CN203499731U - 一种高温高速浮环气膜密封结构 - Google Patents
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Abstract
一种高温高速浮环气膜密封结构，其特征在于：所述的高温高速浮环气膜密封结构，包括锁紧螺母，前端面密封跑道，密封外衬套，固定环，碳纤维浮动密封环，后端面密封跑道；其中：前端面密封跑道、固定环、碳纤维浮动密封环和后端面密封跑道依次通过锁紧螺母锁紧安装，形成密封总成结构，密封外衬套套在密封总成结构外部。本实用新型的优点：可应用于发动机和燃气轮机的高温高速油/气腔密封，也可应用于任何需要高温高速的油/气腔密封的机械中，特别适用于润滑条件受限制的密封情况。采用流体静力润滑原理设计，在高速摩擦时可形成稳定流体静力气膜。
Description
技术领域
本实用新型涉及航空燃气涡轮发动机主轴承腔密封系统领域，特别涉及了一种高温高速浮环气膜密封结构。
背景技术
随着航空发动机的性能进展到新水平，密封的泄漏已变成影响发动机性能的主要因素。航空燃气涡轮发动机主轴承腔密封的主要功用是将发动机转子系统的轴承腔与发动机的气流环境有效地隔离，保护轴承和润滑油免受气流流路环境损害，防止润滑油泄漏。随着航空发动机的发展，促使主轴承腔滑油密封的工作环境愈来愈恶劣，已超过了接触式密封的工作极限，一旦密封失效，大量高温空气进入轴承腔，促使滑油热量增大，导致滑油超温、变质、焦化，甚至着火，严重时将危及发动机安全。对于高温高速轴承腔密封，目前多采用石墨圆周密封、端面密封，即使冷却条件良好状态下，摩擦速度也限于140m/s以下，而对于冷却条件不好情况，摩擦速度将限于60m/s以下，且要求较大设计空间。另外，上述密封使用有局限性，不能用于相对速度更高的对转轴间密封。
实用新型内容
本实用新型的目的是能够超越上述密封的限制，使用寿命更长，更适用于解决设计空间狭小的轴承腔高温高速的密封，特提供了一种高温高速浮环气膜密封结构。
本实用新型提供了一种高温高速浮环气膜密封结构，其特征在于：所述的高温高速浮环气膜密封结构，包括锁紧螺母1，前端面密封跑道2，密封外衬套3，固定环4，碳纤维浮动密封环5，后端面密封跑道6；
其中：前端面密封跑道2、固定环4、碳纤维浮动密封环5和后端面密封跑道6依次通过锁紧螺母1锁紧安装，形成密封总成结构，密封外衬套3套在密封总成结构外部。
所述的固定环4位于前端面密封跑道2一端的凹槽内。
所述的密封外衬套3为整体环状结构，头部为圆柱环结构，尾部为锥台环状结构。
所述的碳纤维浮动密封环5上带有小孔。
工作时，端面密封跑道与密封外衬套的旋转方向相反，其中端面密封跑道随着高压部件转动，密封外衬套随着低压部件转动，浮动石墨环将按高、低压部件之间的某个转速工作。或者是密封外衬套静止，端面密封跑道随着转动部件转动，浮动密封环将静止亦或是随着旋转部件的转速工作。
密封中碳纤维浮动密封环的结构按流体静力润滑原理设计，环形内部开若干个小孔，使之具有最大的适应密封跑道端面变形的能力和气膜稳定性。为保证浮动密封环外径二次密封面具有极小的接触滑动摩擦负荷，浮动密封环采用了整环结构以本身的内力平衡自身在高速旋转时的离心负荷，使之处于极小间隙的浮动接触密封状态。
同时浮动密封石墨环采用碳纤维预成型立体编织后由高温气相沉积形成，其屈服极限、硬度和抗冲击强度得到很大提升，而且材料强度随温度的升高变化很小，可以满足发动机长期工作时的不损坏要求。
密封外衬套采用与浮动密封环相同材料的环形结构设计，可以保证在工作时接触摩擦力最小，由于两者具有相同的材料热膨胀系数，使之在各种工作状态下可以保持最小的径向密封间隙。端面密封跑道材料与表面处理使用与碳纤维浮动密封环相同的材料和表面耐磨处理技术。
本实用新型的优点：
