一种航空发动机的盘鼓密封机构及密封方法

技术领域

本发明涉及密封技术领域，尤其是涉及一种航空发动机的盘鼓密封机构及密封方法。

背景技术

篦齿密封结构是现役的航空发动机等高速旋转透平机械中广泛使用的一种封严结构，篦齿封严是航空发动机领域的非接触式密封结构，运用非接触封严结构，通过减小旋转件和静止件的间隙来减小气流泄露量，当气流通过篦齿时，气流被多次节流加速，压力能转换成动能，并在湍流和黏性耗散的作用下转换成热能而消耗掉，最终达到封严效果。高质量的篦齿结构可以有效减少封严系统的泄露，增加发动机的推重比，显著提高发动机的效率。

发明人发现传统旋转机械转子设计往往将篦齿作为盘鼓的一部分，将篦齿与盘鼓设计成一个整体，由于现有篦齿上的多个密封齿之间的间距固定无法进行间距调节，可能会导致部分篦齿密封机构安装后密封齿之间间距不适使其增加泄漏量同时降低了密封性，造成航空发动机等高速旋转透平机械的效率低下的情况。

发明内容

本发明为解决由于现有篦齿上的多个密封齿之间的间距固定无法进行间距调节，可能会导致部分篦齿密封机构安装后密封齿之间间距不适使其增加泄漏量同时降低了密封性，造成航空发动机等高速旋转透平机械的效率低下的问题所提出一种航空发动机的盘鼓密封机构及密封方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种航空发动机的盘鼓密封机构，包括密封体，所述密封体的内部设置有多个第一密封齿，所述密封体靠近第一密封齿的一侧设置有可调节多个密封齿之间间距的调节装置。

上述部件所达到的效果为：首先密封体可围绕套设在转子表面，并通过多个第一密封齿之间间隔形成密封腔，达到对转子的密封效果。

优选的，所述调节装置包括开设在密封体一侧的滑槽，所述滑槽的内壁转动连接有限位环，所述限位环设置在滑槽的内部，所述限位环的一侧固定连接有齿环，所述密封体靠近第一密封齿的一侧内壁开设有矩形槽，所述密封体内壁靠近矩形槽的一侧开设有圆槽，所述圆槽的内壁贯穿密封体表面，所述圆槽的内壁与矩形槽的内壁相连，所述矩形槽的内壁转动连接有螺杆，所述螺杆的一端固定连接有齿轮，所述齿轮设置在圆槽的内部，所述齿轮的的表面与齿环的内壁相啮合，所述螺杆的表面螺纹连接有螺孔块，所述螺孔块的表面与矩形槽的内壁滑动连接，所述螺孔块的一侧固定连接有第二密封齿，所述第二密封齿的表面与密封体的内壁滑动连接，所述第二密封齿设置在密封体的内部。

上述部件所达到的效果为：通过设置调节装置，使得人员可手动转动齿环，使得齿环带动限位环沿滑槽的内部滑动，在齿环和齿轮的相啮合作用下，使得齿环带动齿轮在圆槽的内部转动，使得齿轮带动螺杆在矩形槽内部转动，使得螺杆带动螺孔块沿矩形槽内部左右移动，使得螺孔块带动第二密封齿沿密封体内壁左右移动，使得第二密封齿可通过左右移动调节与第一密封齿之间的间距，使得第一密封齿与第二密封齿之间可通过间距的调节增加或减少排列密度，减少了密封体围绕套设在转子表面时由于多个密封齿之间的间距不适导致泄漏量增加并降低密封效果的情况，提高了密封体在安装使用时的适配性。

优选的，所述第一密封齿靠近第二密封齿的一侧固定连接有多个第一叶片，所述第二密封齿靠近第一密封齿的一侧固定连接有多个第二叶片，多个所述第二叶片呈两排排列，多个所述第一叶片分别设置在多个第二叶片的中部位置，所述第一叶片和第二叶片的横截面均呈圆弧形。

上述部件所达到的效果为：通过设置第一叶片和第二叶片，使得多个第一叶片和多个第二叶片可将第一密封齿和第二密封齿之间形成的密封腔分隔为多个小流动室，使得高速射流可进入多个小流动室内对其流向进行引导干涉，改变密封腔中介质的流场分布，能够增加密封腔中漩涡的数量，降低射流的流速，以越来越小的动能进入越来越靠后的密封腔和流动室中，从而降低密封体的泄漏量，提高密封体的密封效果。

