CN112503183B - 一种弹性密封结构 - Google Patents

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Abstract

本申请一种弹性密封结构,所述弹性密封结构1为环形结构，弹性密封结构1设置在通气管5外侧、盖板3为环形平板结构，壳体4为环形结构，壳体4的内壁设置环形凹槽，盖板3与壳体4的环形凹槽形成环形空腔，所述环形空腔用于放置弹性密封结构1，通过螺钉2将盖板3固定在壳体4上，具体的：弹性密封结构1的截面形状包括至少两个腔体，弹性密封结构1的外部设置有至少两个凸台。

Description

一种弹性密封结构
技术领域
本发明属于航空发动机设计领域，涉及一种弹性密封结构。
背景技术
为了保证航空发动机及其系统工作的可靠性，内部密封装置必须可靠。因为航空发动机密封装置性能的优劣直接关系到飞机飞行安全、部件使用寿命、维修保养频率等诸多问题。因此，一个好的密封装置对于航空发动机来说至关重要。
在当前航空发动机中，高温高压气体通过壳体上的供气管进入各个腔体时，通常采用弹性密封或者石墨垫片等密封结构对供气管与腔体间进行封严，其原理是密封结构受到轴向压力从而产生径向膨胀进而贴合管路来进行封严。目前，大多数密封结构均采用轴向预紧，且结构复杂，安装步骤繁琐，装配效率低。同时，以往的密封结构使用一次后就必须报废，无法实现多次重复使用，拆卸管路后必须更换新的密封件，经济成本非常高。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种弹性密封结构，密封性能可靠、安装方便、允许多次重复使用。
本申请一种弹性密封结构,所述弹性密封结构1为环形结构，弹性密封结构1设置在通气管5外侧、盖板3为环形平板结构，壳体4为环形结构，壳体4的内壁设置环形凹槽，盖板3与壳体4的环形凹槽形成环形空腔，所述环形空腔用于放置弹性密封结构1，通过螺钉2将盖板3固定在壳体4上，具体的：弹性密封结构1的截面形状包括至少两个腔体，弹性密封结构1的外部设置有至少两个凸台。
具体的，弹性密封结构1的单个腔体的截面形状包括圆形、椭圆形、心形、星形和多边形。
具体的，弹性密封结构1包括等壁厚的弹性密封结构，无规律壁厚的弹性密封结构。
具体的，弹性密封结构1包括至少一个内部支撑结构与外部密封结构，每个内部支撑结构的大小不同，所述至少一个内部支撑结构按照从小到大依次嵌套，最大的内部支撑嵌套于外部密封结构的腔体内；内部支撑结构与外部密封结构之间形成空腔，内部支撑结构与外部密封结构之间的空腔设置有至少两个弹性支撑结构。
具体的，弹性密封结构1的腔体内环面设置至少一个通气孔。
具体的，弹性密封结构1包括腔体均为封闭腔体的弹性密封结构、腔体均为开孔腔体的弹性密封结构，以及封闭腔体和开孔腔体相结合的弹性密封结构。
具体的，至少两个弹性密封结构1沿轴向方向叠加于盖板3与壳体4的环形凹槽形成的环形空腔。
具体的，至少两个直径不同的弹性密封结构1沿径向方向嵌套叠加于盖板3与壳体4的环形凹槽形成的环形空腔。
具体的，若弹性密封结构1的腔体均为封闭腔体，弹性密封结构1的腔体内部设置有惰性气体，所述惰性气体包括氩气、氦气。
具体的，多个弹性密封结构1之间设置有至少一个弹性支撑结构。
本发明的弹性密封结构1主要有以下四个显著优点：
第一，由于截面采用了多级O形腔体串联结构，外部上凸环6与外部下凸环7之间、内部上凸环8与内部下凸环9之间形成压叠夹角与外形成联动反应，因此不会出现单级密封受力偏大的情况，受力与变形更加均匀，多级密封面贴合性趋向一致，避免了局部应力过大，提高了密封的安全性。
第二，由外部上凸环6、外部下凸环7组成第一级O形腔，内部上凸环8、内部下凸环9组成第二级O形腔，组成两级密封，密封效果得到了加强。
第三，在正常运行过程中，当航空发动机在封严气体压力上升时，气体通过内环面通气孔11进入空腔10内补充压力，实现了密封环借助环境压力的自密封效果，密封效果进一步得到了加强。
第四，本发明一种弹性密封结构还拥有以下特点：a使用了过盈配合的紧固方式；b截面采用了多级O形腔体串联结构，因此使得弹性密封结构1拥有较高的弹性性能；c内部上凸环8与内部下凸环9上的镀银层起到缓冲作用。因此可以保证装拆方便，在管子拔出与插入密封结构时对密封性能的影响较小，因此安装便捷、允许多次重复使用。
