[发明专利]一种用于航空发动机的石墨涨圈封严结构

说明书

本申请提供了一种用于航空发动机的石墨涨圈封严结构，所述石墨涨圈封严结构包括：主轴；外衬套；以及设置在主轴和外衬套之间的左端面跑道、右端面跑道、定距套及石墨涨圈，所述定距套和石墨涨圈径向上叠加设置且所述石墨涨圈位于所述定距套的外侧，所述石墨涨圈和定距套在轴向上位于所述左端面跑道和右端面跑道之间；其中，所述石墨涨圈面向左端面跑道和右端面跑道的两端面分别至少设有一轴向均匀槽，所述石墨涨圈面向外衬套的外端面设置两径向均匀槽，石墨涨圈的外端面两径向均匀槽之间设有径向延伸的引压孔，引压孔的外端设有连通两径向均匀槽的引压槽。通过石墨涨圈上设置的轴向和径向均压槽，可以减小石墨涨圈工作时的轴向和径向负荷。

技术领域

本申请属于航空发动机封严技术领域，特别涉及一种用于航空发动机的石墨涨圈封严结构。

背景技术

石墨涨圈密封常用于航空发动机及燃气轮机的主轴承腔转静子之间的密封，防止轴承腔内的滑油泄漏。

如图1所示为传统的石墨涨圈封严结构10，其主要由主密封环11、辅助密封环12、波簧13、左端面跑道14、右端面跑道15、定距套16、外衬套17及主轴18等组成。该石墨涨圈封严结构10利用波簧13将主密封环11、辅助密封环12分别压到左端面跑道14、右端面跑道15上形成接触式密封 (主密封)。主密封环11、辅助密封环12均为两个C型开口环，在工作时两环紧贴在外衬套17上形成辅助密封带，主密封环11、辅助密封环12与外衬套17为相对静止状态。由于石墨涨圈封严结构中的轴向力最终都施加到主密封环11上，一方面会导致整个结构不适用于封严压差较大的工况；另一方面，为保证主密封环11与外衬套17的相对静止，C型开口环的开口间隙较大，甚至需要增加辅助弹簧19，加工难度较大，如图2所示。

随着航空发动机及燃气轮机在极限工况的转速、封严压差、封严引气温度等的不断提高，对石墨涨圈密封提出了更高的要求。现有技术中的石墨涨圈结构复杂、零组件较多，加工难度较大，且密封环的受力较大，已无法适应高转速、高压差的使用工况。

发明内容

本申请的目的是提供了一种用于航空发动机的石墨涨圈封严结构，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。

本申请的技术方案是：一种用于航空发动机的石墨涨圈封严结构，所述石墨涨圈封严结构包括：

主轴；

外衬套；以及

设置在主轴和外衬套之间的左端面跑道、右端面跑道、定距套及石墨涨圈，所述定距套和石墨涨圈径向上叠加设置且所述石墨涨圈位于所述定距套的外侧，所述石墨涨圈和定距套在轴向上位于所述左端面跑道和右端面跑道之间；

其中，所述石墨涨圈面向左端面跑道和右端面跑道的两端面分别至少设有一轴向均匀槽，所述石墨涨圈面向外衬套的外端面设置两径向均匀槽，石墨涨圈的外端面两径向均匀槽之间设有径向延伸的引压孔，引压孔的外端设有连通两径向均匀槽的引压槽。

进一步的，所述左端面跑道、右端面跑道及外衬套采用导热材料制作。

进一步的，所述左端面跑道、右端面跑道及外衬套与所述石墨涨圈接触的平面进行表面强化处理。

进一步的，所述定距套的轴向长度比所述石墨涨圈的轴向长度长 0.1mm～0.2mm。

进一步的，所述石墨涨圈为C型开口环结构。

进一步的，所述石墨涨圈的开口大小满足如下：

在封严压差P为最小封严压差P_min时：

F_a≥μ₂*(F_弹+F_r)

M_a≤M_r