CN221145310U - 一种航空发动机旋转机械用液膜机械密封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及航空发动机增压泵、附件机匣、传动装置处的密封装置技术领域；具体公开了一种航空发动机旋转机械用液膜机械密封装置；包括由用于阻封燃油的燃油密封组件、用于阻封润滑油的滑油密封组件以及相关的定位轴套，燃油密封组件包括由开设动压槽的燃油侧动环、燃油侧动环辅助密封圈、宽面静环、燃油侧静环座、燃油侧静环辅助密封圈、燃油侧推环、燃油侧波簧组成；燃油侧动环侧面开设有人字槽形状的燃油侧动环槽区；所述燃油侧动环槽区深度取5至45微米；所述燃油侧动环槽区外直径D1小于宽面静环外直径Do。本申请装置可以将原接触式密封装置存在的几毫升每分钟的泄漏量降至几乎为零，同时还能将密封装置的翻修时间大大延长。

Description

一种航空发动机旋转机械用液膜机械密封装置

技术领域

本实用新型涉及航空发动机增压泵、附件机匣、传动装置处的密封装置技术领域；尤其是涉及一种航空发动机旋转机械用液膜机械密封装置。

背景技术

随着工业技术的发展；对于机械密封的使用条件日益严酷；对其性能提出了更高的要求；主要表现在使用温度范围广、高速化、高压化；对密封材料的要求和使用寿命也越来越严格。近几年也出现了一些新型的机械密封技术；如表面改型技术、控制平衡比、多端面组合密封、监控密封、磁流体密封技术、纳米科技材料改性等；

目前航空发动机增压泵、传动装置处、附件机匣处现用密封装置为接触式机械密封；依靠旋转环和静止环的轴向接触压紧实现阻止泄漏的目的。被密封介质是轴承腔内航空润滑油。在运转过程中转速超过一万转；最高甚至可达到12万转；旋转环与静止环间发热严重且温度分布极不均匀；导致两环端面间磨损严重；甚至出现崩边、掉块等现象；不能有效地阻止泄漏；带来泄漏量过大等问题；使得航空发动机密封频繁返修；影响整机使用周期。

为此；提出一种航空发动机旋转机械用液膜机械密封装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种流体动压型液膜机械密封技术；在不改变原安装结构的基础上；提出一种用于航空发动机领域的低泄漏量、高可靠性、长使用周期的液膜机械密封装。

为实现上述目的；本实用新型提供如下技术方案：一种航空发动机旋转机械用液膜机械密封装置；包括由用于阻封燃油的燃油密封组件、用于阻封润滑油的滑油密封组件以及相关的定位轴套；

燃油密封组件包括由开设动压槽的燃油侧动环、燃油侧动环辅助密封圈、宽面静环、燃油侧静环座、燃油侧静环辅助密封圈、燃油侧推环、燃油侧波簧组成；

燃油侧动环侧面开设有人字槽形状的燃油侧动环槽区；所述燃油侧动环槽区深度取5至45微米；所述燃油侧动环槽区外直径D1小于宽面静环外直径Do；所述燃油侧动环槽区内直径D2大于宽面静环内直径Di；直径D1和直径Do间区域以及直径D2和直径Di间区域称之为燃油侧动环坝区；燃油侧动环坝区径向宽度分别取0.25到1毫米；

人字槽形状的燃油侧动环槽区由两部分组成；一部分是靠近燃油侧动环外径侧的短槽；逆时针方向布置；另一部分是靠近燃油侧动环内径侧的长槽；顺时针方向布置；长槽及短槽均由螺旋线构成；

螺旋角度取15至25度；长槽和短槽在中间部位结合在一起；长槽和短槽构成的燃油侧动环槽区在圆周上均布；所述燃油侧动环槽区与燃油侧动环槽区周向之间区域称之为燃油侧动环堰区；所述燃油侧动环堰区和燃油侧动环堰区周向等宽；组合槽数量取12到24个；

所述宽面静环端面宽度取3.5至5.5毫米；燃油侧静环辅助密封圈径向压缩率取4%至12%。

优选地，所述滑油密封组件主要有开设动压槽的滑油侧动环、滑油侧动环辅助密封圈、窄面静环、滑油侧静环座、滑油侧静环辅助密封圈、滑油侧推环、滑油侧波簧组成。

优选地，所述滑油侧动环开设有激光脸槽；分为两部分；矩形部分称之为引流槽区；月牙形部分称之为回流槽区。

优选地，所述引流槽区外直径D1大于窄面静环外直径Do；引流槽区内直径D2大于窄面静环内直径Di；回流槽区整体处于窄面静环外直径Do和内直径Di之间；直径D2和直径Di间区域称之为滑油侧动环坝区。

优选地，所述滑油侧动环坝区径向宽度取0.5到1.5毫米；

引流槽区周向宽度取1至2毫米；回流槽区周向宽度取引流槽区宽度的2至4倍；一个引流槽区和一个回流槽区形成一个组合槽；组合槽在圆周上均布；引流槽区与回流槽区周向之间区域称之为滑油侧动环堰区；组合槽数量取8到16个。

