CN205000996U - 封严环、涡轮级间机匣前端封严装置及航空发动机 - Google Patents
封严环、涡轮级间机匣前端封严装置及航空发动机 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种封严环、涡轮级间机匣前端封严装置及航空发动机，其中封严环包括左弹性部(21)、右弹性部(22)和连接部(23)，所述左弹性部(21)、所述右弹性部(22)和所述连接部(23)一体制成，并共同形成沿周向截面呈U型的形状，所述封严环(2)由弹性材料制成，所述左弹性部(21)和所述右弹性部(22)均与待封严件和具有辅助封严作用的辅助部件形成紧密接触。该封严环一体成型，结构简单，将该封严环套设在待封严件的外部，并使左弹性部和右弹性部与待封严件的两侧贴紧，封严环的外侧再通过辅助部件进行辅助定位，即可利用封严环的弹性将其封严。该封严环制造成本低，易于更换。
Description
技术领域
本实用新型涉及封严技术，尤其涉及一种封严环、涡轮级间机匣前端封严装置及航空发动机。
背景技术
涡轮级间机匣作为航空发动机的主承力框架之一，位于高压涡轮与低压涡轮之间，是高压转子后支点的承力机匣。涡轮级间机匣的整流叶片组件，既要作为承温件，避免燃气进入封严腔，保护承力框架，也要能够自由膨胀，避免自身过大的热应力。
现有的封严装置有些虽然能够满足封严要求，但当整流叶片受到高温冲击膨胀时，可能会损坏封严部件或者造成封严措施的失败；有些能够允许整流叶片有一定的膨胀余量，但密封效果又不太好，因此亟需研发一种既能够实现封严，又能够允许叶片端部自由膨胀的封严装置。
实用新型内容
本实用新型的目的是提出一种封严环、涡轮级间机匣前端封严装置及航空发动机，以尽可能地改善密封效果。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种封严环，包括左弹性部、右弹性部和连接部，所述左弹性部、所述右弹性部和所述连接部一体制成，并共同形成沿周向截面呈U型的形状，所述封严环由弹性材料制成，所述左弹性部和所述右弹性部均与待封严件和具有辅助封严作用的辅助部件形成紧密接触。
进一步地，所述左弹性部和所述右弹性部均包括两个向外的第一环形凸起和一个向内的第二环形凸起。
为实现上述目的，本实用新型还提供了一种涡轮级间机匣前端封严装置，包括前挡板、后挡板和上述的封严环，其中所述封严环套设在涡轮叶片凸台的外侧，并通过所述左弹性部和所述右弹性部将所述涡轮叶片凸台夹紧，所述封严环插设于由所述前挡板和所述后挡板围成的凹槽内，并使得所述前挡板和所述后挡板分别与所述左弹性部和所述右弹性部贴紧接触，所述前挡板的下部和所述后挡板的下部能够相互贴紧并通过螺栓进行压紧连接。
进一步地，所述左弹性部和所述右弹性部均包括两个向外的第一环形凸起和一个向内的第二环形凸起，所述左弹性部的两个所述第一环形凸起均与所述前挡板紧密接触，并形成第一顶靠部位和第二顶靠部位，所述左弹性部的第二环形凸起与所述涡轮叶片凸台紧密接触，并形成第三顶靠部位，所述右弹性部的两个所述第一环形凸起与所述后挡板紧密接触，并形成第四顶靠部位和第五顶靠部位，所述右弹性部的第二环形凸起与所述涡轮叶片凸台紧密接触，并形成第六顶靠部位。
进一步地，所述涡轮叶片凸台的底面与所述连接部之间具有允许所述涡轮叶片凸台受热伸长的空隙。
进一步地，所述连接部与所述前挡板和所述后挡板的贴紧连接处之间具有空隙。
为实现上述目的，本实用新型还提供了一种航空发动机，其特征在于，包括上述的封严环或者上述的涡轮级间机匣前端封严装置。
