一种胀圈与密封刷组合式内燃波转子的制作方法

本发明属于航空发动机领域，特别是一种胀圈与密封刷组合式内燃波转子。

背景技术：

内燃波转子是一种新型的非定常燃烧装置，具有大幅度提高推进系统性能的潜在优势，但由于工作过程其主体部分波转子处于旋转状态，就使得泄漏问题成为其固有的技术障碍。而且其工作过程通常采用爆震或爆燃的快速增压燃烧模式，燃烧过程产生的压力非常高，格外凸显了泄漏的影响。资料表明上世纪60年代abb的内燃波转子项目被迫终止，其中泄漏的影响就是一个重要原因。

由上述分析可知，要开展内燃波转子相关技术研究，必须要解决其固有的泄漏问题。内燃波转子中存在的泄漏现象具有一定的特殊性，一方面高压气流会沿径向泄漏至周围环境，造成发动机整体性能的损失；另一方面会沿周向泄漏至相邻波转子通道，影响内燃波转子的工作稳定性。传统单一的密封方式一般只单方面考虑固定方向的密封，如专利“基于非定常燃烧具有增压功能的内燃波转子及工作方法”，专利号：zl201310018405.3，提出了一种基于非定常燃烧的内燃波转子结构及方法，该系统中在波转子端面与端盖之间设置了一级篦齿密封结构，可以部分抑制径向方向的泄漏。另外非接触密封在压差较大的环境下，难以实现较好的密封效果，而非接触密封虽然密封效果好，但存在摩擦阻力大、转子易卡死的特点，如活塞发动机所采用的活塞环密封等。

技术实现要素：

发明目的：基于现有技术的不足，本发明提供一种胀圈与密封刷组合式内燃波转子，用于解决内燃波转子端面与端盖处密封效果不佳且容易带来转子卡死不良后果的技术问题。

技术方案：

一种胀圈与密封刷组合式内燃波转子，包括波转子、端盖、外胀圈、内胀圈和密封刷；

所述波转子包括外筒、内筒和隔板三部分，外筒和内筒同轴且端面齐平，所述隔板沿波转子径向连接外筒和内筒，将外筒和内筒之间的区域划分成一个个波转子通道，且所述隔板的端部位于外筒和内筒端部的内侧；在波转子上与每个隔板所在位置相应的外筒的端部设置有缺口、内筒的端部设置有凹槽，上述缺口贯穿外筒的壁厚，上述凹槽的开口位于内筒的外侧壁面；所述外筒的外壁面上在靠近端部的位置设置有沿周向的外胀圈槽，且所述缺口从外筒的端部延伸至外胀圈槽内；

所述端盖为圆环状，内环边缘设置有一圈高于圆环面的内凸台，外环边缘设置有一圈高于圆环面的外凸台，且内凸台和外凸台位于圆环的同一侧，所述内凸台的外壁面与内筒的内壁面适配，所述内凸台的外壁面设置有沿周向的内胀圈槽，所述外凸台的内壁面与外筒的外壁面适配；

所述外胀圈和内胀圈均为带开口的圆环状，开口处设置有连接开口两端的连接装置；且外胀圈和内胀圈具有弹性，在自由状态下圆环开口张开，闭合状态下圆环开口封闭；

所述密封刷包括密封刷隔板，所述密封刷隔板的长度与隔板在波转子径向方向的长度相同，在密封刷隔板长度方向的两端分别设置有一个卡头，其中一个卡头与缺口适配，另一个卡头与凹槽适配；所述密封刷隔板的侧面沿长度方向设置有开口向外的八字形的弹性刷耳。密封刷通过卡头安装到波转子上，刷耳朝外与端盖的端面挤压和摩擦，外胀圈挤压于有卡槽的卡头与端盖的外凸台内壁面之间，内胀圈挤压于端盖的内凸台外壁面与内筒的内壁面之间，使得周向具有良好的密封。工作过程中，以胀圈为参照物，波转子和端盖的内外凸台相对于胀圈做旋转运动，摩擦范围发生在胀圈的厚度范围内，近似于胀圈所在的胀圈槽的槽宽范围内，而不是胀圈周向整体的平移所产生的摩擦，因此与传统胀圈密封相比，摩擦力大大减小。

进一步的，在本发明中，所述隔板沿波转子轴向的长度与两倍的密封刷隔板的长度之和等于外筒和内筒的长度。隔板与密封刷隔板组合起来与内筒和外筒长度相同，使得波转子端面齐平。

进一步的，在本发明中，密封刷的刷耳为两个圆弧状的刷瓣且自由状态时刷瓣的弧度大于90度。装配好后，刷耳与端盖接触摩擦使得周向具有良好的密封，且摩擦位置位于每个刷瓣的中部，摩擦力较小，刷耳不容易损。

进一步的，在本发明中，所述外胀圈和内胀圈在制作过程中满足在闭合状态下，外胀圈外径略小于外凸台的内壁面直径，内胀圈外径略小于内筒内壁面直径。

优选的，在本发明中，所述内胀圈的内侧设置有沿周向的内滑油槽，所述外胀圈外侧设置有沿周向的外滑油槽；所述端盖上设置有滑油通道，滑油通道上设置有相互连通的进油口和出油口，所述进油口设置于端盖的外凸台的外侧面，出油口设置于外凸台的内侧面和内凸台的外侧面。