优选的，所述螺杆靠近矩形槽内壁的一端固定连接有轴承，所述轴承的外侧环与矩形槽的内壁固定连接。

上述部件所达到的效果为：通过设置轴承，使得轴承可减少螺杆与矩形槽内壁之间的转动磨损，同时轴承可提高螺杆与矩形槽内壁之间的转动效率，提高螺杆远离齿轮一侧在转动过程中的稳定性。

优选的，所述矩形槽的内壁开设有限位槽，所述螺孔块的一侧固定连接有限位块，所述限位块的表面大小和形状与限位槽的内壁大小和形状相适配，所述限位块的表面与限位槽的内壁滑动连接。

上述部件所达到的效果为：通过设置限位块和限位槽，使得限位块可位于限位槽的内部对矩形槽内部的螺孔块进行辅助限位，减少螺孔块在矩形槽内部左右移动的过程中出现晃动的情况，提高了螺孔块在矩形槽内部移动过程中的稳定性。

优选的，所述矩形槽的内壁固定连接有密封带，所述密封带与第二密封齿的一侧固定连接，所述密封带为软橡胶材质。

上述部件所达到的效果为：通过设置密封带，使得密封带可将矩形槽开口处位置完全覆盖，减少了气流进入矩形槽内部导致流速较快影响密封效果的情况。

优选的，所述齿环的表面固定连接有多个防滑凸起，多个所述防滑凸起呈等距离排列，所述防滑凸起的表面呈长方形。

上述部件所达到的效果为：通过设置防滑凸起，使得防滑凸起可增加齿环表面与手部的接触摩擦力，减少人员手动转动齿环时与表面发生滑动影响手动转动齿环的情况，提高了人员手动转动齿环的稳定性。

优选的，所述密封体靠近圆槽的一侧固定连接有半圆罩，所述半圆罩套设在齿轮的表面。

上述部件所达到的效果为：通过设置半圆罩，使得半圆罩可套设在齿轮表面将齿轮与圆槽开口处进行包裹，减少密封体内部气流进入圆槽内部快速流出的情况，提高密封体内部的密封性，同时可对齿轮进行保护，提高齿轮的使用寿命。

优选的，所述齿环的一侧固定连接有橡胶圈，所述橡胶圈的表面与密封体的表面贴合。

上述部件所达到的效果为：通过设置橡胶圈，使得橡胶圈可对齿环与密封体之间的间隙处进行填补，减少部分气流或水渍通过齿环与密封体之间间隙流出或渗入的情况，提高齿环与密封体之间的密闭性。

优选的，一种航空发动机盘鼓的密封方法，包括以下步骤：

S1、首先在多个防滑凸起的防滑作用下手动转动齿环，使得齿环带动限位环沿滑槽内部滑动，使得齿环沿密封体表面旋转。

S2、此时在齿轮和齿环的相互啮合作用下，使得齿环带动齿轮在圆槽和半圆罩内部转动，在轴承的旋转作用下，使得齿轮带动螺杆在矩形槽内部转动。

S3、在螺孔块内壁与螺杆表面的螺纹连接作用下，使得螺杆带动螺孔块沿矩形槽内部左右移动，使得螺孔块带动限位块沿限位槽内部左右滑动，使得螺孔块带动第二密封齿沿密封体内部左右移动，完成第一密封齿和第二密封齿之间形成的密封腔空间的大小调节。

S4、此时第二密封齿带动多个第二叶片左右移动，使得第二密封齿在移动的过程中挤压或拉扯密封带，使得密封带对矩形槽开口封闭。

S5、当第二密封齿带动多个第二叶片移动到距离第一密封齿适当位置时，使得多个第一叶片进入两排多个第二叶片的中部位置，使得多个第一叶片和多个第二叶片组合成多个小流动室，此时继续调节第一密封齿和第二密封齿之间的间距可调节小流动室的空间大小。

S6、此时将密封体套设在转子表面，使得高速射流可进入多个小流动室内对其流向进行引导干涉，改变密封腔中介质的流场分布，增加密封腔中漩涡的数量，降低射流的流速，以越来越小的动能进入越来越靠后的密封腔和流动室中，从而降低密封体的泄漏量，完成密封体对转子和盘鼓的密封效果。

