弹性组合式活塞环及其挤压油膜阻尼器的制作方法

本发明涉及航空发动机的振动控制领域，特别涉及一种弹性组合式活塞环及其挤压油膜阻尼器。

背景技术：

在现有技术中，挤压油膜阻尼器基于挤压膜进行减振。当平行两板之间充满油液，并且以一定的相对速度靠近时，由于挤压效应，两板之间将产生一定的压力。由于这种压力与其靠近速度有关，形成了阻尼效应，基于该原理的挤压油膜阻尼，可吸收振动能量、将振动能量转换为热能，由流动的挤压油将热量带走。挤压油膜阻尼器在航空发动机中应用已久。

挤压油膜阻尼器的核心技术之一是对挤压油的密封与泄漏的控制：增强密封，有利于增大阻尼、提高减振效果，但密封过严不利于带走减振转化出的热量，热量增加降低挤压油的粘度，从而降低减振效果。若密封太差，挤压油膜的挤压油压偏低，也影响减振效果。因此，挤压油膜阻尼器的流量控制是关键技术之一。

图1为现有技术中活塞环对外围的压力的示意图。如图1所示，在工作状态下，活塞环对外围产生压力，通过压力面达到良好的密封效果。

图2为现有技术中活塞环自由状体与工装状态的示意图。如图2所示，为产生压力，活塞环在安装之前(自由状态下)，曲率半径较大，安装之后通过活塞环的变形产生压力。

图3为现有技术中活塞环及其内撑弹簧的结构示意图。如图3所示，为产生较大的密封压力，有的在活塞环内侧布置内撑弹簧。

图4为活塞化断口的常见形式。活塞环都有断口，断口的接口形式如图4所示，断口处成为密封泄漏的主要泄漏处。因为周向只有一处断口，从断口泄漏也会造成泄漏的周向不均匀。

有鉴于此，本领域技术人员研制了一种新的活塞环结构，以期克服上述技术问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中现有技术中用于挤压油膜阻尼器内的活塞环容易泄露，造成泄漏的周向不均匀等缺陷，提供一种弹性组合式活塞环及其挤压油膜阻尼器。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种弹性组合式活塞环，其特点在于，所述弹性组合式活塞环包括至少两个活塞环，所述活塞环具有断口，所述断口处设置有弹簧，所述活塞环上设置有凸台，至少两个所述活塞环上下组合，所述凸台卡入对应的所述断口内，对所述弹簧提供压缩力，且所述活塞环遮挡住对应组合在一起的所述断口。

根据本发明的一个实施例，所述弹簧的一端安装在所述断口的一侧内壁面上，所述凸台卡设在所述弹簧和所述断口的另一侧内壁面之间，所述弹簧的另一端与所述凸台的侧面相抵。

根据本发明的一个实施例，所述弹簧为波浪弹簧。

根据本发明的一个实施例，所述凸台设置在所述活塞环的一端面上，且与所述断口相隔90°处。

根据本发明的一个实施例，所述断口为直口形式。

根据本发明的一个实施例，所述断口为交错接口形式。

根据本发明的一个实施例，所述断口的一侧内壁面设置有凸出结构，所述断口的另一侧内壁面设置有凹入结构，所述凸出结构和所述凹入结构相互匹配。

根据本发明的一个实施例，所述断口的两侧内壁面均为斜面，所述斜面与所述活塞环的之间形成v形结构。

根据本发明的一个实施例，所述活塞环的另一端面开设有多个凹槽，所述凹槽与所述凸台分别分布在两个相对的端面上。

根据本发明的一个实施例，所述挤压油膜阻尼器包括如权利要求1-9任意一项所述的弹性组合式活塞环，所述弹性组合式活塞环安装在所述挤压油膜阻尼器的内环和外环之间。

本发明的积极进步效果在于：

本发明弹性组合式活塞环及其挤压油膜阻尼器结构简单，并能够有效提高活塞环的密封压力，并使挤压油均匀泄漏，对挤压油实现精确控制，提高与改善sfd的阻尼效果，降低航空发动机转子的振动。

