[发明专利]一种耐高压差刷式密封装置

说明书

本申请属于航空发动机密封技术领域，涉及一种耐高压差刷式密封装置，包括刷丝，刷丝包括固定端与摩擦端，所述固定端沿周向固定在机匣挡板上，摩擦端自所述固定端沿机匣挡板径向延伸，并接触发动机转子跑道，刷丝与凹槽的侧壁具有间隙；凹槽的位于低压侧的侧壁设置有背板弹性环，背板弹性环与发动机转子同轴，且具有沿轴线方向的前端及后端，所述后端通过波簧固定在所述凹槽侧壁，所述前端延伸至接触所述刷丝，所述接触端位于所述刷丝的固定端及摩擦端之间。本申请通过背板弹性环提高了刷丝在受高压时的等效轴向刚度，对于封严压差具有“自适应”能力，能够很好地适应不同封严压差的使用需求，封严效果较好。

技术领域

本申请属于航空发动机密封技术领域，特别涉及一种耐高压差刷式密封装置。

背景技术

航空发动机转子与机匣形成的环腔分为高压腔与低压腔，两者之间需要通过密封，由于转子相对于机匣转动，因此，该处密封为动密封，一般采用篦齿密封或刷式密封。

刷式密封具有良好的密封性能，其泄漏量仅为同等工况条件下相同密封半径5直齿篦齿密封的一半甚至更低。因此，在高性能航空发动机及燃气轮机中优选刷式密封进行空气流路密封或者平衡轴向力。由于高推比航空发动机使用工况的封严压差较大，传统的刷式密封承压能力有限，如何提高刷式密封具有良好的耐压能力，同时保证良好的密封性能及刷式密封的使用寿命，在以往的设计中一直没有较好的解决办法。

目前，航空发动机使用的刷式密封一般通过采用增大刷丝直径(提高刷丝的刚度)及设置背板与刷丝束的间隙的设计(提供刷丝轴向变形空间)来增大刷式密封的承压能力，该种设计在一定程度上提高了刷式密封的耐压能力。但增大刷丝直径会使刷丝与跑道之间的摩擦力增大，增重刷丝磨损，降低刷式密封的寿命，设置背板与刷丝束的间隙的设计增加了刷式密封在低压差时的泄漏量，使刷式密封封严性能降低。

发明内容

为解决上述问题，本申请提供了一种耐高压差刷式密封装置，包括刷丝，刷丝包括固定端与摩擦端，所述固定端沿周向固定在机匣挡板上，摩擦端自所述固定端沿机匣挡板径向延伸，并接触发动机转子跑道，从而将机匣挡板与转子跑道形成的环腔分为高压侧与低压侧。

所述挡板具有朝向跑道的凹槽，所述刷丝一端固定在所述凹槽底部，另一端自所述凹槽的槽口凸出，并延伸至接触所述跑道，所述刷丝与凹槽的侧壁具有间隙；

所述凹槽的位于低压侧的侧壁设置有背板弹性环，所述背板弹性环与发动机转子同轴，且具有沿轴线方向的前端及后端，所述后端通过波簧固定在所述凹槽侧壁，所述前端延伸至接触所述刷丝，所述背板弹性环的接触所述刷丝的一端位于所述刷丝的固定端及摩擦端之间。

优选的是，所述机匣挡板包括前板及与前板固定连接的背板上段，前板与背板上段沿发动机转轴线方向前后对接，并将刷丝的固定端固定在两者之间，前板与背板上段靠近转子跑道的一端相互间的间距增大，以与所述刷丝形成间隙，所述背板上段靠近转子跑道的一端可拆卸连接有背板下段，波簧及背板弹性环固定在所述背板上段与背板下段之间。

优选的是，所述背板下段为L型结构，包括竖边与横边，背板下段的竖边固定在背板上段的外壁上，背板下段的横边位于背板上段的底边与转子跑道之间，且背板下段的横边与背板上段的底边与转子跑道之间均具有间隙。

优选的是，所述背板下段为槽口式结构，包括第一竖边、第二竖边及底边，背板下段的第一竖边固定在背板上段的外壁上，背板下段的底边位于背板上段的底边与转子跑道之间，且背板下段的底边与背板上段的底边与转子跑道之间均具有间隙，背板下段的第二竖边上具有通孔，所述背板弹性环的前端截面宽度小于后端截面宽度，所述背板弹性环的前端适于穿过所述通孔后接触所述刷丝，所述背板弹性环的后端受波簧的弹力而抵压在所述通孔外。

优选的是，所述背板弹性环上设置有耐磨涂层。

优选的是，所述转子跑道在接触刷丝的位置处设置有耐磨涂层。