[发明专利]篦齿和浮环组合密封结构

说明书

本发明公开一种密封组件，用于轴承腔内润滑油的密封，旋转轴通过设置在轴承腔内的轴承支撑在安装座上，所述密封组件包括：篦齿环，所述篦齿环套在所述旋转轴上，在所述篦齿环的径向外表面上设置有多个篦齿；浮环，所述浮环在径向上设置在所述安装座与所述篦齿环之间，所述浮环的径向内表面与在所述篦齿环的径向外表面上设置的多个篦齿径向地相对。本发明的篦齿环和浮环密封组件涉及航空发动机密封动力学领域，用于航空发动机轴承腔润滑油的高效密封。该结构包括篦齿环和浮环。篦齿环布置在旋转轴上，径向对应静止的浮环，结合了篦齿密封和浮环密封的优点，可以大大提高密封效率，减少润滑油泄漏量。

技术领域

本发明涉及一种适用于航空发动机轴承腔的密封结构。该结构是由篦齿密封和浮环密封组成的新型密封结构，能够满足现代高性能航空发动机对轴承腔内润滑油的密封要求。

背景技术

对于现代高性能航空发动机来说，为了追求更高的推重比和热效率，降低耗油率，控制污染物排放并提高工作寿命，需要不断突破密封技术。研究表明，密封泄漏量每减少1％，可使发动机推力增加1％，耗油率降低0.1％。篦齿密封作为一种传统的密封结构，广泛应用到各型号发动机上。篦齿密封属于非接触密封，利用密封间隙的突扩和突缩增加流阻来阻隔流体泄漏。同时，用来密封液体时，间隙内的液体在高速旋转轴的离心力作用下，可形成一道屏障，从而进一步提升密封效果。篦齿密封的优点是结构简单，性能可靠；其缺点是发动机起停过程中容易发生碰磨，使密封间隙增大进而导致泄漏量大。

与篦齿密封相比，浮环密封的密封间隙相对较小，如果旋转轴和浮环相碰时，浮环可上下浮动而不会磨损，因而密封效果较好，且不会在工作中碰磨使工作间隙加大。发动机正常工作状态时，浮环密封性能可靠，不会出现问题。但是，当发动机停车后，如果润滑油没有全部抽回，而在密封间隙内积存时，就会在高温作用下结焦形成积炭，卡在浮环与旋转轴之间，使浮环不能浮动，在轴的磨损作用下形成大的间隙，引起润滑油量消耗增大进而导致密封失效。

本发明提出篦齿环和浮环密封组件，分别克服了篦齿密封和浮环密封各自的缺点，同时将两者的优点集于一身，整体结构比较简单，加工难度与传统的密封结构无异，但是密封性能却得到大幅提升，具有广泛的应用前景。

发明内容

本发明提出了一种用于航空发动机轴承腔润滑油密封的密封组件，其包括：篦齿环、浮环，二者共同组成一个组合密封单元体，其主要特征是：篦齿环与浮环配对使用，篦齿环与浮环间隙δ按浮环密封结构设计，篦齿环齿顶宽约为传统篦齿环齿顶宽度的2～3倍，使间隙内形成流体膜，同时浮环可以在篦齿环上浮动，充分发挥浮环的作用，保证密封性能和运行可靠性。另一方面，在离心力的作用下，润滑油可以沿篦齿环甩出，以在间隙内形成径向油膜，这进一步加强了密封性能。发动机停车后，润滑油可以流到齿腔内，防止形成积炭并导致磨损，增强了密封结构的寿命。

本发明提出了一种密封组件，用于轴承腔内润滑油的密封，旋转轴通过设置在轴承腔内的轴承支撑在安装座上，密封组件包括：

篦齿环，篦齿环套在旋转轴上，在篦齿环的径向外表面上设置有多个篦齿；

浮环，浮环在径向上设置在安装座与篦齿环之间，浮环的径向内表面与在篦齿环的径向外表面上设置的多个篦齿径向地相对。

根据本发明的密封组件，其中篦齿环与旋转轴一起旋转。

根据本发明的密封组件，其中在篦齿环与浮环之间形成的径向密封间隙在0.02至0.1mm之间。

根据本发明的密封组件，其中篦齿环的多个篦齿的齿高是相等的。

根据本发明的密封组件，其中篦齿环的多个篦齿的齿高呈阶梯状分布。

根据本发明的密封组件，其中在篦齿环的多个篦齿之间形成的篦齿环齿腔的大小是相等的。

根据本发明的密封组件，其中在篦齿环的多个篦齿之间形成的篦齿环齿腔的大小呈阶梯状分布。