CN112360804A - 一种压气机气路密封结构及易磨耗橡胶密封层的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压气机气路密封结构及易磨耗橡胶密封层的加工方法，所述压气机气路密封结构包括设于内环内壁的易磨耗橡胶密封层以及设于鼓筒的封严篦齿，发动机运行过程中封严篦齿尖部切入易磨耗橡胶密封层形成封严沟槽，从而构成密封结构。采用本发明气路密封结构可以实现篦齿与内环内壁的零间隙配合，显著降低压气机级间气体泄漏率，大幅度提高航空发动机效率与稳定性。

Description

一种压气机气路密封结构及易磨耗橡胶密封层的加工方法

技术领域

本发明属于航空发动机压气机气路橡胶密封技术领域，特别提供一种压气机气路密封结构及易磨耗橡胶密封层的加工方法，用于压气机静子组件与鼓筒篦齿间隙控制。

背景技术

航空发动机压气机篦齿间隙是指轴流式发动机转子鼓筒篦齿尖与静子组件内环之间的径向间隙。部分高压气体在篦齿压力面和吸力面之间存在的压差作用下，会通过径向间隙产生泄漏，从而降低发动机的工作效率和稳定性，增加燃油消耗率。此外，压气机的运转间隙过大，它的气动特性可能在发动机加速时遭到破坏，影响发动机的稳定性和可靠性。

为了控制压气机鼓筒篦齿间隙、减少气体泄漏损失，目前通用的做法是在与压气机静子组件对应的内环内壁钎焊一层蜂窝。发动机工作过程中，鼓筒篦齿受高速旋转引起的离心负荷和部分热气流温度场的影响而向外伸长，由于篦齿与静子组件材料的热膨胀系数差异，篦齿不可避免地与内环蜂窝内表面发生刮擦损伤。高速摩擦过程中，篦齿尖会遭到磨损变短，从而导致篦齿与蜂窝之间径向间隙增大，静子组件各级间气体泄漏量增加，发动机效率降低。此外，摩擦过程中所产生大量的摩擦热，会导致篦齿过热，很快将篦齿烧坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压气机气路密封结构及易磨耗橡胶密封层的加工方法，即采用内环内壁涂覆易磨耗橡胶密封层，鼓筒加工出封严篦齿，这两者作为一对易磨耗密封磨擦副，形成一种新型气路密封结构。发动机运行过程中鼓筒篦齿尖可以切入内环内壁的易磨耗橡胶密封层，留下可提高封严效果的沟槽，形成理想的径向气流间隙，获得最大的压差，从而显著提高发动机的功率，降低航空煤油的消耗。

本发明的技术方案是：一种压气机气路密封结构，包括设于内环1内壁的易磨耗橡胶密封层3以及设于鼓筒2的封严篦齿4，发动机运行过程中封严篦齿4尖部切入易磨耗橡胶密封层3形成封严沟槽，从而构成密封结构。

一种易磨耗橡胶密封层的加工方法，包括以下工艺步骤：

第一步：保护：

用保护工装及高温保护胶带对零件非粘接区进行遮蔽保护，保证不存在遗漏保护或过保护现象；

第二步：吹砂：

将零件放入吹砂机内转台上，并确保稳固，设定吹砂工艺参数后，开启吹砂设备，待砂流稳定后对粘接区域进行吹砂；吹砂完成后使用压缩空气吹除零件表面浮灰，检查吹砂表面应均匀、无金属光泽，不存在漏吹及过吹现象；

第三步：内环清洗：

先用除油溶剂清洗，再用脱脂棉或毛刷蘸取丙酮对内环的粘接区域及相邻区域进行擦拭清洗，除去粘接表面上的油污；

第四步：涂刷底涂：

将粘接底涂用干燥的毛刷、脱脂棉或医用纱布蘸取，均匀涂在清洗干净的被粘接表面上，随后在室温下静置；

第五步：橡胶混合料配制：

首先将空心玻璃微珠干燥，然后过筛滤除结块，与硅树脂混合均匀，制成硅橡胶，然后进行真空脱气，即形成橡胶混合料；

第六步：涂覆：

将零件固定在模具上，确保零件定位准确；然后将混合好的经过真空排气处理的橡胶混合料采用涂覆、灌注、浇筑及注射任一方式到零件与模具之间的空腔内；

第七步：固化：

将充满橡胶混合料的零件与模具放入电热鼓风箱内，进行固化，固化完毕后，取出模具与零件，冷却至室温；

第八步：溢胶清理：

将已冷却至室温的零件脱模，从模具上取下，去除保护工装及高温保护胶带的保护，去除多余溢胶；使用压缩空气吹除零件表面多余物，若零件表面有粘胶残留，则使用脱脂棉吸附丙酮进行擦除；

第九步：胶层机械加工：

对胶层进行车加工，保证零件尺寸要求。

本发明具有以下有益的效果：

1、采用本发明气路密封结构可以实现篦齿与内环内壁的零间隙配合，显著降低压气机级间气体泄漏率，大幅度提高航空发动机效率与稳定性。

2、易磨耗橡胶密封层采用手工涂覆、灌注、模压、注射方法制备，避免了蜂窝热工艺过程产生热影响区，降低叶片的疲劳性能等问题，涂覆橡胶密封层影响小，对基体无热影响，操作比较简单，易于控制，尤其适合复杂零件的表面涂覆。