附图说明

本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1为现有技术中活塞环对外围的压力的示意图。

图2为现有技术中活塞环自由状体与工装状态的示意图。

图3为现有技术中活塞环及其内撑弹簧的结构示意图。

图4为活塞化断口的常见形式。

图5为本发明弹性组合式活塞环的结构示意图。

图6为本发明弹性组合式活塞环的组合示意图。

图7为本发明弹性组合式活塞环的组合后结构示意图。

图8为本发明挤压油膜阻尼器的结构示意图。

图9为本发明挤压油膜阻尼器的挤压油流路图。

图10为本发明弹性组合式活塞环的断口为直口形式的示意图。

图11为本发明弹性组合式活塞环的断口为交错接口的示意图。

【附图标记】

活塞环10

断口11

弹簧20

凸台12

凸出结构111

凹入结构112

斜面113

凹槽14

挤压油膜阻尼器的内环30

挤压油膜阻尼器的外环40

滚动轴承50

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

现在将详细参考附图描述本发明的实施例。现在将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。

此外，尽管本发明中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本发明说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。

此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本发明。

图5为本发明弹性组合式活塞环的结构示意图。图6为本发明弹性组合式活塞环的组合示意图。图7为本发明弹性组合式活塞环的组合后结构示意图。图8为本发明挤压油膜阻尼器的结构示意图。图9为本发明挤压油膜阻尼器的挤压油流路图。图10为本发明弹性组合式活塞环的断口为直口形式的示意图。图11为本发明弹性组合式活塞环的断口为交错接口的示意图。

如图5至图10所示，本发明公开了一种弹性组合式活塞环，其包括至少两个活塞环10，活塞环10具有断口11，在断口11处设置有弹簧20，在活塞环10上设置有凸台12。将这种结构的至少两个活塞环10上下组合，凸台12卡入对应的断口11内，对弹簧20提供压缩力，且活塞环10遮挡住对应组合在一起的断口11。

优选地，弹簧20的一端安装在断口11的一侧内壁面上，凸台12卡设在弹簧20和断口11的另一侧内壁面之间，弹簧20的另一端与凸台12的侧面相抵。此处的弹簧20优选为波浪弹簧。

进一步地，凸台12设置在活塞环10的一端面上，且与断口11相隔90°处。断口11的形式可以优选为直口或者交错接口。

具体地说，断口11的一侧内壁面设置有凸出结构111，断口11的另一侧内壁面设置有凹入结构112，凸出结构111和凹入结构112相互匹配。

特别地，本实施例中断口11的两侧内壁面均为斜面113，斜面113与活塞环10的之间形成v形结构。

此处的凹凸结构可避免接口径向互相错动，v形结构可避免接口处上下错动，而在弹力作用下，接口也不会沿圆周向松动，从而使接口处接触状态稳定。

更进一步地，活塞环10的另一端面开设有多个凹槽14，将凹槽14与凸台12分别分布在两个相对的端面上。

根据上述结构描述，本发明弹性组合式活塞环在圆环断口处设置波浪形弹簧，弹簧在组装时被压缩，压缩后提供切向弹力，从而使活塞环产生对外围的压力。同时，与断口相隔约90°处设有一个凸台，这个凸台在与另一个与之一样的活塞环组合时，可对弹簧提供压缩力。通过活塞环的组合，每个活塞环的断口被另一个活塞环所遮挡，从而使活塞环组合在圆周各处均无泄漏。

本发明还公开了一种挤压油膜阻尼器，其包括如上所述的弹性组合式活塞环，所述弹性组合式活塞环安装在挤压油膜阻尼器的内环30和挤压油膜阻尼器的外环40之间。

具体地说，活塞环组合后安装于挤压油膜阻尼器中，为调节流路截面以控制流量，可在活塞环的侧面开一些轴向均布的凹槽14，例如小浅槽的形式。滚动轴承50安装在挤压油膜阻尼器的内环30内。

如上所述，本发明弹性组合式活塞环及其挤压油膜阻尼器具有诸多优势：

一、带有周向弹性器件，可提供较大的切向弹力，从而使活塞环的密封压力较大；

二、通过两环组合，使密封压力圆周分布更为均匀，且改善了挤压油膜阻尼器的不均匀泄露；

三、挤压油流出时的流路变长、曲折，有利于降低空气进入挤压油膜的可能性，改善阻尼特性；

四、活塞环接口可实现径向、轴向、周向的固定，结构稳定性好；

五、相对于带有内撑弹簧的活塞环，本发明中的弹性件与活塞环为一体式的，结构简单。

综上所述，本发明弹性组合式活塞环及其挤压油膜阻尼器结构简单，并能够有效提高活塞环的密封压力，并使挤压油均匀泄漏，对挤压油实现精确控制，提高与改善sfd的阻尼效果，降低航空发动机转子的振动。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。