安装于内外转子间的对转轴间刷式密封

技术领域

本发明提供了一种安装于内外转子间的对转轴间刷式密封，可应用于发动机对转轴间部位。

背景技术

航空发动机高低压轴间存在相对转速与压差泄漏通道，故需要在双转子轴间设置密封装置。传统对转轴间部分的密封通常使用石墨密封和迷宫密封，由于刷式密封具有封严性能好、适应转子径向跳动能力强和使用寿命长等优点，因此，刷式密封逐渐应用于对转轴间处的密封。

目前，对转轴间刷式密封中的刷丝安装位置有两种，分别是安装于内转子和外转子，其中，安装于内转子的结构通常采用刷丝间隙配合，这种安装结构的特点在于低转速工况下，磨损小，密封效果差，高转速工况下，由于离心效应，密封效果好，磨损大；安装于外转子的结构通常采用刷丝接触或过盈配合，这种安装结构的特点在于低转速工况下，密封效果好，磨损大，高转速工况下，由于离心效应，磨损小，密封效果差。

综上，无论在何种工况下，现有的这两种安装方式都存在明显缺点，影响密封结构的封严性能或使用寿命。

因此，提出一种新型的对转轴间刷式密封结构，使其兼具密封性能和耐久性能，成为亟待解决的问题。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种安装于内外转子间的对转轴间刷式密封，以解决现有对转轴间刷式密封结构无法兼具密封性能和耐久性能的问题。

本发明提供的技术方案是：一种安装于内外转子间的对转轴间刷式密封，包括：分别固定于外转子内侧和内转子外侧的外装配环和内装配环，其中，所述外装配环的内侧沿所述外装配环的轴向由前向后依次设置前挡板、外转子刷丝束和中间挡板，所述内装配环的外侧沿所述内装配环的轴向由前向后依次设置内转子刷丝束和后挡板，所述外转子刷丝束沿所述外装配环的径向倾斜安装且与所述内装配环过盈配合，所述内转子刷丝束与所述外转子刷丝束的倾斜方向一致且与所述外装配环间隙配合。

优选，所述安装于内外转子间的对转轴间刷式密封还包括外装配环夹圈和内装配环夹圈，所述外装配环夹圈和内装配环夹圈分别与所述外装配环和所述内装配环固定连接，用于将所述外装配环和所述内装配环分别固定于外转子内侧和内转子外侧。

进一步优选，所述外装配环的内侧和所述内装配环的外侧分别设置有与所述内转子刷丝束和外转子刷丝束对应的耐磨涂层。

进一步优选，所述前挡板和后挡板的切面均呈梯形且所述梯形的上底位于所述前挡板和后挡板的自由端。

进一步优选，所述中间挡板上设置轴向通孔，所述轴向通孔沿所述中间挡板的周向和径向均匀设置。

进一步优选，所述后挡板的前端设置有减压腔。

进一步优选，所述内转子刷丝束与所述外转子刷丝束的安装倾角为25°-35°。

本发明提供的安装于内外转子间的对转轴间刷式密封，结构合理，综合具备将刷丝分别安装于内、外转子的优势，并有效削弱两者的劣势，兼具密封性能和耐久性能，可有效解决现有对转轴间刷式密封因刷丝安装在不同位置和/或使用在不同工况下所产生的密封和磨损问题。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明提供的安装于内外转子间的对转轴间刷式密封的侧视图；

图2为本发明提供的安装于内外转子间的对转轴间刷式密封的局部放大图；

图3为图1中A-A剖面图；

图4为本发明提供的安装于内外转子间的对转轴间刷式密封的使用状态图。

具体实施方式

下面将结合具体的实施方案对本发明进行进一步的解释，但并不局限本发明。

如图1至图4所示，本发明提供了一种安装于内外转子间的对转轴间刷式密封，包括：分别固定于外转子7的内侧和内转子6的外侧的外装配环1和内装配环3，其中，所述外装配环1的内侧沿所述外装配环1的轴向由前向后依次设置前挡板11、外转子刷丝束12和中间挡板13，所述内装配环3的外侧沿所述内装配环3的轴向由前向后依次设置内转子刷丝束31和后挡板32，所述外转子刷丝束12沿所述外装配环1的径向倾斜安装且与所述内装配环3过盈配合，用于密封所述内装配环3，所述内转子刷丝束31与所述外转子刷丝束12的倾斜方向一致且与所述外装配环1间隙配合，用于在离心效应下密封所述外装配环1。

