航空发动机轴承腔密封装置和航空发动机的制作方法

本发明涉及航空，具体而言，涉及一种航空发动机轴承腔密封装置和航空发动机。

背景技术：

1、航空发动机通常使用滚动轴承来建立转子的支撑系统，为保证轴承高性能、长寿命的工作，需使用润滑油不断地对轴承进行润滑和冷却。航空发动机主轴承腔密封的主要功能是将轴承腔与气路环境隔离，有效地保护轴承腔内润滑油不受气路环境干扰，并防止轴承腔内润滑油泄漏。随着现代航空发动机的性能指标朝着低噪声、低油耗、低排放的方向发展，齿轮驱动风扇(gtf)构型的提出对降低噪声、降低排放和提高燃油经济性是十分有益的，但是gtf构型航空发动机的齿轮传动系统受到惯性力和陀螺力矩的影响，从而导致发动机转子存在的角度偏摆(相关研究数据为不大于0.5°)。所以gtf构型航空发动机的主轴承腔密封需要能够适应转子的角度偏摆和偏心。圆周石墨密封广泛地用于现役航空发动机的主轴承腔密封，相较于其他类型的密封，圆周石墨密封有着许多无可比拟的优势，比如相同体积条件下具有更强的密封性能；对转子轴向位移具有更大的包容性；密封在恶劣环境下被意外破坏时仍能保持装置完整性。但是圆周石墨密封在转子存在偏摆时泄漏率会显著增大，严重影响密封性能。相关研究表明，圆周石墨密封偏摆角为0°时密封气体泄漏率数量级为1e-5kg/s，当偏摆角为0.1°时，密封气体泄漏率数量级为1e-2kg/s，随着偏摆角增大密封气体泄漏率呈线性增大趋势。同时石墨封严环长时间在偏摆状态下工作会造成圆周石墨密封寿命急剧减短，并发生不同程度的失效。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种航空发动机轴承腔密封装置和航空发动机，以改善现有技术中存在的航空发动机的转子偏离航空发动机的轴线时圆周石墨密封部件容易出现泄露的问题。

2、根据本发明实施例的一个方面，本发明提供了一种航空发动机轴承腔密封装置，航空发动机轴承腔密封装置包括：

3、环状部件，被配置成可套设在航空发动机的转子上；

4、密封座，套设在环状部件外，并用于套设航空发动机的机匣的内，密封座的内表面设有环形腔体，环形腔体的沿环形部件的轴向的至少一端是封闭端；

5、推环，套设在环状部件和密封座之间并位于环形腔体中，推环被配置成可在经过环状部件的轴线的平面内摆动；

6、石墨封严环，套设在环状部件和密封座之间并与推环沿环状部件的轴向并排地设置在环形腔体中，石墨封严环包括与环形部件相接触的第一密封面和与推环相接触的第二密封面；

7、弹性密封圈，设在推环的远离石墨封严环的一侧，弹性密封圈一侧与环形腔体的封闭端的密封座密封配合，密封圈的另一侧与推环密封配合。

8、在一些实施例中，在弹性密封圈的横截面中，弹性密封圈的朝向环形腔体的封闭端的一侧为朝封闭端凸出的弧形结构，弹性密封圈的朝向推环的一侧为朝推环凸出的弧形结构。

9、在一些实施例中，弹性密封圈包括：

10、夹套，呈环形且在其横截面内具有空腔；

11、蓄能弹簧，设置在空腔中，并被配置成将夹套朝推环和封闭端推压。

12、在一些实施例中，蓄能弹簧为套设在夹套内的环形结构，蓄能弹簧的横截面为o形结构、u形结构和v形结构中的一种。

13、在一些实施例中，航空发动机轴承腔密封装置还包括被配置成将石墨封严环朝推环推压的第一弹性部件。

14、在一些实施例中，航空发动机轴承腔密封装置还包括安装在环形腔体的远离封闭端的一端的弹性部件安装座，第一弹性部件的一端与石墨封严环抵接，另一端与弹性部件安装座抵接。

15、在一些实施例中，还包括被配置成将推环朝环形腔体的封闭端推压的第二弹性部件，第二弹性部件的一端与推环抵接，第二弹性部件的另一端与弹性部件安装座抵接。

16、在一些实施例中，弹性部件安装座和密封座止转配合。

17、在一些实施例中，石墨封严环包括沿环形部件的周向依次布置且分体设置的多个石墨弧形段，航空发动机轴承腔密封装置还包括弹性捆扎部件，弹性捆扎部件套设在多个石墨弧形段外，以将多个石墨弧形段安装在环形部件上。

18、在一些实施例中，弹性捆扎部件包括沿石墨封严环的周向延伸的弹簧。

19、在一些实施例中，推环与密封座止转配合。

20、在一些实施例中，航空发动机轴承腔密封装置还包括用于在环形部件随航空发动机的转子转动的过程中将润滑油朝密封座的轴承腔的推送的螺旋结构。

21、在一些实施例中，螺旋结构包括设在密封座的内周面上的螺旋槽，螺旋槽设在环形腔体的邻近轴承腔的一侧。

22、在一些实施例中，

23、石墨封严环的外周面上设有沿其轴向延伸的第一卸荷槽和连通第一卸荷槽和航空发动机的增压腔的流体通道；以及

24、石墨封严环的邻近推环的端面上设置有与航空发动机的增压腔连通的第二卸荷槽。

25、在一些实施例中，航空发动机轴承腔密封装置还包括用于为石墨封严环和环形部件12降温冷却的冷却系统，冷却系统包括设在环形部件且用于容纳冷却介质的环形槽，环形槽沿环形部件的轴向延伸且在环形部件的邻近轴承腔的一端具有敞开端。