本实用新型所述的高温高速浮环气膜密封结构，可应用于发动机和燃气轮机的高温高速油/气腔密封，也可应用于任何需要高温高速的油/气腔密封的机械中，特别适用于润滑条件受限制的密封情况。采用流体静力润滑原理设计，在高速摩擦时可形成稳定流体静力气膜，经计算该密封结构所能适应的最大密封压差达到了0.38MPa，其泄漏量将被控制在现有篦齿密封的20％以内。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：
图1为高温高速浮环气膜密封结构示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种高温高速浮环气膜密封结构，其特征在于：所述的高温高速浮环气膜密封结构，包括锁紧螺母1，前端面密封跑道2，密封外衬套3，固定环4，碳纤维浮动密封环5，后端面密封跑道6；其中：前端面密封跑道2、固定环4、碳纤维浮动密封环5和后端面密封跑道6依次通过锁紧螺母1锁紧安装，形成密封总成结构，密封外衬套3套在密封总成结构外部。
所述的固定环4位于前端面密封跑道2一端的凹槽内。
所述的密封外衬套3为整体环状结构，头部为圆柱环结构，尾部为锥台环状结构。
所述的碳纤维浮动密封环5上带有小孔。
工作时，端面密封跑道与密封外衬套的旋转方向相反，其中端面密封跑道随着高压部件转动，密封外衬套随着低压部件转动，浮动石墨环将按高、低压部件之间的某个转速工作。或者是密封外衬套静止，端面密封跑道随着转动部件转动，浮动密封环将静止亦或是随着旋转部件的转速工作。
密封中碳纤维浮动密封环的结构按流体静力润滑原理设计，环形内部开若干个小孔，使之具有最大的适应密封跑道端面变形的能力和气膜稳定性。为保证浮动密封环外径二次密封面具有极小的接触滑动摩擦负荷，浮动密封环采用了整环结构以本身的内力平衡自身在高速旋转时的离心负荷，使之处于极小间隙的浮动接触密封状态。
同时浮动密封石墨环采用碳纤维预成型立体编织后由高温气相沉积形成，其屈服极限、硬度和抗冲击强度得到很大提升，而且材料强度随温度的升高变化很小，可以满足发动机长期工作时的不损坏要求。
Claims (4)
1.一种高温高速浮环气膜密封结构，其特征在于：所述的高温高速浮环气膜密封结构，包括锁紧螺母（1），前端面密封跑道（2），密封外衬套（3），固定环（4），碳纤维浮动密封环（5），后端面密封跑道（6）；
其中：前端面密封跑道（2）、固定环（4）、碳纤维浮动密封环（5）和后端面密封跑道（6）依次通过锁紧螺母（1）锁紧安装，形成密封总成结构，密封外衬套（3）套在密封总成结构外部。
2.按照权利要求1所述的高温高速浮环气膜密封结构，其特征在于：所述的固定环（4）位于前端面密封跑道（2）一端的凹槽内。
3.按照权利要求1所述的高温高速浮环气膜密封结构，其特征在于：所述的密封外衬套（3）为整体环状结构，头部为圆柱环结构，尾部为锥台环状结构。
4.按照权利要求1所述的高温高速浮环气膜密封结构，其特征在于：所述的碳纤维浮动密封环（5）上带有小孔。
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| CN104019091A (zh) * | 2014-06-11 | 2014-09-03 | 西北工业大学 | 低压涡轮后轴及其设计方法 |
| CN109555603A (zh) * | 2017-09-27 | 2019-04-02 | 中国航发商用航空发动机有限责任公司 | 一种复合材料密封罩及其制备方法 |
| CN109612655A (zh) * | 2018-12-10 | 2019-04-12 | 中国航发四川燃气涡轮研究院 | 一种轴间密封动态试验装置 |
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