进一步的，在本发明中，所述连接装置包括搭接板和连接销，所述搭接板具有相互适配的两端且分别设置于同一个开口的两端，搭接板上分别设置有通孔，所述连接销与通孔适配。

进一步的，在本发明中，为了确保密封有效，所述外胀圈和内胀圈均设置有同轴的2个，所述密封刷隔板上与缺口适配的卡头上设置有与2个外胀圈匹配的卡槽，所述内凸台上设置有2圈分别与2个内胀圈适配的内胀圈凹槽。

有益效果：

本发明与现有技术相比的优点如下：

1、同时解决了内燃波转子径向和周向的密封，密封效果更佳；

2、密封刷和内外胀圈采用弹性材料制作，可以容纳系统因热膨胀造成的形变，确保波转子不易卡死；

3、内外胀圈在工作过程相对于摩擦面做厚度范围的旋转运动，而不是传统胀圈密封沿周长范围内的平移运动，造成的摩擦损失大幅度减少；

4、密封刷的刷耳设计成对称的圆弧状，且摩擦位置位于圆弧的中部，摩擦阻力小，密封刷不容易损坏。

5、为解决上述问题，本发明提出一种胀圈与密封刷组合式内燃波转子密封方法，该方法，同时实现内燃波转子径向和周向的密封，且具有摩擦阻力小，高温环境工作转子不易卡死的优势。

6、燃波转子通道沿径向和周向泄漏问题，采用胀圈实现径向泄漏的密封，密封刷实现周向泄露的密封，切密封刷和胀圈具有弹性，可以容纳系统的热膨胀，转子不易卡死。

附图说明

图1为本发明的整体示意图；

图2为波转子示意图；

图3为端盖及其剖面示意图；

图4为外胀圈示意图；

图5为密封刷及其剖面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

本发明针对内燃波转子同时存在的径向和周向泄漏问题，提出一种胀圈与密封刷组合式的密封装置。

所述波转子包含内筒1b、外筒1a和隔板1c，所述隔板1c沿波转子1径向连接外筒1a和内筒1b，将外筒1a和内筒1b之间的区域划分成一个个波转子通道1d。每个隔板1c所在位置，沿径向在波转子外筒1a两端开有若干缺口7，缺口7贯穿外筒1a的壁厚，内筒1b两端相应位置开有等数量的凹槽8，上述凹槽8的开口位于内筒1b的外侧壁面，所述外筒1a的外壁面上在靠近端部的位置设置有沿周向的外胀圈槽9，且所述缺口7从外筒1a的端部延伸至外胀圈槽9内。

波转子1两端分别安装端盖2、3，其中一个为进口端、另一个为出口端盖，两者结构类似，只是各自的气流端口10开口角度不同。端盖2、3外侧设置有外凸台11，内侧设置有内凸台13，且内凸台13和外凸台11位于圆环的同一侧，所述内凸台13的外壁面与内筒1b的内壁面适配，所述内凸台13的外壁面设置有沿周向的内胀圈槽14，所述外凸台11的内壁面12与外筒1a的外壁面适配；

内外胀圈4、5为具有弹性耐磨性质的开口金属环，其闭合状态为圆环，此时开口处采用搭接板18搭接，搭接板18上还开有搭接孔19，搭接孔19配置有连接销，用于辅助安装。

密封刷6两端为卡头23结构，中间部分为密封刷隔板21，的长度与隔板1c在波转子1径向方向的长度相同，密封刷6其中一端卡头23上开有卡槽20，用于和外胀圈4配合。所述密封刷隔板21的侧面沿长度方向设置有开口向外的八字形的弹性刷耳22，刷耳22断面为对称的圆弧状的刷瓣，圆弧角度大于90°，工作过程圆弧中部与进出口端盖2、3接触摩擦。

安装过程首先将密封刷6的刷耳22朝向波转子外部，将没有开卡槽20的卡头23经过外筒1a缺口7插入内筒1b的凹槽8内，此时开有卡槽20的卡头23恰好卡在外筒1a的缺口7内，密封刷6安装完成后，将外胀圈5安装在外胀圈凹槽9内，用力挤压外胀圈5，使其处于闭合状态，并利用连接销插入搭接板18上的搭接孔19，使撤去外力后外胀圈5处于闭合状态，同时采用类似方法将内胀圈4安装在内胀圈凹槽14内。需要注意的是，外胀圈4和内胀圈5在制作过程要满足在闭合状态下，外胀圈4外径要略小于端盖外凸台11的内壁面直径，内胀圈5外径要略小于内筒1b内壁面直径，这样可以确保工作过程中初始状态时外胀圈4和内胀圈5因具有弹性而处于一定的张开状态，可以紧密和摩擦面配合，起到密封作用，当系统受热波转子发生热膨胀时，外胀圈4、内胀圈5可以收紧以容纳热变形，但不至于过紧而将波转子不易卡死。最后将端盖2、3分别安装在波转子1两端，使端盖2、3紧贴密封刷6的刷耳22。波转子工作过程波转子通道1d内发生燃烧过程，波转子在燃烧过程中被加热，产生热膨胀，刷耳22变形以容纳热变形。工作过程定时向端盖2、3内的滑油通道15滴注滑油，滑油通道15将滑油输运到外胀圈5的外滑油槽17和内胀圈4的内滑油槽16内，对外胀圈5和内胀圈4进行冷却和润滑。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。