航空发动机封严装置和航空发动机的制作方法

1.本实用新型涉及封严技术领域，尤其涉及一种航空发动机封严装置和航空发动机。


背景技术：

2.在航空发动机领域内，航空发动机转子的转速很高，保证发动机转子正常稳定的运行具有重大的意义，发动机转子轴承的润滑以及轴承腔的密封决定着航空发动机的正常运行。
3.目前，发动机轴承腔的封严需要通过复杂的引气结构，以保证轴承腔的内部与外部环境之间具有一定大小的压差，从而保证滑油不泄漏。但是，采用发动机引气用于封严，会降低发动机的工作效率，还需要设计复杂的流路系统以及通风系统，增加了发动机的复杂性。而且，相关技术中利用篦齿封严结构对轴承进行封严时，需要在发动机整个转速过程中进行引气，对于辅助密封装置的依赖性太高。
4.需要说明的是，公开于本实用新型背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

5.本实用新型实施例提供一种航空发动机封严装置和航空发动机，有利于改善封严效果。
6.根据本实用新型的第一方面，提供一种航空发动机封严装置，包括封严环，封严环设有与封严环的内部空腔连通的通风孔，封严环的外表面设有沿周向布置且沿远离封严环的方向延伸的第一凸台和第二凸台，第一凸台和第二凸台分别设置在通风孔的两侧。
7.在一些实施例中，第一凸台的周向侧面设有第一螺纹，第二凸台的周向侧面设有第二螺纹。
8.在一些实施例中，第一螺纹的旋向和第二螺纹的旋向相反。
9.在一些实施例中，封严环的外表面设有至少两个间隔布置的第一凸台，至少两个第一凸台的周向侧面均设有第一螺纹，且至少两个第一凸台上的第一螺纹的旋向相同。
10.在一些实施例中，封严环的外表面设有至少两个间隔布置的第二凸台，至少两个第二凸台的周向侧面均设有第二螺纹，且至少两个第二凸台上的第二螺纹的旋向相同。
11.在一些实施例中，封严环设有至少两个通风孔，至少两个通风孔沿封严环的周向均匀布置。
12.根据本实用新型的第二方面，提供一种叶轮机械，包括上述的航空发动机封严装置。
13.在一些实施例中，叶轮机械还包括转轴、静子部件和轴承腔，封严环套装在转轴的外周，静子部件包括封严部，封严部与第一凸台和第二凸台相互配合以对轴承腔实现封严。
14.在一些实施例中，静子部件包括第一封严部和第二封严部，第一封严部与第一凸台配合，第二封严部与第二凸台配合。
15.在一些实施例中，第一凸台和第二凸台中靠近轴承腔的一个上所设置的螺纹的螺旋方向与流出轴承腔的流体的流动方向相反。
16.根据本实用新型的第三方面，提供一种航空发动机，包括上述的叶轮机械。
17.基于上述技术方案，本实用新型实施例中的封严环具有内部空腔，封严环设有与内部空腔连通的通风孔，通风孔的两侧分别设有第一凸台和第二凸台，第一凸台和第二凸台分别与待封严处的壁面相互配合实现封严目的，而通风孔的设置则可以通入外界大气形成具有一定封严压力的封严气体，增强密封效果，防止流体泄漏。
附图说明
18.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本技术的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
19.图1为本实用新型航空发动机封严装置一个实施例的结构示意图。
20.图2a和图2b分别为图1中标号a和标号b所示部分的局部放大图。
21.图3为采用本实用新型航空发动机封严装置后的压力变化图。
22.图4为本实用新型航空发动机封严装置一个实施例与静子部件配合的结构示意图。
23.图5为本实用新型航空发动机一个实施例的部分结构示意图。
24.图中：
25.1、中介机匣；2、压气机；3、燃烧室；4、涡轮；5、级间机匣；6、转轴；7、轴承腔；10、封严环；11、通风孔；12、第一凸台；13、第二凸台；14、第一螺纹；15、第二螺纹；21、第一封严部；22、第二封严部；23、耐磨层。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