综上所述，本发明的有益效果为：

通过设置调节装置，使得第二密封齿可通过左右移动调节与第一密封齿之间的间距，使得第一密封齿与第二密封齿之间可通过间距的调节增加或减少排列密度，减少了密封体围绕套设在转子表面时由于多个密封齿之间的间距不适导致泄漏量增加并降低密封效果的情况，提高了密封体在安装使用时的适配性。

附图说明

图1是本发明的立体示意图；

图2是本发明滑槽的立体结构示意图；

图3是本发明密封体的剖视图；

图4是本发明图3的局部放大图；

图5是本发明限位环的立体结构示意图；

图6是本发明第二密封齿的立体结构示意图；

图7是本发明图6的A处放大图；

图8是本发明螺孔块的立体结构示意图；

图9是本发明齿环的立体结构示意图；

图10是本发明齿环的剖视图。

附图标记说明：

1、密封体；2、第一密封齿；3、调节装置；31、滑槽；32、圆槽；33、矩形槽；34、限位槽；35、第一叶片；36、半圆罩；37、螺杆；38、齿轮；39、螺孔块；310、第二密封齿；311、第二叶片；312、限位块；313、轴承；314、密封带；315、限位环；316、齿环；317、橡胶圈；318、防滑凸起。

具体实施方式

参照图1-10所示，本实施例公开了一种航空发动机的盘鼓密封机构，包括密封体1，密封体1的内部设置有多个第一密封齿2，密封体1靠近第一密封齿2的一侧设置有可调节多个密封齿之间间距的调节装置3。首先密封体1可围绕套设在转子表面，并通过多个第一密封齿2之间间隔形成密封腔，达到对转子的密封效果。

参照图2-10所示，本实施例公开了调节装置3包括开设在密封体1一侧的滑槽31，滑槽31的内壁转动连接有限位环315，限位环315设置在滑槽31的内部，限位环315的一侧固定连接有齿环316，密封体1靠近第一密封齿2的一侧内壁开设有矩形槽33，密封体1内壁靠近矩形槽33的一侧开设有圆槽32，圆槽32的内壁贯穿密封体1表面，圆槽32的内壁与矩形槽33的内壁相连，矩形槽33的内壁转动连接有螺杆37，螺杆37的一端固定连接有齿轮38，齿轮38设置在圆槽32的内部，齿轮38的的表面与齿环316的内壁相啮合，螺杆37的表面螺纹连接有螺孔块39，螺孔块39的表面与矩形槽33的内壁滑动连接，螺孔块39的一侧固定连接有第二密封齿310，第二密封齿310的表面与密封体1的内壁滑动连接，第二密封齿310设置在密封体1的内部，通过设置调节装置3，使得人员可手动转动齿环316，使得齿环316带动限位环315沿滑槽31的内部滑动，在齿环316和齿轮38的相啮合作用下，使得齿环316带动齿轮38在圆槽32的内部转动，使得齿轮38带动螺杆37在矩形槽33内部转动，使得螺杆37带动螺孔块39沿矩形槽33内部左右移动，使得螺孔块39带动第二密封齿310沿密封体1内壁左右移动，使得第二密封齿310可通过左右移动调节与第一密封齿2之间的间距，使得第一密封齿2与第二密封齿310之间可通过间距的调节增加或减少排列密度，减少了密封体1围绕套设在转子表面时由于多个密封齿之间的间距不适导致泄漏量增加并降低密封效果的情况，提高了密封体1在安装使用时的适配性。

参照图2-10所示，本实施例公开了第一密封齿2靠近第二密封齿310的一侧固定连接有多个第一叶片35，第二密封齿310靠近第一密封齿2的一侧固定连接有多个第二叶片311，多个第二叶片311呈两排排列，多个第一叶片35分别设置在多个第二叶片311的中部位置，第一叶片35和第二叶片311的横截面均呈圆弧形，通过设置第一叶片35和第二叶片311，使得多个第一叶片35和多个第二叶片311可将第一密封齿2和第二密封齿310之间形成的密封腔分隔为多个小流动室，使得高速射流可进入多个小流动室内对其流向进行引导干涉，改变密封腔中介质的流场分布，能够增加密封腔中漩涡的数量，降低射流的流速，以越来越小的动能进入越来越靠后的密封腔和流动室中，从而降低密封体1的泄漏量，提高密封体1的密封效果。

