可调叶片密封结构的制作方法

[0001]
本发明涉及航空发动机和燃气轮机叶片技术领域，尤其涉及一种可调叶片密封结构。


背景技术：

[0002]
航空发动机和燃气轮机压气机为了保证部分负荷下的高效率并防止压气机发生喘振，进口导叶及前几级静叶多设计为角度可调结构，可调叶片角度随进口折合转速变化，在叶片角度调节过程中，保证叶片灵活旋转的同时具备良好的密封性，是结构设计的关键。
[0003]
目前的可调叶片的密封多采用胶圈密封、小间隙配合密封或密封垫组件密封。胶圈密封所用的胶圈为易损件，需定期更换，使用成本高，维修性差；小间隙配合对零件加工精度要求高，加工成本高，密封效果差；密封垫组件密封采用多个随动密封垫和多个限位密封垫，使用零件多，安装结构复杂。


技术实现要素：

[0004]
(一)要解决的技术问题
[0005]
为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种可调叶片密封结构，保证叶片旋转灵活的同时具备良好的密封性，结构简单，零件加工成本低，密封效果好，使用寿命长。
[0006]
(二)技术方案
[0007]
本发明提供一种可调叶片密封结构，包括：压气机机匣1，在所述压气机机匣1进口处开设有三级阶梯圆柱孔，沿可调叶片2从外向内安装于压气机机匣1的方向，所述压气机机匣1依次开设构成所述三级阶梯圆柱孔的第一级阶梯圆柱孔、第二级阶梯圆柱孔和第三级阶梯圆柱孔；可调叶片2，安装于所述三级阶梯圆柱孔内；法兰式垫圈3，所述法兰式垫圈3为单翻边垫圈结构，安装于所述第三级阶梯圆柱孔的内壁圆环面11和所述第二级阶梯圆柱孔的下部分侧壁圆柱面121上；玻璃基衬套4，所述玻璃基衬套4为单翻边衬套结构，安装于所述第一级阶梯圆柱孔的内壁圆环面13和所述第二级阶梯圆柱孔的上部分侧壁圆柱面122上；可调厚度垫片5，用于压紧所述法兰式垫圈3和所述玻璃基衬套4。
[0008]
进一步地，所述法兰式垫圈3包括垫圈本体和上翻边垫圈31，所述上翻边垫圈31沿所述垫圈本体的内孔侧向外延伸并具有翻边结构。
[0009]
进一步地，所述玻璃基衬套4包括衬套本体和下翻边衬套41，所述下翻边衬套41沿所述衬套本体的内孔侧向外延伸并具有翻边结构。
[0010]
进一步地，沿所述可调叶片2的旋转中心轴且远离所述压气机机匣1进口的方向，所述可调叶片2的叶片顶端依次设有圆柱平台21、密封圆筒22及螺纹23，所述圆柱平台21的上表面通过所述法兰式垫圈3与所述第三级阶梯圆柱孔的内壁圆环面配合。
[0011]
进一步地，所述密封圆筒22的外侧圆环面通过所述法兰式垫圈3和所述玻璃基衬套4与所述第二级阶梯圆柱孔的侧壁圆柱面12配合。
[0012]
进一步地，所述可调叶片密封结构还包括：套筒6和自锁螺母7；所述套筒6为翻边
轴套结构，所述套筒6套装于所述可调厚度垫片5与自锁螺母7之间，用于传递所述自锁螺母7对所述可调厚度垫片5的压紧力；所述自锁螺母7与所述可调叶片2的螺纹23连接。
[0013]
进一步地，所述法兰式垫圈3和所述玻璃基衬套4均为玻璃基材质且具有自润滑、密封和可压缩的特性。
[0014]
进一步地，所述可调叶片密封结构还包括：摇臂8、作动环9和摇臂套筒10，所述摇臂8为挠性薄板结构，所述摇臂8的第一端接近端头位置开设一通孔82，用于与所述可调叶片2连接，所述摇臂8的第二端接近端头位置铆接一销钉81，所述销钉81用于通过所述摇臂套筒10与所述作动环9连接。
[0015]
进一步地，所述摇臂套筒10为具有自润滑功能的翻边轴套结构，所述作动环9为具有圆柱孔的环形结构，所述圆柱孔通过所述摇臂套筒10与所述销钉81连接，所述作动环9靠近所述摇臂8的一圆环端面抵接所述摇臂套筒10。