附图说明

图1为本发明气路密封结构(篦齿装配状态)示意图，从图中可以看出易磨耗橡胶密封层在装配过程中与篦齿之间是有一定的间隙，为提高篦齿与内环易磨耗橡胶密封层匹配性和兼容性，在易磨耗橡胶密封层加入空心玻璃微珠，提高易磨性能，使发动机工作过程中篦齿切入到易磨耗橡胶密封层内，使篦齿与内环内壁密封层产生零间隙配合，从而显著降低压气机级间燃气泄漏率，大幅度提高航空发动机效率、经济性率、稳定性；

图2为本发明气路密封结构(篦齿切入状态)示意图，从图中可以看出易磨耗橡胶密封层发生磨蚀，出现沟槽，而篦齿仍旧完整。

图中：1、内环；2、鼓筒；3、易磨耗橡胶密封层；4、封严篦齿。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。

如图1、2所示，一种压气机气路密封结构，包括设于内环1内壁的易磨耗橡胶密封层3以及设于鼓筒2的封严篦齿4，发动机运行过程中封严篦齿4尖部切入易磨耗橡胶密封层3形成封严沟槽，从而构成密封结构。

本实施例还提供了易磨耗橡胶密封层的加工方法，包括以下工艺步骤：

第一步：保护：

用保护工装及高温保护胶带对零件非粘接区进行遮蔽保护，保证不存在遗漏保护或过保护现象；

第二步：吹砂：

将零件放入吹砂机内转台上，并确保稳固，设定吹砂工艺参数后，开启吹砂设备，待砂流稳定后对粘接区域进行吹砂；吹砂完成后使用压缩空气吹除零件表面浮灰，检查吹砂表面应均匀、无金属光泽，不存在漏吹及过吹现象；吹砂后的零件表面禁止赤手接触，且避免因工位器具等不洁净而造成污染；

第三步：内环清洗：

先用除油溶剂清洗，再用脱脂棉或毛刷蘸取丙酮对内环的粘接区域及相邻区域进行仔细地擦拭清洗，彻底除去粘接表面上的油污，直至脱脂棉上无污迹，视为清洗干净；

第四步：涂刷底涂：

将粘接底涂用干燥的毛刷、脱脂棉或医用纱布蘸取，均匀涂在清洗干净的被粘接表面上，随后在室温下静置；

第五步：橡胶混合料配制：

首先将空心玻璃微珠干燥，然后过筛滤除结块，与硅树脂相应组份按规定比例混合均匀，制成硅橡胶，然后进行真空脱气，即形成橡胶混合料；

第六步：涂覆：

将零件固定在模具上，确保零件定位准确；然后将事先混合好的经过真空排气处理的橡胶混合料采用涂覆、灌注、浇筑及注射任一方式到零件与模具之间的空腔内；

第七步：固化：

将充满橡胶混合料的零件与模具放入电热鼓风箱内，进行固化，固化完毕后，取出模具与零件，冷却至室温；

第八步：溢胶清理：

将已冷却至室温的零件脱模，从模具上取下，去除保护工装及高温保护胶带的保护，去除多余溢胶；使用压缩空气吹除零件表面浮灰等多余物，若零件表面有粘胶残留，则使用脱脂棉吸附丙酮进行擦除；

第九步：胶层机械加工：

对胶层进行车加工，保证零件尺寸要求。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种压气机气路密封结构，其特征在于，所述压气机气路密封结构包括设于内环(1)内壁的易磨耗橡胶密封层(3)以及设于鼓筒(2)的封严篦齿(4)，发动机运行过程中封严篦齿(4)尖部切入易磨耗橡胶密封层(3)形成封严沟槽，从而构成密封结构。

2.一种根据权利要求1所述的易磨耗橡胶密封层的加工方法，其特征在于，所述易磨耗橡胶密封层的加工方法包括以下工艺步骤：

第一步：保护：

用保护工装及高温保护胶带对零件非粘接区进行遮蔽保护，保证不存在遗漏保护或过保护现象；

第二步：吹砂：

将零件放入吹砂机内转台上，并确保稳固，设定吹砂工艺参数后，开启吹砂设备，待砂流稳定后对粘接区域进行吹砂；吹砂完成后使用压缩空气吹除零件表面浮灰，检查吹砂表面应均匀、无金属光泽，不存在漏吹及过吹现象；

第三步：内环清洗：

先用除油溶剂清洗，再用脱脂棉或毛刷蘸取丙酮对内环的粘接区域及相邻区域进行擦拭清洗，除去粘接表面上的油污；

第四步：涂刷底涂：

将粘接底涂用干燥的毛刷、脱脂棉或医用纱布蘸取，均匀涂在清洗干净的被粘接表面上，随后在室温下静置；

第五步：橡胶混合料配制：

首先将空心玻璃微珠干燥，然后过筛滤除结块，与硅树脂混合均匀，制成硅橡胶，然后进行真空脱气，即形成橡胶混合料；

第六步：涂覆：

将零件固定在模具上，确保零件定位准确；然后将混合好的经过真空排气处理的橡胶混合料采用涂覆、灌注、浇筑及注射任一方式到零件与模具之间的空腔内；

第七步：固化：

将充满橡胶混合料的零件与模具放入电热鼓风箱内，进行固化，固化完毕后，取出模具与零件，冷却至室温；

第八步：溢胶清理：

将已冷却至室温的零件脱模，从模具上取下，去除保护工装及高温保护胶带的保护，去除多余溢胶；使用压缩空气吹除零件表面多余物，若零件表面有粘胶残留，则使用脱脂棉吸附丙酮进行擦除；

第九步：胶层机械加工：

对胶层进行车加工，保证零件尺寸要求。

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