本发明可应用于航空发动机中轴承腔回油管路、燃油管路需要穿过、嵌入其他零组件的联结部位密封处，允许多次插拔，安装时不需要预紧螺母，拆卸时，除通气管5外，不需要拆卸其余零件，具有结构简单、安装方便、使用范围广等优点。
本发明所描述的一种弹性密封结构可以在不占用太大结构空间的基础上对引气腔体进行封严。解决了引气流路密封结构复杂和可靠性差等问题，降低了密封件的更换频率，直接降低了使用成本，提高了经济效益。本发明因其高密封性能、可靠性高、装拆方便、成本低、占用空间小和结构简单的优点，具有广阔的应用前景。
相较于其他密封结构，本发明对密封结构的封严性能、装拆便捷性、可靠性等有显著的提高。提高了密封的安全性，密封效果得到了加强。实现了密封环借助环境压力的自密封效果。安装便捷、允许多次重复使用。
因此本发明一种弹性密封结构避免了传统密封结构的缺陷，提高了封严性能和可靠性，可重复实用性，直接降低了使用成本，大大提高了经济效益。
附图说明
图1是本发明一种弹性密封结构的安装示意图；
图2是本发明一种弹性密封结构的的结构示意图；
图3是本发明的第一种衍生示意图；
图4是本发明的第二种衍生示意图；
图5是本发明的第三种衍生示意图；
图6是本发明的第四种衍生示意图；
图7是本发明的第五种衍生示意图。
图8是本发明的第六种衍生示意图。
图9是本发明的第七种衍生示意图。
其中，1-弹性密封结构、2-螺钉、3-盖板、4-壳体、5-通气管、6-上部内腔体、7-下部内腔体、8-外壳体、9-内环面通气孔、15-顶部内腔体、16-底部内腔体、17-中部内腔体。
具体实施方式
本发明一种弹性密封结构的技术方案如下：
下面通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明：
请参阅图1，其是本发明一种弹性密封结构的安装示意图。所述的安装后的结构包括允许多次重复使用的弹性密封结构(1)、螺钉(2)、盖板(3)、壳体(4)、通气管(5)组成。
安装时，首先将弹性密封结构(1)装入壳体(4)，由于是过盈配合，一般需要对弹性密封结构(1)冷冻后再进行装配。第二步是用螺钉(2)将盖板(3)盖到弹性密封结构(1)的顶部，此处盖板(3)并不起到压紧的作用，仅仅是约束其轴向移动的作用。最后沿着弹性密封结构(1)的轴线将通气管(5)插入。需要拔出通气管(5)时可以直接拔出，不需要拆卸其他零件。
请参阅图2，其为本发明一种弹性密封结构(1)的具体结构示意图，装配时由于外壳体凸台配合面的过盈量，承受径向的压缩力发生弹性变形，进而在接触表面产生较大的接触应力，在相邻贴合面上形成接触式密封。当通气管(5)中通入高温高压气体时，气体通过通气孔进入腔体内补充压力，实现了密封环借助环境压力的自密封效果，充分保证了系统工作的可靠工作。
请参阅图3，其是本发明一种弹性密封结构的第一种衍生示意图，为内部腔体截面形状为圆形、椭圆形、多边形的结构。
请参阅图4，其是本发明一种弹性密封结构的第二种衍生示意图，为截面形状为多个连通腔体的结构。
请参阅图5，其是本发明一种弹性密封结构的第三种衍生示意图，为内部支撑结构与外部密封结构嵌套的结构。
请参阅图6，其是本发明一种弹性密封结构的第四种衍生示意图，为截面形状为两个封闭腔体的结构。
请参阅图7，其是本发明一种弹性密封结构的第五种衍生示意图，为两个弹性密封结构沿轴向方向分别由波纹管弹簧、磨片弹簧、螺旋弹簧、焊接嵌套叠加的结构。
请参阅图8，其是本发明一种弹性密封结构的第五种衍生示意图，为两个直径不同的弹性密封结构沿径向方向分别由波纹管弹簧、磨片弹簧、螺旋弹簧、焊接嵌套叠加的结构。
请参阅图9，其是本发明一种弹性密封结构的第六种衍生示意图，为通气孔在不同位置的结构。
本发明所述密封结构可有效防止气腔内的空气泄漏。本发明可用于航空发动机中的通气管路需要穿过、嵌入其他零组件的联结部位的密封。对于无法对密封结果进行轴向压紧的位置有很好的封严效果，在管子反复插拔的条件下仍能够保持良好的封严性能，结构简单、安装方便，可在多次重复使用的条件下保持无泄漏，使用成本低，经济效益高。