[0016]
进一步地，所述可调叶片密封结构还包括：液压筒和驱动轴，压气机工作时，由所述液压筒驱动所述扭矩轴带动所述作动环9沿所述压气机机匣1的周向旋转，带动所述摇臂8和所述可调叶片2沿所述可调叶片2的旋转中心轴旋转。
[0017]
(三)有益效果
[0018]
本发明提供了一种可调叶片密封结构，采用具有自润滑及密封功能的法兰式垫圈及玻璃基垫片分别密封于可调叶片与机匣安装孔的内外侧，保证叶片旋转灵活的同时具备良好的密封性，结构简单，零件加工成本低，密封效果好，使用寿命长。
附图说明
[0019]
图1示意性示出了本发明实施例的可调叶片密封结构的总体安装图。
[0020]
图2示意性示出了根据本发明实施例的压气机机匣的局部安装图。
[0021]
图3示意性示出了根据本发明实施例的压气机机匣的剖视图。
[0022]
图4示意性示出了根据本发明实施例的可调叶片的结构图。
[0023]
图5示意性示出了根据本发明实施例的法兰式垫圈的剖视图。
[0024]
图6示意性示出了根据本发明实施例的玻璃基衬套的剖视图。
[0025]
图7示意性示出了根据本发明实施例的可调厚度垫片的剖视图。
[0026]
图8示意性示出了根据本发明实施例的套筒的剖视图。
[0027]
图9示意性示出了根据本发明实施例的摇臂和摇臂套筒的组合安装剖视图。
[0028]
附图标记说明：
[0029]
1-压气机机匣；2-可调叶片；3-法兰式垫圈；4-玻璃基衬套；5-可调厚度垫片；6-套筒；7-自锁螺母；8-摇臂；9-作动环；10-摇臂套筒。
具体实施方式
[0030]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
[0031]
在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用
的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
[0032]
本发明提供一种可调叶片密封结构，需要说明的是，可调叶片包括可调导叶或静子叶片。
[0033]
图1示意性示出了本发明实施例的可调叶片密封结构的总体安装图。
[0034]
如图1所示，可调叶片密封结构包括压气机机匣1、可调叶片2、法兰式垫圈3、玻璃基衬套4和可调厚度垫片5。
[0035]
图2示意性示出了根据本发明实施例的压气机机匣的局部安装图。图3示意性示出了根据本发明实施例的压气机机匣的剖视图。
[0036]
结合图2，对图3进行详细说明，本发明实施例中，在压气机机匣1的进口处开设三级阶梯圆柱孔，可调叶片2安装于压气机机匣1的三级阶梯圆柱孔内。
[0037]
具体地，压气机机匣1的三级阶梯圆柱孔包括第一级阶梯圆柱孔、第二级阶梯圆柱孔和第三级阶梯圆柱孔。其中，沿可调叶片2从外向内安装于压气机机匣1的方向，压气机机匣1首先开设第一级阶梯圆柱孔，第一级阶梯圆柱孔的内径大于可调叶片2的安装外径，且第一级阶梯圆柱孔的开设深度小于压气机机匣1的安装通孔深度。其次，在压气机机匣1的第一级阶梯圆柱孔内开设第二级阶梯圆柱孔，第二级阶梯圆柱孔的内径小于第一级阶梯圆柱孔且大于可调叶片2的安装外径，第二级阶梯圆柱孔的开设深度小于压气机机匣1的安装通孔深度。结合图2，第二级阶梯圆柱孔的开设深度作为可调叶片2与压气机机匣1的配合长度。进一步地，沿可调叶片2从外向内安装于压气机机匣1的反方向，压气机机匣1开设第三级阶梯圆柱孔，第三级阶梯圆柱孔的内径大于第一级阶梯圆柱孔的内径，第三级阶梯圆柱孔、第二级阶梯圆柱孔与第一级阶梯圆柱孔的开设深度总和为压气机机匣1的安装通孔深度。