基于上述技术方案，本实用新型的封严环包括左弹性部、右弹性部和连接部，三者可一体制成，使封严环的整体结构沿周向的截面呈U型，封严环由弹性材料制成，左弹性部和右弹性部均与待封严件和具有辅助封严作用的辅助部件形成紧密接触。该封严环一体成型，结构简单，将该封严环套设在待封严件的外部，并使左弹性部和右弹性部与待封严件的两侧贴紧，封严环的外侧再通过辅助部件进行辅助定位，即可利用封严环的弹性将其封严。该封严环制造成本低，易于更换。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型封严环一个实施例的结构示意图。
图2为本实用新型涡轮级间机匣前端封严装置一个实施例的结构示意图。
图3为图2实施例中标号P所示部分的放大示意图。
图4为本实用新型涡轮级间机匣前端封严装置一个实施例的装配图。
图中：1-涡轮叶片凸台，2-封严环，21-左弹性部，22-右弹性部，23-连接部，24-第一环形凸起，25-第二环形凸起，3-前挡板，4-后挡板，5-螺栓，A-第一顶靠部位，B-第二顶靠部位，C-第四顶靠部位，D-第五顶靠部位，E-第三顶靠部位，F-第六顶靠部位。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
如图1所示，为本实用新型封严环一个实施例的结构示意图，该封严环2包括左弹性部21、右弹性部22和连接部23，所述左弹性部21、所述右弹性部22和所述连接部23一体制成，并共同形成沿周向截面呈U型的形状，所述封严环2由弹性材料制成，所述左弹性部21和所述右弹性部22均与待封严件和具有辅助封严作用的辅助部件形成紧密接触。
上述封严环包括左弹性部、右弹性部和连接部，三者可一体制成，使封严环的整体结构沿周向的截面呈U型，封严环由弹性材料制成，比如可采用高温合金板材，使封严环2既能承受一定的温度，又能在一定的变形情况下可靠工作。该封严环一体成型，结构简单，将该封严环套设在待封严件的外部，并使左弹性部和右弹性部与待封严件的两侧贴紧，封严环的外侧再通过辅助部件进行辅助定位，即可利用封严环的弹性将其封严。该封严环制造成本低，易于更换。
封严环与待封严件或者辅助部件之间的贴紧接触可以是左弹性部、右弹性部与待封严件或辅助部件之间直接进行紧密接触，也可以是其他形式的接触。在一个优选的实施例中，所述左弹性部21和所述右弹性部22均包括两个向外的第一环形凸起24和一个向内的第二环形凸起25。这样，左弹性部和右弹性部可通过第一环形凸起24和第二环形凸起25与待封严件贴紧封严。
向沿周向截面呈U型的封严环的外侧凸起的第一环形凸起24可与辅助部件贴紧定位，向沿周向截面呈U型的封严环的内侧凸起的第二环形凸起25可与插设于沿周向截面呈U型的封严环凹槽内的待封严件相互贴紧，以达到封严目的。
当然，左弹性部21和右弹性部22上凸起的个数和位置也可以有其他选择，比如左弹性部21和右弹性部22上可以均设置一个第一环形凸起24和两个第二环形凸起25，左弹性部21和右弹性部22还可以设置三个或三个以上的第一环形凸起24或者两个或两个以上的第二环形凸起25，以形成更多的密封位置，提高封严效果。
优选地，第一环形凸起24设置两个，第二环形凸起25设置一个，可以使得封严环与辅助部件之间形成至少四个顶靠位置，与待封严件之间形成至少两个顶靠位置，这种形式的封严环封严效果好，凸起个数太多不仅会造成材料的浪费，还会增加制造难度，顶靠位置太多也会出现无法使得所有凸起均能紧密贴合的情况。