该安装于内外转子间的对转轴间刷式密封，通过内装配环和外装配环可实现在内外转子上同时安装刷丝，内转子刷丝束与外转子刷丝束的倾斜方向一致，外转子刷丝束与内装配环过盈配合，内转子刷丝束与外装配环间隙配合。该刷式密封可应用于内外转子反向转动的场景，以图2中刷丝的安装方向及图4中转子的旋转方向为例，当内、外转子低速旋转时，离心作用影响较小，外转子刷丝束优良的密封效果可以弥补内转子刷丝束较差的密封效果，而内转子刷丝束的低磨损可以弥补外转子刷丝束的高磨损，当内、外转子高速旋转时，由于离心作用，内、外转子刷丝束均径向朝外扩张，外转子刷丝束逐渐向上浮起，与内转子接触面积逐渐减小，内转子刷丝束逐渐贴近外装配环，外转子刷丝束密封效果和磨损量逐渐下降，而内转子刷丝束密封效果增强，当内转子刷丝束并未完全与外转子装配环接触时，内转子刷丝束磨损量基本不变，整体的密封磨损较小，内转子刷丝束可以弥补整体的密封效果，当内转子刷丝束完全与外转子装配环跑道接触时，内转子刷丝束开始产生磨损，而外转子刷丝束的磨损量最小或可以认为无磨损，综上，通过同时设置内转子刷丝束与外转子刷丝束，该对转轴间刷式密封同时具备了优良的密封性能和耐久性能。

另外，该安装于内外转子间的对转轴间刷式密封也可以安装于同向转动的内外转子上，以图2中刷丝的安装方向为例，当内、外转子同时顺时针旋转时，需保证内转子转速高于外转子转速，当内、外转子同时逆时针旋转时，需保证内转子转速低于外转子转速，当内外转子同向高速旋转且满足上述条件时，外转子刷丝束逐渐向上浮起，内转子刷丝束逐渐向上贴近外装配环，内、外刷丝束夹角逐渐增大，形成交错旋转，内转子刷丝束会对通过外转子刷丝束的气流形成阻碍作用，进而减少泄漏量。

作为技术方案的改进，如图1至图4所示，该安装于内外转子间的对转轴间刷式密封还包括外装配环夹圈2和内装配环夹圈4，所述外装配环夹圈2和内装配环夹圈4分别与所述外装配环1和所述内装配环3固定连接，用于将所述外装配环1和所述内装配环3分别固定于外转子7的内侧和内转子6的外侧，优选，夹圈与装配环及夹圈与转子均通过螺栓连接。

为了减少转子的磨损，作为技术方案的改进，如图2、图3所示，所述外装配环1的内侧和所述内装配环3的外侧分别设置有与所述内转子刷丝束31和外转子刷丝束12对应的耐磨涂层5。

作为技术方案的改进，如图2、图3所示，所述前挡板11和后挡板32的切面均呈梯形且所述梯形的上底位于所述前挡板11和后挡板32的自由端，可增加前挡板和后挡板的抗高压强度。

设置在外转子刷丝束与内转子刷丝束之间的中间挡板，可以防止外转子刷丝束在高压差作用下与内转子刷丝束接触干扰的问题，也可以对气流形成阻挡作用，增强密封效果，作为技术方案的改进，如图3所示，所述中间挡板13上设置轴向通孔131，所述轴向通孔可减少内转子刷丝束与外转子刷丝束之间的压降不均衡性，使其承受的气流作用力更加均衡，减少刷丝束提前出现刷丝形变和疲劳断裂的几率，提高刷式密封整体结构的密封性能和耐久性能，所述轴向通孔131沿所述中间挡板13的周向和径向均匀设置，图3中给出了所述轴向通孔沿转子径向4个为一组的示例，优选，所述轴向通孔沿周向均匀布置180-270组。

作为技术方案的改进，所述后挡板32的前端设置有减压腔(图中未示出)，所述减压腔可以降低轴向压差所产生的“滞后效应”，减少内转子刷丝束的轴向变形和与后挡板之间的摩擦。

作为技术方案的改进，所述内转子刷丝束31与所述外转子刷丝束12的安装倾角为25°-35°，对于内转子刷丝束，小倾角安装时，高速离心作用下，内转子刷丝束将加快与外装配环接触，以达到更好的密封效果；大倾角安装时，内转子刷丝束将减慢与外装配环接触，以降低刷丝尖端的摩擦磨损。

本发明的具体实施方式是按照递进的方式进行撰写的，着重强调各个实施方案的不同之处，其相似部分可以相互参见。

上面结合附图对本发明的实施方式做了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。