[发明专利]渐开线型指尖密封结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种密封结构，尤其是关于一种燃气涡轮发动机内用于控制二次流泄漏的指尖密封结构。

背景技术

目前，在燃气涡轮发动机中，目前广泛采用了三种结构的封严形式：篦齿式密封，圆周密封和端面密封。这三种结构各自存在着一定的缺陷：篦齿密封虽然结构简单，但是封严性能较差。篦齿密封不能适应转子的离心或热膨胀，因此在设计时必须保持转、静子之间足够的间隙，这样就降低了封严性能，泄漏流中夹杂污染，需辅助机构减小滑油泄漏。圆周密封的耐压能力和耐温能力相对较低，其耐久性也不能满足长寿命的要求，在民用航空发动机中很少采用。端面密封的尺寸、重量大，难于装配，适应转子轴向位移小，使用时常受到空间结构的限制。

另外，刷式密封虽然部分解决了篦齿封严性能较差的问题，但刷式密封的工艺复杂、加工成本较高，不适用于直径较小的密封结构。

指尖密封是近年发展起来的一项新技术。它与刷式密封结构类似，采用一系列的金属箔片来代替刷丝，达到了提高封严性能，降低加工成本的目的。指尖密封根据指身型线的不同可以分为对数螺旋线，圆弧线等各种结构形式。国外已有部分相关专利。国内公开了一种流体静压型指尖密封结构的发明专利(申请号200610010500.9)。该结构相对较复杂，由前衬环、前隔环、高压指尖环、低压指尖环、后隔环和后衬环六部分组成。其中低压指尖环为一个“L”形薄壁结构，在其对应的转子上加工有气动升力槽。工作时依靠气动力使指尖环与转子脱离接触并保持较小的间隙。由于该结构是一种非接触式密封结构，发热量小，所以能够适应很高的使用温度与密封线速度。但低压指尖环的“L”形薄壁结构加工精度要求很高，且极易变形，因此在制造大尺寸密封结构时很难保证精度要求，所制成的产品经常存在封严性能欠佳的问题。再加上该结构只能采用单件生产，效率低，生产成本较高，限制了应用推广。此外，在其对应的转子上加工有气动升力槽的工艺也较复杂，进一步增加了生产成本。

发明内容

本发明的目的：为了解决现有技术指尖密封结构封严性能欠佳、加工复杂、生产成本较高的问题，本发明提供了一种封严性好、加工方便、生产成本较低的渐开线型指尖密封结构。

本发明的技术方案：一种渐开线型指尖密封装置，其由前挡板、后挡板和设置在二者之间的若干层指尖片组成，其中所述指尖片从其内径处开有渐开线型排列的指身，所述两个相邻指身之间构成密封靴，且相邻两个指尖片之间的指身相互错开。

后挡板临近渐开线型指尖密封装置安装的转子传动轴处设有篦齿环。

每层指身的缝隙正好位于相邻指尖片指身的正中位置。

所述指身的渐开线基圆直径小于密封直径。

所述指尖片上设有若干对装配孔，且相邻指尖片之间成对的装配孔交错排列。

所述指尖片由金属或C/C复合材料制成。

各指身尺寸和线型均相等，且强度一致。

所述前挡板和后挡板均为环形的板状结构。

所述前挡板、后挡板和指尖片采用铆钉铆接或焊接方式连接。

本发明的有益效果：本发明渐开线型指尖密封结构通过渐开线型指身的设计，具有等强度特性，且沿径向弯曲，从而可适应轴的振动以及转子和密封装置由于离心力和热变形产生的相对位移和较大的转子轴向位移。而且相连指尖片之间的指身相互错开，指尖密封能够在整个寿命周期中保持与转子之间的微小间隙，从而达到提高封严性能，减小泄漏的目的。而且通过在后挡板设置篦齿环结构，从而综合指尖密封和篦齿密封的优点，进一步提高了装置的封严性。本发明能够在刷式密封的基础上再提高20％～50％的封严性能，同时降低加工成本约50％，从而为燃气涡轮发动机提供一种能够在高温、高速条件下长期使用、并具有优良封严性能，低成本的密封装置。本发明结构简单，仅有前挡板、指尖片和后挡板三部分组成，具有加工工艺简单，成本低，适合制造各种尺寸的密封装置，满足大批量生产要求的特点。此外，本发明渐开线型指尖密封结构不再需要在转子上加工气动升力槽，因此进一步降低了生产成本，具有较大的应用价值。

附图说明

图1是本发明渐开线型指尖密封装置第一实施方式的结构示意图；

图2是图1中指尖片3的正视图；

图3是图2的局部放大图；

图4是本发明渐开线型指尖密封装置第二实施方式的结构示意图；

其中，1-前挡板、2-后挡板、3-多层指尖片、4-指身、5-密封靴、6-装配孔、7-篦齿环。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明：