28.如图1所示，在本实用新型提供的航空发动机封严装置的一些实施例中，该封严装置包括封严环10，封严环10设有与封严环10的内部空腔连通的通风孔11，封严环10的外表面设有沿周向布置且沿远离封严环10的方向延伸的第一凸台12和第二凸台13，第一凸台12和第二凸台13分别设置在通风孔11的两侧。
29.在上述实施例中，封严环10是空心的环状结构，封严环10具有内部空腔，该空腔形成贯通的流道，封严环10设有与内部空腔连通的通风孔11，通风孔11的两侧分别设有第一凸台12和第二凸台13，第一凸台12和第二凸台13分别与待封严处的壁面相互配合实现封严目的，而通风孔11的设置则可以允许通入外界大气形成具有一定封严压力的封严气体，增强密封效果，防止流体泄漏。
30.比如，利用上述实施例中的封严装置对航空发动机的轴承腔进行封严时，封严环10可以套装在发动机的转轴上，转轴的内部空腔与大气连通，在发动机的转速达到预设转速时，大气可以通过通风孔11进入轴承腔，对轴承腔形成密封，有效防止轴承腔内的滑油发生泄漏，提高密封效果。
31.在上述实施例中，第一凸台12和第二凸台13可以形成篦齿密封，实现封严效果。比如，第一凸台12和第二凸台13可以与发动机中的静子部件的壁面相互配合，实现封严目的。
32.在一些实施例中，第一凸台12的周向侧面设有第一螺纹14，第二凸台13的周向侧面设有第二螺纹15。
33.通过在第一凸台12的周向侧面设置第一螺纹14，在第二凸台13的周向侧面设置第二螺纹15，可以在第一凸台12和第二凸台13的周向侧面形成更多更密的密封齿，相比第一凸台12和第二凸台13的周向侧面为光滑的或者只设有一个尖齿的方案来说，本实用新型实施例中的螺纹可以形成曲曲折折的小腔室，每个凸台本身就可以具有迷宫密封的作用，从而进一步增大滑油泄漏的阻力，增强密封效果。
34.通过在第一凸台12上设置第一螺纹14，在第二凸台13上设置第二螺纹15，提高了封严密封效果，可以降低对压气机出口引起量的需求，甚至取消从压气机出口引气，从而大大提升整机性能，降低整机耗油率。
35.如图2a和图2b所示，在一些实施例中，第一螺纹14的旋向和第二螺纹15的旋向相反。这样设置可以使封严装置具有一定的抽气效应，通过自身的螺纹产生的动压效应抽吸大气，代替压气机引气，提高压气机做功能力，进而提升整机性能。
36.在一些实施例中，封严环10的外表面设有至少两个间隔布置的第一凸台12，至少两个第一凸台12的周向侧面均设有第一螺纹14，且至少两个第一凸台12上的第一螺纹14的旋向相同。
37.通过设置多个第一凸台12，多个第一凸台12本身形成第一道篦齿密封，每个第一凸台12上螺旋的第一螺纹14又可以形成第二道篦齿密封，因此可以大大增强封严效果。
38.在一些实施例中，封严环10的外表面设有至少两个间隔布置的第二凸台13，至少两个第二凸台13的周向侧面均设有第二螺纹15，且至少两个第二凸台13上的第二螺纹15的旋向相同。
39.通过设置多个第二凸台13，多个第二凸台13本身形成第一道篦齿密封，每个第二凸台13上螺旋的第二螺纹15又可以形成第二道篦齿密封，因此可以大大增强封严效果。
40.多个第一凸台12上的第一螺纹14的旋向均相同，多个第二凸台13上的第二螺纹15的旋向均相同，可以保持通风孔11两侧各螺纹的旋向的一致性。
41.在一些实施例中，封严环10设有至少两个通风孔11，至少两个通风孔11沿封严环10的周向均匀布置。通过设置多个通风孔11，可以增大进气量，从而提高封严气量，提高封严压力和封严效果。至少两个通风孔11沿封严环10的周向均匀布置，可以使封严气体在周
向上形成均匀的封严压力，提升封严效果。
42.基于上述的航空发动机封严装置，本实用新型还提出一种航空发动机，该航空发动机包括上述的航空发动机封严装置。
43.如图5所示，在一些实施例中，航空发动机还包括转轴6、静子部件和轴承腔7，封严环10套装在转轴6的外周，静子部件包括封严部，封严部与第一凸台12和第二凸台13相互配合以对轴承腔7实现封严。