26、根据本发明的另一方面，还提供了一种航空发动机，航空发动机包括上述的航空发动机轴承腔密封装置。

27、应用本申请的技术方案，推环被配置成可在经过环状部件的轴线的平面内摆动，也即推环与环形部件的轴线方向之间的夹角可调，在环形部件随航空发动机的转子偏离航空发动机的轴线方向的情况下，推环在套设在环形部件上的石墨封严环的推压下调整推环与环形部件的轴线方向的夹角，以保证石墨封严环的第二密封面与推环充分接触，从而保证了石墨封严环与推环之间的密封效果。

28、通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

技术特征：

1.一种航空发动机轴承腔密封装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的航空发动机轴承腔密封装置，其特征在于，在所述弹性密封圈(5)的横截面中，所述弹性密封圈(5)的朝向环形腔体的所述封闭端(205)的一侧为朝所述封闭端(205)凸出的弧形结构，所述弹性密封圈(5)的朝向所述推环(3)的一侧为朝所述推环(3)凸出的弧形结构。

3.根据权利要求2所述的航空发动机轴承腔密封装置，其特征在于，所述弹性密封圈(5)包括：

4.根据权利要求3所述的航空发动机轴承腔密封装置，其特征在于，所述蓄能弹簧(502)为套设在所述夹套(501)内的环形结构，所述蓄能弹簧(502)的横截面为o形结构、u形结构和v形结构中的一种。

5.根据权利要求1所述的航空发动机轴承腔密封装置，其特征在于，还包括被配置成将所述石墨封严环(7)朝所述推环(3)推压的第一弹性部件(6)。

6.根据权利要求5所述的航空发动机轴承腔密封装置，其特征在于，还包括安装在所述环形腔体的远离所述封闭端(205)的一端的弹性部件安装座(9)，所述第一弹性部件(6)的一端与所述石墨封严环(7)抵接，另一端与所述弹性部件安装座(9)抵接。

7.根据权利要求6所述的航空发动机轴承腔密封装置，其特征在于，还包括被配置成将所述推环(3)朝环形腔体的所述封闭端(205)推压的第二弹性部件(4)，所述第二弹性部件(4)的一端与所述推环(3)抵接，所述第二弹性部件(4)的另一端与所述弹性部件安装座(9)抵接。

8.根据权利要求6所述的航空发动机轴承腔密封装置，其特征在于，所述弹性部件安装座(9)和所述密封座(2)止转配合。

9.根据权利要求1所述的航空发动机轴承腔密封装置，其特征在于，所述石墨封严环(7)包括沿所述环形部件(12)的周向依次布置且分体设置的多个石墨弧形段，航空发动机轴承腔密封装置还包括弹性捆扎部件(8)，所述弹性捆扎部件(8)套设在多个石墨弧形段外，以将多个石墨弧形段安装在所述环形部件(12)上。

10.根据权利要求8所述的航空发动机轴承腔密封装置，其特征在于，所述弹性捆扎部件(8)包括沿所述石墨封严环(7)的周向延伸的弹簧。

11.根据权利要求1所述的航空发动机轴承腔密封装置，其特征在于，所述推环(3)与所述密封座(2)止转配合。

12.根据权利要求1所述的航空发动机轴承腔密封装置，其特征在于，还包括用于在所述环形部件(12)随航空发动机的转子转动的过程中将润滑油朝所述密封座(2)的所述轴承腔(a)的推送的螺旋结构。

13.根据权利要求12所述的航空发动机轴承腔密封装置，其特征在于，螺旋结构包括设在所述密封座(2)的内周面上的所述螺旋槽(201)，所述螺旋槽(201)设在环形腔体的邻近轴承腔(a)的一侧。

14.根据权利要求1所述的航空发动机轴承腔密封装置，其特征在于，

15.根据权利要求1所述的航空发动机轴承腔密封装置，其特征在于，还包括用于为所述石墨封严环(7)和所述环形部件12降温冷却的冷却系统(1)，冷却系统(1)包括设在环形部件(12)且用于容纳冷却介质的环形槽(1201)，环形槽(1201)沿环形部件(12)的轴向延伸且在环形部件(12)的邻近轴承腔(a)的一端具有敞开端。

16.一种航空发动机，其特征在于，包括权利要求1至15中任一项所述的航空发动机轴承腔密封装置。

技术总结
本发明涉及一种航空发动机轴承腔密封装置和航空发动机，航空发动机轴承腔密封装置，包括：环状部件，被配置成可套设在航空发动机的转子上；密封座，套设在环状部件外，并用于套设在航空发动机的机匣的内，密封座的内表面设有环形腔体，环形腔体的沿环形部件的轴向的至少一端是封闭端；推环，套设在环状部件和密封座之间并位于环形腔体中，推环被配置成可在经过环状部件的轴线的平面内摆动；石墨封严环，套设在环状部件和密封座之间并与推环沿环状部件的轴向并排地设置在环形腔体中，石墨封严环包括与环形部件相接触的第一密封面和与推环相接触的第二密封面；弹性密封圈，设在推环的远离石墨封严环的一侧，弹性密封圈一侧与环形腔体的封闭端的密封座密封配合，密封圈的另一侧与推环密封配合。

技术研发人员：王计辉,俞镪鹏,李铠月,韩宁
受保护的技术使用者：中国航发商用航空发动机有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15