[发明专利]一种聚四氟乙烯接触式密封装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚四氟乙烯接触式密封装置，属于航空发动机和燃气轮机转静交界面的测试密封技术。

背景技术

随着航空发动机设计技术的提高和试验验证的发展，旋转部件流动特性的实验研究越来越广泛和深入。在航空发动机和燃气轮机中轮盘是一种十分重要和普遍的元件，相邻的静止轮盘和旋转轮盘组成的转静盘腔或者由相邻的旋转轮盘组成的旋转盘腔是发动机内部空气系统设计和研究中的重要部分。无论是转静盘腔还是旋转盘腔，在模型流动特性试验过程中都涉及到转静交界面的密封问题。

现阶段常用的模型试验密封技术主要包括非接触式密封和接触式密封两类。现有的非接触式密封绝大部分是直通篦齿封严结构，其设计、加工和安装简单，当流体流经封严篦齿时能量在篦齿腔室内耗散，达到降低泄漏的目的。但在静止和旋转件之间始终留有间隙，无法将泄漏量保持在一个很低的水平或者达到完全无泄漏的水平，对于流动特性的研究不利。

现有的一种接触式密封为石墨密封，通过石墨密封环与转盘的接触式摩擦达到密封的目的，密封效果好，但由于石墨封严件的结构强度有限，在安装和调试和试验过程中的震动，磕碰和撞击容易使石墨环断裂，影响封严效果，且石墨密封环造价昂贵。另一种接触式密封装置为刷式密封，与石墨密封类似，利用密集的柔性金属刷丝与转盘的摩擦达到密封的目的，但接触面摩擦系数高，旋转轮盘高速旋转时的摩擦热会使金属刷丝融化或者断裂，轻者影响密封性能，严重时会出现损坏高精测试仪器的事故。

因此，本领域技术人员致力于开发一种成本较低、便于安装和调整、工作可靠的聚四氟乙烯接触式密封装置，能够实现良好的密封效果，同时具有较高的密封强度。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种聚四氟乙烯接触式密封装置，具有结构简单、安装和调整方便、成本较低等特点，能够获得良好的密封效果，同时具有较高的密封强度，工作可靠且不易损坏。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种聚四氟乙烯接触式密封装置，包括静止轮盘、旋转轮盘、聚四氟乙烯密封环、固型钢圈及承力弹簧；

其中，静止轮盘与旋转轮盘同中心轴线安装，且静止轮盘与旋转轮盘相接触的一侧为密封面，其相远离的一侧为外侧面；静止轮盘的密封面上设置有沿周向延伸的密封槽，固型钢圈及聚四氟乙烯密封环依次设置于密封槽内，即固型钢圈设置于密封槽内侧，聚四氟乙烯设置于固型钢圈外侧而与旋转轮盘相接触；固型钢圈与聚四氟乙烯密封环之间通过紧固螺钉固定，且静止轮盘的外侧面上设置有沿密封槽周向均布的止转螺钉和弹簧压紧螺钉，通过止转螺钉实现固型钢圈与聚四氟乙烯密封环的周向固定；弹簧压紧螺钉尾部设置有直径比上端螺纹内径小的圆柱体，承力弹簧套接于弹簧压紧螺钉尾部的圆柱体上，通过弹簧压紧螺钉调节承力弹簧对固型钢圈的压紧力度。

本发明采用的接触式密封介质为聚四氟乙烯材质，具有耐高温、耐腐蚀、高韧性、摩擦系数低等特点，作为转静交界面的摩擦介质，能够大大降低摩擦力和摩擦损耗，并降低因密封介质破坏造成的试验事故和误差。聚四氟乙烯密封环与固型钢圈固定可以消除聚四氟乙烯材质刚性不足的缺点，保持聚四氟乙烯密封环在安装和工作过程中的形状，防止局部变形对安装和工作产生不利影响。承力弹簧作用于固型钢圈上能够避免直接作用于聚四氟乙烯密封环上产生受力不均匀而限制密封效果。采用承力弹簧这种柔性作用方式，使聚四氟乙烯密封环与转盘之间的摩擦力可调节，避免了采用刚性承力方式带来的调整难题。弹簧压紧螺钉尾部的圆柱体对承力弹簧起到导向作用，防止弹簧在压紧过程中发生歪斜和倒伏。通过止转螺钉的周向固定作用，避免固型钢圈和聚四氟乙烯密封环受旋转轮盘带动而可能产生的旋转位移对承力弹簧产生的不利影响。

优选的，所述静止轮盘的密封面上密封槽外侧设置有沿周向延伸的静止轮盘直通篦齿封严环，且旋转轮盘的密封面上设置有与静止轮盘直通篦齿封严环相适配的旋转轮盘直通篦齿封严环。通过静止轮盘直通篦齿封严环与旋转轮盘直通篦齿封严环的配合进一步增强了该装置的密封可靠性，同时改善了聚四氟乙烯密封环在高压条件下的工作环境，有效避免了高压使聚四氟乙烯密封环与刚性密封槽长期接触产生压痕和变形，提高了聚四氟乙烯密封环的使用寿命和可靠性。

优选的，所述紧固螺钉为沉头螺钉或内六角圆柱头螺钉。进一步的，所述紧固螺钉为内六角圆柱头螺钉时，承力弹簧的上端套接于弹簧压紧螺钉尾部的圆柱体上，其下端套接于内六角圆柱头螺钉的圆柱头上，这样能够对承力弹簧起到更好的导向作用。