优选地，所述窄面静环端面宽度取2至3毫米。

优选地，所述滑油侧静环辅助密封圈径向压缩率取8%至15%。

优选地，所述滑油侧动环坝区与窄面静环在滑油侧波簧的作用下相互贴紧。

与现有技术相比；本实用新型的有益效果是：

1.本申请装置可以将原接触式密封装置存在的几毫升每分钟的泄漏量降至几乎为零，同时还能将密封装置的翻修时间大大延长；

2.本申请采用流体动压型液膜机械密封技术，在不改变原安装结构的基础上，设计一种用于航空发动机领域的低泄漏量、高可靠性、长使用周期的液膜机械密封装置。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案；下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍；显而易见地；下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式；对于本领域普通技术人员来讲；在不付出创造性劳动的前提下；还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的密封装置安装示意图；

图2为本实用新型的燃油密封动环槽型示意图；

图3为本实用新型的滑油密封动环槽型示意图。

附图标记说明：

1、燃油侧动环；2、燃油侧动环辅助密封圈；3、宽面静环；4、燃油侧静环座；5、燃油侧静环辅助密封圈；6、燃油侧推环；7、燃油侧波簧；8、滑油侧动环；9、滑油侧动环辅助密封圈；10、窄面静环；11、滑油侧静环座；12、滑油侧静环辅助密封圈；13、滑油侧推环；14、滑油侧波簧；15、定位轴套；16、燃油侧动环槽区；17、燃油侧动环坝区；18、燃油侧动环堰区；19、引流槽区；20、回流槽区；21、滑油侧动环坝区；22、滑油侧动环堰区。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图；对本实用新型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一部分实施例；而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例；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。

请参阅图1至图3，本实用新型提供一种技术方案：

一种航空发动机旋转机械用液膜机械密封装置；包括由用于阻封燃油的燃油密封组件、用于阻封润滑油的滑油密封组件以及相关的定位轴套15；

燃油密封组件包括由开设动压槽的燃油侧动环1、燃油侧动环辅助密封圈2、宽面静环3、燃油侧静环座4、燃油侧静环辅助密封圈5、燃油侧推环6、燃油侧波簧7组成；

燃油侧动环1侧面开设有人字槽形状的燃油侧动环槽区16；所述燃油侧动环槽区16深度取5至45微米；所述燃油侧动环槽区16外直径D1小于宽面静环3外直径Do；所述燃油侧动环槽区16内直径D2大于宽面静环3内直径Di；直径D1和直径Do间区域以及直径D2和直径Di间区域称之为燃油侧动环坝区17；燃油侧动环坝区17径向宽度分别取0.25到1毫米；

人字槽形状的燃油侧动环槽区16由两部分组成；一部分是靠近燃油侧动环1外径侧的短槽；逆时针方向布置；另一部分是靠近燃油侧动环1内径侧的长槽；顺时针方向布置；长槽及短槽均由螺旋线构成；

螺旋角度取15至25度；长槽和短槽在中间部位结合在一起；长槽和短槽构成的燃油侧动环槽区16在圆周上均布；所述燃油侧动环槽区16与燃油侧动环槽区16周向之间区域称之为燃油侧动环堰区18；所述燃油侧动环堰区18和燃油侧动环堰区18周向等宽；组合槽数量取12到24个；

所述宽面静环3端面宽度取3.5至5.5毫米；燃油侧静环辅助密封圈5径向压缩率取4%至12%。

当密封装置静止时，燃油侧动环坝区17与宽面静环3在燃油侧波簧7和燃油压力的作用下相互贴紧，阻止燃油泄漏，实现密封功能；当密封装置运转时，燃油侧动环1旋转，由燃油侧动环槽区16与燃油侧动环堰区18深度变化产生的流体动压效应使得燃油侧动环1和宽面静环3相互分离，形成一个约3至10微米的连续燃油膜间隙，消除了固相摩擦，而在长、短槽的作用下燃油膜中产生一个从内径到外径处的粘滞流动，粘滞流动正好抵消了由外径到内径的燃油压差流动，实现了燃油的零泄漏。

所述滑油密封组件主要有开设动压槽的滑油侧动环8、滑油侧动环辅助密封圈9、窄面静环10、滑油侧静环座11、滑油侧静环辅助密封圈12、滑油侧推环13、滑油侧波簧14组成。所述滑油侧动环8开设有激光脸槽；分为两部分；矩形部分称之为引流槽区19；月牙形部分称之为回流槽区20，所述引流槽区19外直径D1大于窄面静环10外直径Do；引流槽区19内直径D2大于窄面静环10内直径Di；回流槽区20整体处于窄面静环10外直径Do和内直径Di之间；直径D2和直径Di间区域称之为滑油侧动环坝区21。所述滑油侧动环坝区21径向宽度取0.5到1.5毫米；引流槽区19周向宽度取1至2毫米；回流槽区20周向宽度取引流槽区19宽度的2至4倍；一个引流槽区19和一个回流槽区20形成一个组合槽；组合槽在圆周上均布；引流槽区19与回流槽区20周向之间区域称之为滑油侧动环堰区22；组合槽数量取8到16个。所述窄面静环10端面宽度取2至3毫米。所述滑油侧静环辅助密封圈12径向压缩率取8%至15%。所述滑油侧动环坝区21与窄面静环10在滑油侧波簧14的作用下相互贴紧。

