CN113107615B - 基于偏心阻尼作用的主动间隙控制篦齿密封结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于偏心阻尼作用的主动间隙控制篦齿密封结构，包括：转子、密封件和主动间隙控制结构，其中，所述密封件包括梳齿座和梳齿，所述主动间隙控制结构与所述梳齿座对应设置，包括连杆、弹簧座、压缩弹簧、固定限位块、圆盘和销轴，所述连杆的一端与梳齿座的外端面固定连接，所述弹簧座与所述连杆的另一端固定连接，所述压缩弹簧配合套于所述连杆上且一端通过固定限位块限位，另一端与弹簧座抵接，所述圆盘设置于所述弹簧座的外侧，且外周与所述弹簧座抵接，所述圆盘上设置有偏心孔，所述销轴配合插入所述偏心孔，用于带动所述圆盘同步转动。该篦齿密封结构，结构简单，可靠性高，易于维护，可以精确调节密封间隙。

Description

基于偏心阻尼作用的主动间隙控制篦齿密封结构
技术领域
本发明涉及旋转机械中的动密封结构，特别提供了一种基于偏心阻尼作用的主动间隙控制篦齿密封结构。
背景技术
转子与静子之间的密封是航空发动机、汽轮机等旋转机械的重要部件，起着防止工作介质泄漏和节能降耗的关键作用。近年来，随着航空发动机中涡轮盘温度、主轴转速和压气机压比的增加，发动机相关部位密封的工况环境进一步恶化，由密封引起的泄漏损失影响日益突出，直接影响着透平机械的工作效率。众所周知，当发动机由静止到起动的过程中，转速会迅速增加，高温燃气对转子叶片和涡轮盘加热，同时转子受到增大的离心力作用，转子迅速膨胀，而密封件膨胀的速度相对较慢，导致转静子之间的间隙变小，易产生碰磨；当进入巡航状态时，转子与静子间隙趋于平稳，但此时转子与静子间隙较大，泄漏量大，飞机巡航状态持续周期时间长，燃油消耗大；当进入停车阶段时，转子的跳动量变化较大，转子与静子间隙变小，易产生磨损。
有研究表明，密封泄漏量减小1%，航空发动机涡轮盘温度降低47℃，推力提高1.52吨，燃油消耗量降低10%，每年可节省燃油费20亿美元，NOx的排放量减少50%，机场的噪声降低5dB。为了得到相同性能的改善，改进透平机械气动设计的成本将是改进密封技术的4-5倍，先进密封技术是实现航空发动机燃料消耗减少40%、增加发动机轴功率与推重比到120%的重要手段。
因此，提出一种可跟随发动机工况变化而实时调节密封间隙的密封结构，成为亟待解决的问题。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于偏心阻尼作用的主动间隙控制篦齿密封结构，以解决传统的动密封结构不能实时调节密封间隙的问题。
本发明提供的技术方案是：基于偏心阻尼作用的主动间隙控制篦齿密封结构，包括：转子、密封件和主动间隙控制结构，其中，所述密封件包括沿转子周向间隔设置的多个梳齿座和固定设置于所述梳齿座的内部环形端面上的多排梳齿，所述主动间隙控制结构与所述梳齿座对应设置，包括连杆、弹簧座、压缩弹簧、固定限位块、圆盘和销轴，所述连杆的一端与梳齿座的外端面固定连接，所述弹簧座与所述连杆的另一端固定连接，所述压缩弹簧配合套于所述连杆上且一端通过固定限位块限位，另一端与弹簧座抵接，所述圆盘设置于所述弹簧座的外侧，且外周与所述弹簧座抵接，所述圆盘上设置有偏心孔，所述销轴配合插入所述偏心孔，用于带动所述圆盘同步转动。
优选，所述梳齿座交错式配合连接。
进一步优选，所述梳齿座和梳齿分别为高温合金梳齿座和高温合金梳齿。
进一步优选，所述梳齿的端部的强度小于转子的强度。
进一步优选，所述梳齿座沿转子的周向均匀对称设置。
进一步优选，所述销轴的外周和偏心孔的内周配合设置有卡接件。
进一步优选，所述销轴通过电机驱动其旋转。
该基于偏心阻尼作用的主动间隙控制篦齿密封结构，结构简单，可靠性高，易于维护，不需要复杂的动力装置，并且可以精确调节密封间隙；该结构可直接利用现有的国家标准零件对梳齿密封与转子自适应同心进行研究，无需再设计复杂结构与零件，研究成本大大降低；该结构可以在不拆换密封装置的情况下调节密封件与转子之间的密封间隙，可明显提高密封性能、降低使用成本，具有良好的经济效益。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为本发明提供的基于偏心阻尼作用的主动间隙控制篦齿密封结构的结构示意图；
图2为梳齿座的连接图。
具体实施方式
下面将结合具体的实施方案对本发明进行进一步的解释，但并不局限本发明。
如图1、图2所示，本发明提供了一种基于偏心阻尼作用的主动间隙控制篦齿密封结构，包括：转子1、密封件2和主动间隙控制结构，其中，所述密封件2包括沿转子1周向间隔设置的多个梳齿座和固定设置于所述梳齿座的内部环形端面上的多排梳齿，所述主动间隙控制结构与所述梳齿座对应设置，包括连杆3、弹簧座4、压缩弹簧5、固定限位块6、圆盘7和销轴8，所述连杆3的一端与梳齿座的外端面固定连接，所述弹簧座4与所述连杆3的另一端固定连接，所述压缩弹簧5配合套于所述连杆3上且一端通过固定限位块6限位，另一端与弹簧座4抵接，所述圆盘7设置于所述弹簧座4的外侧，且外周与所述弹簧座4抵接，所述圆盘7上设置有偏心孔，所述销轴8配合插入所述偏心孔，用于带动所述圆盘7同步转动，其中，密封间隙的取值范围可通过具体情况合理设置。
该基于偏心阻尼作用的主动间隙控制篦齿密封结构，通过主动间隙控制结构可以调节密封件与转子的径向密封间隙，具体地：通过转动销轴（销轴的轴向位置不变），可带动圆盘偏心旋转，同时，弹簧座在压缩弹簧的弹力作用下始终与圆盘的外周相接，因此，可调整弹簧座与销轴的距离，进而，可调整密封件与转子的间隙，该篦齿密封结构考虑了转子在工作过程中的径向跳动，可在转子起动、稳定工作、停车三种状态下根据需要调整密封件与转子的密封间隙，可改善因转子跳动而引起的摩擦、碰撞损失、泄漏量大等问题。
作为技术方案的改进，如图2所示，所述梳齿座交错式配合连接。
作为技术方案的改进，所述梳齿座和梳齿分别为高温合金梳齿座和高温合金梳齿。
作为技术方案的改进，所述梳齿的端部的强度小于转子1的强度。
作为技术方案的改进，所述梳齿座沿转子1的周向均匀对称设置，数目可合理设计，图1给出了8个梳齿座的结构示意图。
作为技术方案的改进，所述销轴8的外周和偏心孔的内周配合设置有卡接件，通过卡接件的配合，使得两者同步转动。
作为技术方案的改进，所述销轴8通过电机驱动其旋转，电机的工作状态可预设，也可人工控制，进而实时调节密封件与转子的间隙。
本发明的具体实施方式是按照递进的方式进行撰写的，着重强调各个实施方案的不同之处，其相似部分可以相互参见。
上面结合附图对本发明的实施方式做了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (7)

