压气机和航空发动机

技术领域

本发明涉及航空发动机技术领域，尤其涉及一种压气机和航空发动机。

背景技术

目前，对于国内外航空发动机的多级高压压气机，为了改善全工况下的喘振裕度，静叶多设置为可调结构。可调静叶包括叶片和位于叶片上、下两端的轴颈，叶片上端的轴颈安装在静子机匣的安装孔内，上端轴颈与机匣安装孔之间安装有衬套。

在可调静叶的安装过程中，为了避免产生过约束情况，衬套内径与轴颈外径之间、衬套外径与机匣的安装孔内径之间普遍采用间隙配合关系，这些间隙配合不可避免地带来了高压压气机主流道中的高温高压气体泄漏，泄漏的高温高压气体一方面降低了高压压气机效率，另一方面使得机匣外零件的工作环境更加恶劣。

需要说明的是，公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，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。

发明内容

本发明实施例提供一种压气机和航空发动机，减少压气机中静叶安装位置的气体泄漏。

根据本发明的一个方面，提供一种压气机，包括：

机匣，设有安装孔；

静叶，包括叶片本体和与叶片本体连接的轴颈，轴颈安装于安装孔中，轴颈的外周设有第一密封部；和

密封环，设置在安装孔中并套装在轴颈的外周，密封环的内侧设有第二密封部，第一密封部与第二密封部相互配合形成迷宫密封结构。

在一些实施例中，第一密封部包括多个第一凹槽和位于相邻两个第一凹槽之间的第一凸台。

在一些实施例中，第一凹槽自轴颈的外侧面向靠近轴颈的轴线的方向延伸。

在一些实施例中，第二密封部包括多个第二凹槽和位于相邻两个第二凹槽之间的第二凸台，第一凸台插入第二凹槽中，第二凸台插入第一凹槽中。

在一些实施例中，密封环包括环体和设置在环体内部的骨架，骨架的硬度大于环体的硬度。

在一些实施例中，骨架包括支撑环和设置在支撑环内侧的支撑板。

在一些实施例中，第二密封部包括多个第二凹槽和位于相邻两个第二凹槽之间的第二凸台，支撑板自支撑环延伸至第二凸台的内部。

在一些实施例中，骨架包括多个支撑板，多个支撑板沿支撑环的周向间隔布置或者沿支撑环的周向连接成环形。

在一些实施例中，骨架包括多个支撑板，多个支撑板沿轴颈的轴线方向间隔布置。

在一些实施例中，密封环在周向方向上具有开口，以通过密封环的变形使密封环的外侧面与安装孔的孔壁压紧接触。

在一些实施例中，压气机还包括第一衬套和第二衬套，第一衬套和第二衬套设置在安装孔的孔壁和轴颈之间，且在轴颈的轴线方向上密封环位于第一衬套和第二衬套之间。

根据本发明的另一个方面，提供一种航空发动机，包括上述的压气机。

基于上述技术方案，本发明实施例中在轴颈的外周和安装孔的孔壁之间设有密封环，密封环的内侧设有第二密封部，该第二密封部与设置于轴颈外周的第一密封部相互配合形成迷宫式密封结构，通过该密封结构可以减少轴颈和安装孔之间的气体泄漏，减少气动损失，提高压气机工作效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明压气机一个实施例的部分结构示意图。

图2为图1的局部放大图。

图3为本发明压气机一个实施例中密封环的结构示意图。

图中：10、机匣；11、安装孔；20、轴颈；21、第一密封部；30、密封环；31、环体；311、第二密封部；32、骨架；321、支撑环；322、支撑板；33、开口；40、第一衬套；50、第二衬套。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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。

在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明保护范围的限制。

如图1和图2所示，在本发明提供的压气机的一些实施例中，压气机包括机匣10、静叶和密封环30，机匣10上设有安装孔11，静叶包括叶片本体和与叶片本体连接的轴颈20，轴颈20安装于安装孔11中，轴颈20的外周设有第一密封部21，密封环30设置在安装孔11中并套装在轴颈20的外周，密封环30的内侧设有第二密封部311，第一密封部21与第二密封部311相互配合形成迷宫密封结构。

在上述实施例中，在轴颈20的外周和安装孔11的孔壁之间设有密封环30，密封环30的内侧设有第二密封部311，该第二密封部311与设置于轴颈20外周的第一密封部21相互配合形成迷宫式密封结构，通过该密封结构可以减少轴颈20和安装孔11之间的气体泄漏，减少气动损失，提高压气机工作效率。

迷宫式密封结构的密封效果较好，且制造和安装比较简单。

在一些实施例中，第一密封部21包括多个第一凹槽和位于相邻两个第一凹槽之间的第一凸台。通过设置第一凹槽和第一凸台，便于形成迷宫式密封结构。

在一些实施例中，第一凹槽自轴颈20的外侧面向靠近轴颈20的轴线的方向延伸。第一密封部21设置在轴颈20的外周，且通过自轴颈20的外侧面向内挖设凹槽而形成，便于对轴颈20进行改造，且无需在轴颈20上增加新的部件，设置第一密封部21之后轴颈20整体的结构强度高，可靠性好。