[0038]
如图2所示，三级阶梯圆柱孔还用于安装法兰式垫圈3和玻璃基衬套4。具体地，沿可调叶片2从外向内安装于压气机机匣1的反方向，第三级阶梯圆柱孔的内壁圆环面11及第二级阶梯圆柱孔的下部分侧壁圆柱面121用于安装法兰式垫圈3。沿可调叶片2从外向内安装于压气机机匣1的方向，第一级阶梯圆柱孔的内壁圆环面13及第二级阶梯圆柱孔的上部分侧壁圆柱面122用于安装玻璃基衬套4。其中，第二级阶梯圆柱孔的下部分侧壁圆柱面121和第二级阶梯圆柱孔的上部分侧壁圆柱面122共同构成第二级阶梯圆柱孔的侧壁圆柱面12。
[0039]
在一些实施例中，可调叶片密封结构还包括套筒6和自锁螺母7。
[0040]
图4示意性示出了根据本发明实施例的可调叶片的结构图。
[0041]
如图4所示，沿可调叶片2的旋转中心轴且远离压气机进口的方向，可调叶片2的叶片顶端依次设有圆柱平台21、密封圆筒22及螺纹23。
[0042]
其中，圆柱平台21的表面通过法兰式垫圈3与压气机机匣1的第三级阶梯圆柱孔的内壁圆环面11配合。
[0043]
密封圆筒22具有外侧圆环面，该外侧圆环面通过法兰式垫圈3的上翻边垫圈31和玻璃基衬套4的下翻边衬套41与第二级阶梯圆柱孔的侧壁圆柱面12配合。螺纹23与自锁螺母7连接。
[0044]
图5示意性示出了根据本发明实施例的法兰式垫圈的结构图。图6示意性示出了根
据本发明实施例的玻璃基衬套的结构图。
[0045]
参阅图5，法兰式垫圈3为单翻边垫圈结构，包括上翻边垫圈31和垫圈本体，其中，垫圈本体为普通法兰垫圈结构，上翻边垫圈31沿垫圈本体的内孔侧向外延伸并具有翻边结构。
[0046]
参阅图6，玻璃基衬套4为单翻边衬套结构，包括下翻边衬套41和衬套本体，其中，衬套本体为普通圆环衬套结构，下翻边衬套41沿衬套本体的内孔侧向外延伸并具有翻边结构。
[0047]
结合图1，法兰式垫圈3的安装过程中，垫圈本体置于圆柱平台21的表面与第三级阶梯圆柱孔的内壁圆环面11之间，上翻边垫圈31置于密封圆筒22的外侧圆环面与第二级阶梯圆柱孔的下部分侧壁圆柱面121之间。
[0048]
结合图1，玻璃基衬套4的安装过程中，衬套本体置于可调厚度垫片5与第一级阶梯圆柱孔的内壁圆环面13之间，下翻边衬套41置于密封圆筒22的外侧圆环面与第二级阶梯圆柱孔的上部分侧壁圆柱面122之间。
[0049]
法兰式垫圈3和玻璃基衬套4均为玻璃基材质，具有自润滑、密封及可压缩的特性。法兰式垫圈3和玻璃基衬套4共同起到双重密封的作用。
[0050]
图7示意性示出了根据本发明实施例的可调厚度垫片的结构图。
[0051]
结合图1，对图7进行详细说明，本发明实施例中，可调厚度垫片5用于压紧法兰式垫圈3和玻璃基衬套4。可调厚度垫片5为具有阶梯盲孔的平垫圈结构，可调厚度垫片5在靠近压气机进口的圆环面上开设一个阶梯盲孔，阶梯盲孔的内径大于平垫圈结构的内径。
[0052]
应当理解的是，可调厚度垫片5可设置不同的厚度组别，以调节法兰式垫圈3和玻璃基衬套4的压紧程度，保证叶片可灵活转动且具有良好的密封效果。例如，在可调叶片密封结构的安装过程中，若可调叶片2的螺纹23与自锁螺母7之间的拧紧力矩偏大，则选用薄可调厚度垫片作为可调厚度垫片5；若可调叶片2的螺纹23与自锁螺母7之间的拧紧力矩偏小，则选用厚可调厚度垫片作为可调厚度垫片5。
[0053]
图8示意性示出了根据本发明实施例的套筒的结构图。
[0054]
结合图1，对图8进行详细说明，本发明实施例中，套筒6套装于可调厚度垫片5与自锁螺母7之间，用于传递自锁螺母7对可调厚度垫片5的压紧力。
