一种波形弹簧的制作方法

本发明主要应用于航空发动机主轴承腔的分段式圆周石墨密封，这种密封装置是利用高压侧的空气阻挡低压区的滑油泄漏到气流通道中，同时高压气体泄漏到低压滑油区的量可控制到很小的范围。在分段式圆周石墨密封结构中，用波形弹簧对密封环提供轴向载荷以实现初始的密封性能。

背景技术：

专利号为zl201620173969.3的中国专利中，给出了分段式圆周石墨密封装置结构示意图，见图1所示。分段式圆周石墨密封装置是利用高压侧10的空气阻挡低压区11的滑油泄漏到气流通道中，同时高压气体泄漏到低压滑油区的量可控制到很小的范围。密封环6周向均分为3～6段，由一件拉伸弹簧9将其箍紧贴合在转子7的外圆柱表面，在转子7热膨胀和离心膨胀时，分段式密封环6会在静止的密封座1端面径向浮动，因此密封环的端面会有微动磨损。分段式圆周石墨密封装置中的波形弹簧4将对密封环端面的微动磨损进行补偿，保证端面始终紧密贴合，从而保证密封性能。

在上述专利中，给出的早期波形弹簧与挡板焊接结构，见图2所示。在将各波谷点焊在挡板3上以后，统计发现点焊前后在相同高度下的弹力差异达到若干倍，也即波簧在各波谷点焊后的刚度为焊前的若干倍。这给圆周石墨密封装置的设计带来困难，无法保证密封环6的径向随动性。也即在转子7径向跳动后，密封环6会由于端面与密封座1的摩擦，而出现密封环6径向悬挂，从而密封环6的内孔表面与转子7的外圆表面出现了缝隙。

而上述专利中带鼓包18的波形弹簧，见图3所示，未具体明确鼓包18的几何尺寸，导致波形弹簧刚度也不可控。实测发现在将波谷的鼓包18点焊后，波形弹簧刚度与点焊前的差异也很大，且无规律。为此，本发明根据多个几何参数的波形弹簧加工过程中反复迭代设计、加工、弹力检验的结果，明确了具有良好技术效果的波形弹簧的几何形状和尺寸。

技术实现要素：

本发明的目的：为了解决航空发动机圆周石墨密封装置中的波形弹簧点焊前后在工作高度下弹力的差异，发明了波峰和波谷均带一球冠结构的波形弹簧，这种波形弹簧在波谷的球冠处点焊前后，刚度差异较小。

本发明的技术方案：

一种波形弹簧，其特征在于，厚度t范围为0.1mm～0.5mm，其波峰、波谷的鼓包均为高度1mm、球形半径为2mm的球冠形状，球冠的凸面朝向波形弹簧高度增大方向，工作高度h1为2.0mm。

所述的周向正弦波个数为6～10个。

所述的波形弹簧与挡板采用电阻电焊或储能点焊，在若干波谷处用直径1mm～1.5mm的电极点焊固定。

本发明的有益效果：本发明的波形弹簧因在正弦波型面基础上增加了球冠形状的鼓包结构，这样在将若干个鼓包与挡板点焊后，波形弹簧点焊前后在相同高度的弹力差异较小，在工程上可接受的范围内。这种结构的波形弹簧在加工技术上简单高效。因此可以显著减少波形弹簧的设计和加工试制次数，大大提高了圆周石墨密封的设计和加工效率。

附图说明

图1圆周石墨密封结构示意图

图2早期波形弹簧与挡板采用的焊接结构

图3早期带鼓包结构的波形弹簧

图4本发明的波形弹簧几何结构参数

图5本发明的波形弹簧与挡板的焊接结构

图6本发明的波形弹簧结构模型

其中，密封座1、挡板3、波形弹簧4、密封环6、转子7、拉伸弹簧9、高压侧10、低压区11、鼓包18。

具体实施方式

本发明具体实施例的波形弹簧结构见图4，这种波形弹簧的厚度为t，取值范围在0.1mm～0.5mm，波峰、波谷的鼓包均为高度为1mm、球形半径为2mm的一个球冠。球冠的凸面朝向波形弹簧高度增大方向。以此达到在点焊时对正弦波型面本身不施加任何约束，从而保证波形弹簧点焊前后在同一高度的弹力基本接近。

该波形弹簧的自由高度为h0，工作高度h1为2.0mm。该种周向正弦波个数为6～10的波形弹簧，在周向3处波谷的球冠处与挡板通过电阻点焊后，焊接前后在高度h1时候的弹力变化可忽略，也即在高度h1＝2.0mm时，点焊前后的弹力接近。

图5为一个周向正弦波个数为10的本发明波形弹簧实施例与挡板的点焊结构示意图，采用电阻电焊或储能点焊，在三处波谷18用直径1mm～1.5mm的电极点焊固定。

图6为本发明的波形弹簧实体模型。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种波形弹簧，其特征在于，厚度t范围为0.1mm～0.5mm，其波峰、波谷的鼓包均为高度1mm、球形半径为2mm的球冠形状，球冠的凸面朝向波形弹簧高度增大方向，工作高度H1为2.0mm，周向正弦波个数为6～10,波形弹簧与挡板采用电阻电焊或储能点焊，在若干波谷处用直径1mm～1.5mm的电极点焊固定。

技术研发人员：徐鹏飞;李贵林;黄维娜;贺耀;赵亚飞;常城;刘颖
受保护的技术使用者：中国航发四川燃气涡轮研究院
技术研发日：2018.12.10
技术公布日：2019.02.22