参照图2-10所示，本实施例公开了螺杆37靠近矩形槽33内壁的一端固定连接有轴承313，轴承313的外侧环与矩形槽33的内壁固定连接，通过设置轴承313，使得轴承313可减少螺杆37与矩形槽33内壁之间的转动磨损，同时轴承313可提高螺杆37与矩形槽33内壁之间的转动效率，提高螺杆37远离齿轮38一侧在转动过程中的稳定性，矩形槽33的内壁开设有限位槽34，螺孔块39的一侧固定连接有限位块312，限位块312的表面大小和形状与限位槽34的内壁大小和形状相适配，限位块312的表面与限位槽34的内壁滑动连接，通过设置限位块312和限位槽34，使得限位块312可位于限位槽34的内部对矩形槽33内部的螺孔块39进行辅助限位，减少螺孔块39在矩形槽33内部左右移动的过程中出现晃动的情况，提高了螺孔块39在矩形槽33内部移动过程中的稳定性。

参照图2-10所示，本实施例公开了矩形槽33的内壁固定连接有密封带314，密封带314与第二密封齿310的一侧固定连接，密封带314为软橡胶材质，通过设置密封带314，使得密封带314可将矩形槽33开口处位置完全覆盖，减少了气流进入矩形槽33内部导致流速较快影响密封效果的情况，齿环316的表面固定连接有多个防滑凸起318，多个防滑凸起318呈等距离排列，防滑凸起318的表面呈长方形，通过设置防滑凸起318，使得防滑凸起318可增加齿环316表面与手部的接触摩擦力，减少人员手动转动齿环316时与表面发生滑动影响手动转动齿环316的情况，提高了人员手动转动齿环316的稳定性。

参照图2-10所示，本实施例公开了密封体1靠近圆槽32的一侧固定连接有半圆罩36，半圆罩36套设在齿轮38的表面，通过设置半圆罩36，使得半圆罩36可套设在齿轮38表面将齿轮38与圆槽32开口处进行包裹，减少密封体1内部气流进入圆槽32内部快速流出的情况，提高密封体1内部的密封性，同时可对齿轮38进行保护，提高齿轮38的使用寿命。

参照图2-10所示，本实施例公开了齿环316的一侧固定连接有橡胶圈317，橡胶圈317的表面与密封体1的表面贴合，通过设置橡胶圈317，使得橡胶圈317可对齿环316与密封体1之间的间隙处进行填补，减少部分气流或水渍通过齿环316与密封体1之间间隙流出或渗入的情况，提高齿环316与密封体1之间的密闭性。

工作原理为：此时在齿轮38和齿环316的相互啮合作用下，使得齿环316带动齿轮38在圆槽32和半圆罩36内部转动，在轴承313的旋转作用下，使得齿轮38带动螺杆37在矩形槽33内部转动，在螺孔块39内壁与螺杆37表面的螺纹连接作用下，使得螺杆37带动螺孔块39沿矩形槽33内部左右移动，使得螺孔块39带动限位块312沿限位槽34内部左右滑动，使得螺孔块39带动第二密封齿310沿密封体1内部左右移动，完成第一密封齿2和第二密封齿310之间形成的密封腔空间的大小调节，此时第二密封齿310带动多个第二叶片311左右移动，使得第二密封齿310在移动的过程中挤压或拉扯密封带314，使得密封带314对矩形槽33开口封闭，当第二密封齿310带动多个第二叶片311移动到距离第一密封齿2适当位置时，使得多个第一叶片35进入两排多个第二叶片311的中部位置，使得多个第一叶片35和多个第二叶片311组合成多个小流动室，此时继续调节第一密封齿2和第二密封齿310之间的间距可调节小流动室的空间大小，此时将密封体1套设在转子表面，使得高速射流可进入多个小流动室内对其流向进行引导干涉，改变密封腔中介质的流场分布，增加密封腔中漩涡的数量，降低射流的流速，以越来越小的动能进入越来越靠后的密封腔和流动室中，从而降低密封体1的泄漏量，完成密封体1对转子和盘鼓的密封效果。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围，在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。