1.基于偏心阻尼作用的主动间隙控制篦齿密封结构，其特征在于，包括：转子（1）、密封件（2）和主动间隙控制结构，其中，所述密封件（2）包括沿转子（1）周向间隔设置的多个梳齿座和固定设置于所述梳齿座的内部环形端面上的多排梳齿，所述主动间隙控制结构与所述梳齿座对应设置，包括连杆（3）、弹簧座（4）、压缩弹簧（5）、固定限位块（6）、圆盘（7）和销轴（8），所述连杆（3）的一端与梳齿座的外端面固定连接，所述弹簧座（4）与所述连杆（3）的另一端固定连接，所述压缩弹簧（5）配合套于所述连杆（3）上且一端通过固定限位块（6）限位，另一端与弹簧座（4）抵接，所述圆盘（7）设置于所述弹簧座（4）的外侧，且外周与所述弹簧座（4）抵接，所述圆盘（7）上设置有偏心孔，所述销轴（8）配合插入所述偏心孔，用于带动所述圆盘（7）同步转动。
2.按照权利要求1所述的基于偏心阻尼作用的主动间隙控制篦齿密封结构，其特征在于：所述梳齿座交错式配合连接。
3.按照权利要求1所述的基于偏心阻尼作用的主动间隙控制篦齿密封结构，其特征在于：所述梳齿座和梳齿分别为高温合金梳齿座和高温合金梳齿。
4.按照权利要求1所述的基于偏心阻尼作用的主动间隙控制篦齿密封结构，其特征在于：所述梳齿的端部的强度小于转子（1）的强度。
5.按照权利要求1所述的基于偏心阻尼作用的主动间隙控制篦齿密封结构，其特征在于：所述梳齿座沿转子（1）的周向均匀对称设置。
6.按照权利要求1所述的基于偏心阻尼作用的主动间隙控制篦齿密封结构，其特征在于：所述销轴（8）的外周和偏心孔的内周配合设置有卡接件。
7.按照权利要求1所述的基于偏心阻尼作用的主动间隙控制篦齿密封结构，其特征在于：所述销轴（8）通过电机驱动其旋转。
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