[0055]
如图8所示，套筒6为翻边轴套结构，包括套筒本体62和翻边套筒61，其中，套筒本体62为普通轴套结构，翻边套筒61沿套筒本体62的外圆柱面向外延伸并具有翻边结构。
[0056]
自锁螺母7与可调叶片2的螺纹连接，用于将可调叶片2、法兰式垫圈3、玻璃基衬套4、可调厚度垫片5、摇臂8和套筒6锁紧安装于压气机机匣1上。
[0057]
在一些实施例中，可调叶片密封结构还包括摇臂8、作动环9和摇臂套筒10。
[0058]
图9示意性示出了根据本发明实施例的摇臂、作动环和摇臂套筒的组合安装剖视图。
[0059]
如图9所示，本发明实施例中，摇臂8为挠性薄板结构，其长度远大于厚度，摇臂8的第一端接近端头位置开设通孔82，用于与可调叶片2连接，摇臂8的第二端接近端头位置铆接一销钉81，销钉81用于通过摇臂套筒10与作动环9连接。
[0060]
其中，以压气机机匣1为参考基准，该第一端为靠近压气机机匣1端且固定于可调叶片2上，该第二端为远离压气机机匣1端且悬空于压气机机匣1，该第一端的高度低于第二
端的高度。
[0061]
需要说明的是，由于摇臂8的第一端固定于可调叶片2上，摇臂8的第一端工作时可以绕可调叶片2的旋转中心轴旋转。作动环9连接处于悬空状态的摇臂8的第二端，用于向可调叶片2传递旋转扭矩。
[0062]
如图9所示，本发明实施例中，摇臂套筒10为具有自润滑功能的翻边轴套结构，作动环9为具有圆柱孔的环形结构，该圆柱孔通过摇臂套筒10与摇臂8的销钉81连接，作动环9靠近摇臂8的一圆环端面抵接摇臂套筒10。
[0063]
结合图1～图9，对本发明的工作原理进行详细说明：可调叶片2通过压气机机匣1开设的三级阶梯圆柱孔插入压气机机匣1内，在可调叶片2的圆柱平台21与压气机机匣1的第三级阶梯圆柱孔的内壁圆环面11上安装法兰式垫圈3；沿可调叶片2的旋转中心轴且远离压气机进口的方向，在压气机机匣1的第一级阶梯圆柱孔的内壁圆环面13上依次安装玻璃基衬套4、可调厚度垫片5、摇臂8和套筒6，自锁螺母7将可调叶片2、法兰式垫圈3、玻璃基衬套4、可调厚度垫片5、摇臂8和套筒6锁紧安装于压气机机匣1上；摇臂8的销钉81在安装摇臂套筒10后插入作动环9的圆柱孔中。
[0064]
在一些实施例中，可调叶片密封结构还包括液压筒和扭矩轴，压气机工作时，由液压筒驱动扭矩轴带动作动环9沿压气机机匣1的周向旋转，从而带动摇臂8和可调叶片2沿可调叶片2的旋转中心轴旋转。
[0065]
综上所述，本发明提供了一种可调叶片密封结构，采用具有自润滑及密封功能的法兰式垫圈及玻璃基垫片分别密封于可调叶片与压气机机匣安装孔的内外侧，保证叶片旋转灵活的同时具备良好的密封性，结构简单，零件加工成本低，密封效果好，使用寿命长。
[0066]
需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“左右”、“中间”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明的保护范围。
[0067]
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的规定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0068]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确的限制。
[0069]
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。