿；

密封壳体，环绕设置于所述篦齿环外周并具有轴向定位组件，所述密封壳体设置有预旋叶片流道；以及

两个石墨环，分别套设于所述篦齿环与所述密封壳体之间，所述两个石墨环沿轴向前后间隔布置，并分别以间隙配合的方式对应于所述两组篦齿，所述两个石墨环经由所述轴向定位组件沿轴向定位，所述两个石墨环为浮环结构；

其中，所述滑油封严结构被配置为供外部气流依次流经所述预旋叶片流道、所述两个石墨环之间的间隙、所述两组篦齿之间的间隙和所述两个石墨环与所述两组篦齿之间的间隙后，分别流至所述密封壳体前后两侧的空间。

2.根据权利要求1所述的滑油封严结构，其特征在于，所述篦齿环包含：

内环部，以过渡配合或者过盈配合的方式套设于所述转动轴；

外环部，与所述内环部沿径向相间隔地套设于所述转动轴外周，所述外环面为所述外环部背向所述转动轴的环状表面；以及

连接部，沿径向连接于所述内环部与所述外环部。

3.根据权利要求2所述的滑油封严结构，其特征在于，所述转动轴套设有轴承，所述转动轴具有轴颈；其中，所述内环部前端和后端分别抵顶于所述轴颈和所述轴承，以使所述篦齿环在轴向上定位。

4.根据权利要求1所述的滑油封严结构，其特征在于，所述两组篦齿分别为沿轴线前后间隔布置的第一篦齿和第二篦齿；其中，所述篦齿环的外环面环绕设置有一组螺纹齿，所述螺纹齿位于所述第二篦齿的后侧，而使所述篦齿环在该部分形成螺纹环结构；其中，所述两个石墨环为第一石墨环和第二石墨环，所述第一石墨环与所述第一篦齿间隙配合，所述第二石墨环与所述第二篦齿和所述螺纹齿间隙配合。

5.根据权利要求4所述的滑油封严结构，其特征在于，所述螺纹齿的齿形相对所述转动轴的轴向相垂直或者向后倾斜一倾角，所述倾角小于90°；和/或，所述螺纹齿和所述第二篦齿的齿数、齿形的宽度、齿间距、齿高和齿形角的至少其中之一相同。

6.根据权利要求1所述的滑油封严结构，其特征在于，每组所述篦齿的齿数为两个或者两个以上；和/或，所述篦齿的齿形的宽度为0.5mm～1.5mm；和/或，所述篦齿的齿形的齿间距为2mm～4mm；和/或，所述篦齿的齿形的齿高为1.5mm～2.5mm；和/或，所述篦齿的齿形的齿形角为90°～120°；和/或，所述石墨环的径向厚度为2mm～4mm；和/或，所述石墨环的内环面设置有金属镀层。

7.根据权利要求1所述的滑油封严结构，其特征在于，每个所述石墨环包含内外两层环，所述石墨环的内环的材质包含石墨，所述石墨环的外环的材质包含金属。

8.根据权利要求1所述的滑油封严结构，其特征在于，所述轴向定位组件包含：

第一挡板，设置于所述密封壳体的内环面的一端；

螺旋挡圈，可拆装地设置于所述密封壳体的内环面的另一端；以及

定位弹簧，设置于所述密封壳体的内环面的内侧，并位于所述两个石墨环之间；

其中，所述轴向定位组件被配置为通过所述第一挡板和所述定位弹簧一端定位一个所述石墨环的前后两侧，并通过所述螺旋挡圈和所述定位弹簧另一端定位另一个所述石墨环的前后两侧。

9.根据权利要求8所述的滑油封严结构，其特征在于，所述轴向定位组件还包含：

第二挡板，垫设于所述螺旋挡圈与所述石墨环之间；和/或

两块挡片，分别垫设于所述定位弹簧两端与所述两个石墨环之间。

10.一种航空发动机，其特征在于，所述航空发动机包含权利要求1～9任一项所述的滑油封严结构。

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