如图2所示，为本实用新型涡轮级间机匣前端封严装置一个实施例的结构示意图，该实施例中待封严件为涡轮叶片凸台1，辅助部件包括前挡板3、后挡板4和螺栓5。
该涡轮级间机匣前端封严装置包括前挡板3、后挡板4和上述的封严环2，其中所述封严环2套设在涡轮叶片凸台1的外侧，并通过所述左弹性部21和所述右弹性部22将所述涡轮叶片凸台1夹紧，所述封严环2插设于由所述前挡板3和所述后挡板4围成的凹槽内，并使得所述前挡板3和所述后挡板4分别与所述左弹性部21和所述右弹性部22贴紧接触，所述前挡板3的下部和所述后挡板4的下部能够相互贴紧并通过螺栓5进行压紧连接。
其中前挡板3和后挡板4的具体结构形式如图2所示，前挡板3的上部和后挡板4的上部之间能够形成凹槽，前挡板3的下部和后挡板4的下部能够贴紧，然后通过螺栓5进行连接，前挡板3与后挡板4形成的凹槽的轴向长度应小于封严环2的轴向长度，以使前挡板3的上部和后挡板4的上部能够利用封严环2的弹性将封严环2夹紧。
如图3所示，所述左弹性部21和所述右弹性部22均包括两个向外的第一环形凸起24和一个向内的第二环形凸起25，所述左弹性部21的两个所述第一环形凸起24均与所述前挡板3紧密接触，并形成第一顶靠部位A和第二顶靠部位B，所述左弹性部21的第二环形凸起25与所述涡轮叶片凸台1紧密接触，并形成第三顶靠部位E，所述右弹性部22的两个所述第一环形凸起24与所述后挡板4紧密接触，并形成第四顶靠部位C和第五顶靠部位D，所述右弹性部22的第二环形凸起25与所述涡轮叶片凸台1紧密接触，并形成第六顶靠部位F。
上述六个顶靠部位的具体结构形式根据第一环形凸起24和第二环形凸起25的结构来确定，第一环形凸起24和第二环形凸起25与前挡板3和后挡板4之间可形成点接触、线接触或者面接触，当第一环形凸起24和第二环形凸起25的最高处为一个点时，顶靠部位为点接触；当第一环形凸起24和第二环形凸起25的最高处为一条线时，顶靠部位为线接触；当第一环形凸起24和第二环形凸起25的最高处为一个平面线时，顶靠部位为面接触。当然由于顶靠力度的原因，点接触和线接触均可能被压缩成面接触。
进一步地，为了避免涡轮叶片凸台1受热膨胀时影响封严效果，所述涡轮叶片凸台1的底面与所述连接部23之间具有允许所述涡轮叶片凸台1受热伸长的空隙，该空隙的大小可以与涡轮叶片凸台1受热膨胀的程度相适应。
另外，所述连接部23与所述前挡板3和所述后挡板4的贴紧连接处之间具有空隙。该空隙也可以允许涡轮叶片凸台1有一定的膨胀伸长量。
本实用新型的封严环及涡轮级间机匣前端封严装置均可应用于各类航空发动机上。如图4所示，前挡板3可以固定安装在航空发动机的轴承座上。
下面结合附图1～4对本实用新型封严环及涡轮级间机匣前端封严装置一个实施例的装配过程进行说明：
先将涡轮叶片凸台1插入封严环2中，封严环2的轴向长度大于装配状态下前挡板3与后挡板4之间的轴向距离，以使封严环2紧紧包裹在涡轮叶片凸台1的外部，保证涡轮叶片凸台1与封严环2的左弹性部21和右弹性部22紧密接触；
然后将前挡板3放置在左弹性部21的外侧，后挡板4放置在右弹性部22的外侧，再通过螺栓5对前挡板3和后挡板4进行轴向固定，使得涡轮叶片凸台1实现轴向辅助定位，同时涡轮叶片凸台1与连接部23之间的空隙，使得封严装置未对涡轮叶片凸台1进行径向约束，保证涡轮叶片凸台1能够在径向进行自由膨胀。
