一种螺旋型多段组合式封严篦齿的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于旋转密封装置，特别涉及了一种避免篦齿封严结构介质泄露的装置，特别应用于航空发动机、燃气轮机和汽轮机领域。
【背景技术】
[0002]在各类工业装置中，封严篦齿作为重要的密封元件得到了非常广泛的应用，其密封性能也极大的影响着设备性能的发挥。
[0003]篦齿封严是燃气轮机广泛使用的一种有效的、长寿命的非接触式密封结构、如压气机叶片和涡轮叶片的顶部、流路系统中的冷却、燃气隔离、轴承腔滑油密封系统中的油气隔离等。篦齿密封对燃气轮机的性能、可靠性、寿命和维护具有重大影响，由于密封问题导致发动机故障和事故的情况时有发生，随着燃气轮机性能的提高，循环参数增高及转子转速加大使密封条件日趋恶劣，密封导致的问题日益突出。
[0004]现有燃气轮机轴承腔封严通常采用篦齿封严的动密封装置，一侧是旋转轴上加工有V型篦齿，一侧是采用涂层或采用蜂窝结构的静止配合件。随着发动机涡轮前温度的提高，热端部件冷却和轴承腔密封对压气机引气量的需求越来越大，越来越多的经过多级压气机压缩的高压空气用于冷却和密封，严重影响了发动机的单位推力和耗油率等整机性能。同时，在高转速下，高的引气量也会降低压缩系统的稳定裕度，进而降低整机的过渡态性能。
【发明内容】
[0005]针为了解决上述问题，本发明提出一种可在各转速阶段提高密封效果同时降低对压气机出口引气量的需求的螺旋型多段组合式封严篦齿。
[0006]本发明采用的技术方案为一种螺旋型多段组合式封严篦齿，包括带普通篦齿的旋转轴、静止环面，所述普通篦齿的左右两侧分别设置有左段螺旋型篦齿、右段螺旋型篦齿，所述左段螺旋型篦齿、右段螺旋型篦齿的旋向相反，所述静止环面紧靠住普通篦齿、左段螺旋型篦齿、右段螺旋型篦齿而形成密封面。
[0007]进一步的是，所述左段螺旋型篦齿、右段螺旋型篦齿的高度与普通篦齿高度一样。
[0008]本发明的优点在于:本发明通过将传统的封严篦齿优化为螺旋型多段组合式封严篦齿，可在各转速阶段提高密封效果，同时降低对压气机出口引气量的需求。而压气机的引气量降低后，可以提高整机性能，降低发动机的耗油率，在载油量相同的情况下，可以增加飞机的作战半径，并降低涡轮进口温度，从而延长涡轮的使用寿命，延长发动机的大修及报废周期，达到降低成本，提升飞机战斗力的目的。在高转速下，低的引气量也会提高压缩系统的稳定裕度，进而改善整机的过渡态性能，同时增加发动机操控的安全性，因此具有较大的军事应用价值。
【附图说明】
[0009]图1是一种传统技术封严篦齿的结构示意图；
[0010]图2是本发明的结构示意图；
[0011]图3是实施例中旋转轴的三维结构示意图；
[0012]图4是蜗轮-蜗杆配合传动示意图；
[0013]图5是实施例中右段螺旋型篦齿的结构示意图。
[0014]图中所示:1-旋转轴、2-高压空气腔、3-静止环面、4-普通篦齿、5-滑油腔、6_左段螺旋型篦齿，7-右段螺旋型篦齿。
【具体实施方式】
[0015]下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。
[0016]其中图1是一种传统技术封严篦齿的结构示意图，旋转轴I上加工有普通篦齿4，与静止环面3共同构成密封面，用以隔绝高压空气腔2和滑油腔5。