在一些实施例中，第二密封部311包括多个第二凹槽和位于相邻两个第二凹槽之间的第二凸台，第一凸台插入第二凹槽中，第二凸台插入第一凹槽中。

通过将第一凸台插入第二凹槽中，且第二凸台插入第一凹槽中，可以增加气体在迷宫结构中流动的阻力，提高封严效果。

在一些实施例中，第一凸台的顶部与第二凹槽的槽底之间具有间隙，第二凸台的顶部与第一凹槽的槽底之间也具有间隙，避免发生碰磨。

在一些实施例中，密封环30包括环体31和设置在环体31内部的骨架32，骨架32的硬度大于环体31的硬度。

环体31的硬度较小，可以便于密封环30的安装。骨架32的硬度较大，可以提高密封环30的整体结构强度，提高封严效果。

在一些实施例中，环体31采用硬度较低，自润滑性、耐磨性、耐腐蚀性、耐高温等性能较高的非金属材料制成，比如聚四氟乙烯、橡胶等。

在一些实施例中，骨架32采用硬质较高的材料制成，以提高密封环30的整体结构强度。

在一些实施例中，骨架32采用弹性材料制成。骨架32采用弹性材料可以发生弹性变形，变形后的密封环30安装在轴颈20和安装孔11的孔壁之间，可以通过变形后存储的弹性势能使密封环30与轴颈20的外侧面和安装孔11的孔壁紧密接触，从而提高封严效果。

进一步地，骨架32采用抗疲劳性和抗弹性减退性较佳的弹性材料，比如弹簧钢（65Mn）。

在一些实施例中，环体31通过粘结或注塑等方式包覆在骨架32上构成一个整体。

如图2所示，在一些实施例中，骨架32包括支撑环321和设置在支撑环321内侧的支撑板322。支撑环321为环形结构，作为骨架32的主体支撑件。支撑板322连接在支撑环321的内侧，可以增大支撑环321的支撑能力。

在一些实施例中，第二密封部311包括多个第二凹槽和位于相邻两个第二凹槽之间的第二凸台，支撑板322自支撑环321延伸至第二凸台的内部。支撑板322的一侧与支撑环321连接，支撑板322的远离支撑环321的一侧延伸至第二凸台的内部，这样可以对第二凸台进行支撑，提高第二凸台的结构强度，避免第二凸台在较大的气流压力下发生变形而影响封严效果。

在一些实施例中，骨架32包括多个支撑板322，多个支撑板322沿支撑环321的周向间隔布置或者沿支撑环321的周向连接成环形。

支撑板322可以呈弧形，多个弧形的支撑板322沿支撑环321的周向间隔布置。多个支撑板322也可以连接形成环形结构，支撑板322的支撑平面与支撑环321的轴线方向相互垂直。

在一些实施例中，骨架32包括多个支撑板322，多个支撑板322沿轴颈20的轴线方向间隔布置。即，在轴线方向上，支撑环321的内侧布置有多层支撑板322，以支撑沿轴线方向设置的多个第二凸台。

如图3所示，在一些实施例中，密封环30在周向方向上具有开口33，以通过密封环30的变形使密封环30的外侧面与安装孔11的孔壁压紧接触。通过该开口33可以将密封环30更方便地套装于轴颈20的外周。而且，通过设置开口33，密封环30在周向方向上可以被挤压积攒弹性势能，在该弹性势能作用下，密封环30的外侧面与安装孔11的孔壁之间的接触更加紧密，防止高温高压气体发生泄露，提高封严效果。

在一些实施例中，压气机还包括第一衬套40和第二衬套50，第一衬套40和第二衬套50设置在安装孔11的孔壁和轴颈20之间，且在轴颈20的轴线方向上密封环30位于第一衬套40和第二衬套50之间。

通过设置第一衬套40和第二衬套50，可以对轴颈20进行支撑，同时有利于减少轴颈20与安装孔11的孔壁之间的磨损。

第一衬套40和第二衬套50可以采用易磨的软质金属或非金属材料制成。

通过对本发明压气机多个实施例的说明，可以看到本发明压气机实施例通过第一密封部和第二密封部的配合能够形成迷宫通路，对气流产生较大阻力，从而大幅减少泄露流量；而且密封环设有开口，通过密封环的微变形可以使密封环外侧面持续与安装孔的内壁面相互接触，以防止高温高压气从该界面泄露，有效改善压气机可调静叶轴颈泄露主流道内气体的缺陷，进而提高压气机的效率。

基于上述的压气机，本发明还提出一种航空发动机，该航空发动机包括上述的压气机。

上述各个实施例中压气机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。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：在不脱离本发明原理的前提下，依然可以对本发明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发明请求保护的技术方案范围当中。