前挡板3和后挡板4通过螺栓5压紧，以使封严环2发生变形，封严环2的右弹性部22与涡轮叶片凸台1和后挡板4在C、D、F三个位置压紧接触，能够有效阻止气体由后挡板4右侧的腔室Q1进入由封严环2的连接部23与前挡板3、后挡板4所形成的腔室Q3内；封严环2的左弹性部21与涡轮叶片凸台1和前挡板3在A、B、E三个位置压紧接触，能够有效阻止气体由封严环2的连接部23与前挡板3、后挡板4所形成的腔室Q3进入前挡板3左侧的腔室Q2，最终实现前挡板3左侧的腔室Q2与后挡板4右侧的腔室Q1之间的封严。
需要说明的是，本文中“左”和“右”为基于附图1～4所示的方位，“前”和“后”为涡轮级间机匣前端封严装置的安装位置上的前和后，实质上本文的“左”与“前”方向相同，“右”与“后”方向相同。
通过对本实用新型封严环、涡轮级间机匣前端封严装置及航空发动机的多个实施例的说明，可以看到本实用新型封严环、涡轮级间机匣前端封严装置及航空发动机实施例，至少具有既能够保证涡轮叶片凸台沿径向自由的运动，又能起到良好的密封效果的优点。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。
Claims (7)
1.一种封严环(2)，其特征在于，包括左弹性部(21)、右弹性部(22)和连接部(23)，所述左弹性部(21)、所述右弹性部(22)和所述连接部(23)一体制成，并共同形成沿周向截面呈U型的形状，所述封严环(2)由弹性材料制成，所述左弹性部(21)和所述右弹性部(22)均与待封严件和具有辅助封严作用的辅助部件形成紧密接触。
2.根据权利要求1所述的封严环(2)，其特征在于，所述左弹性部(21)和所述右弹性部(22)均包括两个向外的第一环形凸起(24)和一个向内的第二环形凸起(25)。
3.一种涡轮级间机匣前端封严装置，其特征在于，包括前挡板(3)、后挡板(4)和如权利要求1～2任一项所述的封严环(2)，其中所述封严环(2)套设在涡轮叶片凸台(1)的外侧，并通过所述左弹性部(21)和所述右弹性部(22)将所述涡轮叶片凸台(1)夹紧，所述封严环(2)插设于由所述前挡板(3)和所述后挡板(4)围成的凹槽内，并使得所述前挡板(3)和所述后挡板(4)分别与所述左弹性部(21)和所述右弹性部(22)贴紧接触，所述前挡板(3)的下部和所述后挡板(4)的下部能够相互贴紧并通过螺栓(5)进行压紧连接。
4.根据权利要求3所述的涡轮级间机匣前端封严装置，其特征在于，所述左弹性部(21)和所述右弹性部(22)均包括两个向外的第一环形凸起(24)和一个向内的第二环形凸起(25)，所述左弹性部(21)的两个所述第一环形凸起(24)均与所述前挡板(3)紧密接触，并形成第一顶靠部位(A)和第二顶靠部位(B)，所述左弹性部(21)的第二环形凸起(25)与所述涡轮叶片凸台(1)紧密接触，并形成第三顶靠部位(E)，所述右弹性部(22)的两个所述第一环形凸起(24)与所述后挡板(4)紧密接触，并形成第四顶靠部位(C)和第五顶靠部位(D)，所述右弹性部(22)的第二环形凸起(25)与所述涡轮叶片凸台(1)紧密接触，并形成第六顶靠部位(F)。
5.根据权利要求3所述的涡轮级间机匣前端封严装置，其特征在于，所述涡轮叶片凸台(1)的底面与所述连接部(23)之间具有允许所述涡轮叶片凸台(1)受热伸长的空隙。
6.根据权利要求3、4或5所述的涡轮级间机匣前端封严装置，其特征在于，所述连接部(23)与所述前挡板(3)和所述后挡板(4)的贴紧连接处之间具有空隙。
7.一种航空发动机，其特征在于，包括如权利要求1～2任一项的所述封严环(2)或者如权利要求3～6任一项所述的涡轮级间机匣前端封严装置。
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