当密封装置运转时，滑油侧动环8旋转，引流槽区19将滑油油雾引入端面间形成强制润与冷却，回流槽区20将滑油重新输送回滑油腔体，并将端面间滑油进一步均匀分布，因此加强了润滑，降低了摩擦和热量，减缓了磨损，同时实现了保证滑油运行密封性和延长密封使用时间的两重目的。

定位轴套15将两组密封轴向位置固定好。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案；而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改；或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换；并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种航空发动机旋转机械用液膜机械密封装置；其特征在于：包括由用于阻封燃油的燃油密封组件、用于阻封润滑油的滑油密封组件以及相关的定位轴套（15）；

燃油密封组件包括由开设动压槽的燃油侧动环（1）、燃油侧动环辅助密封圈（2）、宽面静环（3）、燃油侧静环座（4）、燃油侧静环辅助密封圈（5）、燃油侧推环（6）、燃油侧波簧（7）组成；

燃油侧动环（1）侧面开设有人字槽形状的燃油侧动环槽区（16）；所述燃油侧动环槽区（16）深度取5至45微米；所述燃油侧动环槽区（16）外直径D1小于宽面静环（3）外直径Do；所述燃油侧动环槽区（16）内直径D2大于宽面静环（3）内直径Di；直径D1和直径Do间区域以及直径D2和直径Di间区域称之为燃油侧动环坝区（17）；燃油侧动环坝区（17）径向宽度分别取0.25到1毫米；

人字槽形状的燃油侧动环槽区（16）由两部分组成；一部分是靠近燃油侧动环（1）外径侧的短槽；逆时针方向布置；另一部分是靠近燃油侧动环（1）内径侧的长槽；顺时针方向布置；长槽及短槽均由螺旋线构成；

螺旋角度取15至25度；长槽和短槽在中间部位结合在一起；长槽和短槽构成的燃油侧动环槽区（16）在圆周上均布；所述燃油侧动环槽区（16）与燃油侧动环槽区（16）周向之间区域称之为燃油侧动环堰区（18）；所述燃油侧动环堰区（18）和燃油侧动环堰区（18）周向等宽；组合槽数量取12到24个；

所述宽面静环（3）端面宽度取3.5至5.5毫米；燃油侧静环辅助密封圈（5）径向压缩率取4%至12%。

2.根据权利要求1所述的一种航空发动机旋转机械用液膜机械密封装置；其特征在于：所述滑油密封组件主要有开设动压槽的滑油侧动环（8）、滑油侧动环辅助密封圈（9）、窄面静环（10）、滑油侧静环座（11）、滑油侧静环辅助密封圈（12）、滑油侧推环（13）、滑油侧波簧（14）组成。

3.根据权利要求2所述的一种航空发动机旋转机械用液膜机械密封装置；其特征在于：所述滑油侧动环（8）开设有激光脸槽；分为两部分；矩形部分称之为引流槽区（19）；月牙形部分称之为回流槽区（20）。

4.根据权利要求3所述的一种航空发动机旋转机械用液膜机械密封装置；其特征在于：所述引流槽区（19）外直径D1大于窄面静环（10）外直径Do；引流槽区（19）内直径D2大于窄面静环（10）内直径Di；回流槽区（20）整体处于窄面静环（10）外直径Do和内直径Di之间；直径D2和直径Di间区域称之为滑油侧动环坝区（21）。

5.根据权利要求4所述的一种航空发动机旋转机械用液膜机械密封装置；其特征在于：所述滑油侧动环坝区（21）径向宽度取0.5到1.5毫米；

引流槽区（19）周向宽度取1至2毫米；回流槽区（20）周向宽度取引流槽区（19）宽度的2至4倍；一个引流槽区（19）和一个回流槽区（20）形成一个组合槽；组合槽在圆周上均布；引流槽区（19）与回流槽区（20）周向之间区域称之为滑油侧动环堰区（22）；组合槽数量取8到16个。

6.根据权利要求5所述的一种航空发动机旋转机械用液膜机械密封装置；其特征在于：所述窄面静环（10）端面宽度取2至3毫米。

7.根据权利要求6所述的一种航空发动机旋转机械用液膜机械密封装置；其特征在于：所述滑油侧静环辅助密封圈（12）径向压缩率取8%至15%。

8.根据权利要求7所述的一种航空发动机旋转机械用液膜机械密封装置；其特征在于：所述滑油侧动环坝区（21）与窄面静环（10）在滑油侧波簧（14）的作用下相互贴紧。