[0017]如图2所示，本发明提供一种螺旋型多段组合式封严篦齿结构，包括带普通篦齿4的旋转轴1、静止环面3，所述普通篦齿4的左右两侧分别设置有左段螺旋型篦齿6、右段螺旋型篦齿7，所述左段螺旋型篦齿6、右段螺旋型篦齿7的旋向相反，所述静止环面3紧靠住左段螺旋型篦齿6、右段螺旋型篦齿7、普通篦齿4而形成密封面。若普通篦齿4、左段螺旋型篦齿6、右段螺旋型篦齿7的总个数为N个，则左段螺旋型篦齿6、右段螺旋型篦齿7的个数最大可以均为(N-1)/2个，且可理解为将原封严表面N个普通篦齿4中的左右两边I?(N-1)/2个篦齿用旋向相反的左段螺旋型篦齿6、右段螺旋型篦齿7代替，中间仍保留传统无螺旋(I?N-2)个普通篦齿4。所述左段螺旋型篦齿6、右段螺旋型篦齿7可以与旋转轴I 一体化加工，也可以采用其他连接方式固定。
[0018]本发明的一种螺旋型多段组合式封严篦齿是在原有篦齿基础上增加了螺旋型篦齿，采用蜗轮-蜗杆配合传动中的蜗杆的造型，如图3所示，可在各转速阶轮-蜗杆配合传动示意图，蜗杆在沿自身轴线的转动过程中会产生对蜗轮的推动力。
[0019]其中左段螺旋型篦齿6、右段螺旋型篦齿7的旋向根据旋转轴I的转向来选定，以保证左段螺旋型篦齿6在跟随旋转轴I转动过程中，对左边的介质有自右向左的推动力；右段螺旋型篦齿7在跟随旋转轴I转动过程中，对右边的介质有自左向右的推动力，同时中间的普通篦齿4起隔绝两边介质的作用，作为一种非接触式动密封手段，最大化的实现了左腔和右腔的隔绝、密封。而左段螺旋型篦齿6、右段螺旋型篦齿7的螺距P、螺旋角A和根部厚度tl、顶部厚度t2根据旋转轴I的转速和当地半径以及封严压力的需求来选定。
[0020]优选的实施方式为，所述左段螺旋型篦齿6、右段螺旋型篦齿7的高度与普通篦齿高度一样。这样可以保证与静止环面3形成密封面的密封效果。
[0021]本发明的优点在于:本发明在结构改变甚小的情况下，将传统的封严篦齿优化为螺旋型多段组合式封严篦齿，可在各转速阶段提高密封效果，同时降低对压气机出口引气量的需求。而压气机的引气量降低后，可以提高整机性能，降低发动机的耗油率，在载油量相同的情况下，可以增加飞机的作战半径，并降低涡轮进口温度，从而延长涡轮的使用寿命，延长发动机的大修及报废周期，达到降低成本，提升飞机战斗力的目的。在高转速下，低的引气量也会提高压缩系统的稳定裕度，进而改善整机的过渡态性能，同时增加发动机操控的安全性，因此具有较大的军事应用价值。
【主权项】
1.一种螺旋型多段组合式封严篦齿，包括带普通篦齿(4)的旋转轴(I)、静止环面(3)，其特征在于:所述普通篦齿(4)的左右两侧分别设置有左段螺旋型篦齿(6)、右段螺旋型篦齿(7)，所述左段螺旋型篦齿￠)、右段螺旋型篦齿(7)的旋向相反，所述静止环面(3)紧靠住左段螺旋型篦齿(6)、右段螺旋型篦齿(7)、普通篦齿(4)而形成密封面。2.根据权利要求1所述的一种螺旋型多段组合式封严篦齿，其特征在于:所述左段螺旋型篦齿(6)、右段螺旋型篦齿(7)的高度与普通篦齿(4)高度一样。
【专利摘要】本发明属于旋转密封装置，特别涉及了一种避免篦齿封严结构介质泄露的装置，特别应用于航空发动机、燃气轮机和汽轮机领域。本发明提出一种可在各转速阶段提高密封效果同时降低对压气机出口引气量的需求的螺旋型多段组合式封严篦齿，包括带普通篦齿的旋转轴、静止环面，所述普通篦齿的左右两侧分别设置有左段螺旋型篦齿、右段螺旋型篦齿，所述左段螺旋型篦齿、右段螺旋型篦齿的旋向相反，所述静止环面紧靠住普通篦齿、左段螺旋型篦齿、右段螺旋型篦齿而形成密封面。本发明的有益效果是通过将传统的封严篦齿优化为螺旋型多段组合式封严篦齿，可在各转速阶段提高密封效果，同时降低对压气机出口引气量的需求。
【IPC分类】F01D11/00
【公开号】CN104929700
【申请号】CN201510306397
【发明人】赵军
【申请人】赵军
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年6月5日