44.转轴6可以为高压转子轴，也可以为低压转子轴。封严环10随转轴6一起转动，在转动过程中，通风孔11具有抽吸作用，大气进入通风孔11形成封严气体，实现封严目的。
45.如图4所示，在一些实施例中，静子部件包括第一封严部21和第二封严部22，第一封严部21与第一凸台12配合，第二封严部22与第二凸台13配合。第一凸台12和第二凸台13分别与不同的封严部相互配合，可以提高各自的封严效果。
46.在一些实施例中，第一凸台12和第二凸台13中靠近轴承腔7的一个上所设置的螺纹的螺旋方向与流出轴承腔7的流体的流动方向相反。这样设置的好处是，靠近轴承腔7的凸台可以通过其上所设置的螺纹形成的动压效应反向推动轴承腔7内的滑油，使滑油无法流出，从而实现对滑油的密封效果，实现封严目的，降低滑油消耗。
47.如图5所示，航空发动机包括中介机匣1、压气机2、燃烧室3、涡轮4、级间机匣5和转轴6，中介机匣1与转轴6之间通过轴承连接，中介机匣1与压气机2之间形成轴承腔7，级间机匣5与转轴6之间通过另一轴承连接，级间机匣5与涡轮4之间形成另一轴承腔7。
48.对于左侧的轴承腔7，位于右侧的靠近该轴承腔7的第二凸台13上所设置的第二螺纹15的旋向与流出该轴承腔7的流体的流动方向相反。而位于左侧的远离该轴承腔7的第一凸台12上所设置的第一螺纹14的旋向则与流出该轴承腔7的流体的流动方向相同。
49.对于右侧的轴承腔7，位于左侧的靠近该轴承腔7的第一凸台12上所设置的第一螺纹14的旋向与流出该轴承腔7的流体的流动方向相反。而位于右侧的远离该轴承腔7的第二凸台13上所设置的第二螺纹15的旋向则与流出该轴承腔7的流体的流动方向相同。
50.在一些实施例中，静子部件设有耐磨层23，比如，第一封严部21的与第一螺纹14配合的位置和第二封严部22的与第二螺纹15配合的位置均设有耐磨层23，可以提高封严部的抗磨损能力，延长封严部的使用寿命。
51.在本实用新型封严装置一个实施例中，通过对普通篦齿密封进行改造，在具有一定厚度和宽度的第一凸台12和第二凸台13上分别设置螺旋的第一螺纹14和第二螺纹15，而且第一螺纹14和第二螺纹15的旋向相反。在封严环10具有一定转速的情况下，左旋螺纹和右旋螺纹会具有一定的抽气效应，如图3所示，此时通风孔11处的压力最小，形成负压区，可以抽入大气的气体从而具有一定的气封作用，使得轴承腔中润滑油更加难以流出，密封效果更好。当封严环10的转速足够高时，通风孔11处形成一个类似抽气泵的结构，在螺旋篦齿凸台处形成具有一定压力的气封气体，轴承腔里面的润滑油无法流出。通过设置旋向相反的螺纹，可以替代从压缩机引气，提高发动机在运行过程中的工作效率。
52.具体来说，若第一螺纹14和第二螺纹15的旋向相同，螺旋密封只有在转轴6旋转到一定的转速之后才会具有较好的密封作用，在发动机停车阶段和起动阶段螺旋密封不具有较好的密封性。而将第一螺纹14和第二螺纹15的旋向设置为相反，当转轴6到达一定转速时，螺纹会产生动压效应反向推动轴承腔里面的润滑油，使得润滑油不流出，从而保持封严
的效果；而且对于转速较低的情况，只有螺旋密封时，封严效果会稍差，在本实用新型实施例中，封严环10上还设有通风孔11，当转速较低时，可以从通风孔11对轴承腔里面供入具有一定封严压力的封严气体，形成封严效果，同时多个凸台还具有篦齿密封作用。
53.上述各个实施例中航空发动机封严装置所具有的积极技术效果同样适用于航空发动机，这里不再赘述。
54.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：在不脱离本实用新型原理的前提下，依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，这些修改和等同替换均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。