Claims (5)

1.一种弹性密封结构,其特征在于，所述弹性密封结构（1）为环形结构，弹性密封结构（1）设置在通气管（5）外侧，盖板（3）为环形平板结构，壳体（4）为环形结构，壳体（4）的内壁设置环形凹槽，盖板（3）与壳体（4）的环形凹槽形成环形空腔，所述环形空腔用于放置弹性密封结构（1），通过螺钉（2）将盖板（3）固定在壳体（4）上，具体的：弹性密封结构（1）的截面形状包括至少两个腔体，弹性密封结构（1）的外部设置有至少两个凸台；
弹性密封结构（1）包括至少一个内部支撑结构与外部密封结构，每个内部支撑结构的大小不同，所述至少一个内部支撑结构按照从小到大依次嵌套，最大的内部支撑结构嵌套于外部密封结构的腔体内；内部支撑结构与外部密封结构之间形成空腔，内部支撑结构与外部密封结构之间的空腔设置有至少两个弹性支撑结构；
弹性密封结构（1）的腔体内环面设置至少一个通气孔；
弹性密封结构（1）包括腔体均为封闭腔体的弹性密封结构、腔体均为开孔腔体的弹性密封结构，以及封闭腔体和开孔腔体相结合的弹性密封结构；
至少两个弹性密封结构（1）沿轴向方向叠加于盖板（3）与壳体（4）的环形凹槽形成的环形空腔；
至少两个直径不同的弹性密封结构（1）沿径向方向嵌套叠加于盖板（3）与壳体（4）的环形凹槽形成的环形空腔；
安装时，首先将弹性密封结构（1）装入壳体（4），对弹性密封结构（1）冷冻后再进行装配；第二步是用螺钉（2）将盖板（3）盖到弹性密封结构（1）的顶部；最后沿着弹性密封结构（1）的轴线将通气管（5）插入；
装配时，当通气管（5）中通入高温高压气体时，气体通过通气孔进入腔体内补充压力，实现了弹性密封结构借助环境压力的自密封效果，充分保证了系统工作的可靠工作。
2.根据权利要求1所述的弹性密封结构,其特征在于，弹性密封结构（1）的单个腔体的截面形状包括圆形、椭圆形、心形、星形。
3.根据权利要求1所述的弹性密封结构,其特征在于，弹性密封结构（1）包括等壁厚的弹性密封结构，无规律壁厚的弹性密封结构。
4.根据权利要求1所述的弹性密封结构,其特征在于，若弹性密封结构（1）的腔体均为封闭腔体，弹性密封结构（1）的腔体内部设置有惰性气体，所述惰性气体包括氩气、氦气。
5.根据权利要求1所述的弹性密封结构,其特征在于，多个弹性密封结构（1）之间设置有至少一个弹性支撑结构。
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