一种触指密封结构的制作方法

1.本发明属于航空发动机技术领域，具体涉及一种触指密封结构。


背景技术：

2.随着航空发动机性能的日益提高，其热力循环参数的增大和结构刚度的降低，都使得发动机中密封结构的工作条件愈发恶劣，提高密封结构性能势在必行，在高温、高压和高速的工况下采用传统的篦齿密封已经无法满足发动机的需求。因此在过去的20年中，表现出了由柔性密封代替篦齿密封的趋势，指尖密封作为一种新型的柔性密封技术，其优良的密封性能和较低的制造成本，受到了国内外密封研究者的广泛关注和深入研究。
3.指尖密封目前普遍采用“压力平衡型指尖密封”的结构改善指尖密封的“迟滞效应”。国外于2004年公开了采用“压力平衡腔”的发明专利(us6811154b2),通过降低作用在指尖片的轴向压差来达到减少“迟滞效应”的目的。国内中国航发四川燃气涡轮研究院申请了一种“一种指尖密封结构及其后挡板”发明专利(zl200910260097.9)。该结构通过在后挡板布置一些特殊结构的均压槽减少迟滞效应并降低空气沿后挡板的泄漏。类似的通过压力平衡改善指尖密封迟滞的方法也体现在清华大学发明专利“一种后挡板带微孔织构非接触式指尖密封结构”(zl201510156112.0)和发明专利“一种有鳍片的低迟滞接触式指尖密封”(zl201610878878.4)。
4.但是，目前的指尖密封结构都是从整体结构出发，通过调整指尖梁的型线，指尖片的形状，后挡板的结构来改善指尖密封的性能，这些都属于被动适应式的密封结构，不能对密封的性能进行主动干预和控制。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明的目的在于提供耐高温和高压的径向层叠触指密封方案，以显著提高二次流路密封的工作能力和封严性能，提供一种高效的轴向间隙密封。
6.为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案，提供一种触指密封结构，所述触指密封结构包括径向层叠设置的密封组件、与密封组件相配合的密封副、用于压紧密封片的压紧组件以及用于支撑的外支撑环，其中，所述密封组件为筒状结构，筒状密封组件的筒面上设有多个螺旋设置的缝隙，相邻两个缝隙之间为密封指身。
7.本发明所提供的触指密封结构，还具有这样的特征，所述密封组件为多个筒状结构的密封片同心套设而成或单个密封片卷制而成的多层筒状结构。
8.本发明所提供的触指密封结构，还具有这样的特征，所述多个筒状结构的密封片上的相邻密封片上的缝隙错开设置。
9.本发明所提供的触指密封结构，还具有这样的特征，所述每个密封片的缝隙位于相邻密封片密封指身的正中位置。
10.本发明所提供的触指密封结构，还具有这样的特征，所述多层筒状结构的每一层上的缝隙与相邻层的缝隙错开设置。
11.本发明所提供的触指密封结构，还具有这样的特征，所述螺旋设置的缝隙位于相邻层的筒状结构上的密封指身正中位置。
12.本发明所提供的触指密封结构，还具有这样的特征，所述螺旋包括从柱面圆弧螺旋、渐开线螺旋和多段线条螺旋中选出的一种。
13.本发明所提供的触指密封结构，还具有这样的特征，所述密封组件由金属材料或复合材料制成。
14.本发明所提供的触指密封结构，还具有这样的特征，所述密封副可为仅仅设置在密封组件一端的单侧密封副，也可以为设置在密封组件两端的双侧密封副；单侧密封副时，密封组件的另一端通过内支撑环固定。
15.本发明所提供的触指密封结构，还具有这样的特征，所述压紧组件包括保护卡圈和压紧环，所述压紧环用于压紧所述密封组件；所述保护卡圈用于固定所述压紧环。
16.本发明所提供的触指密封结构，还具有这样的特征，所述外支撑环上设有环形或弧线形的压力平衡腔。
17.有益效果
18.本发明提供的触指密封结构在减小密封气体泄漏量、减小密封靴与端面之间的摩擦磨损以及提高密封耐高温性能的同时，具有较好的密封性能，该触指密封结构巧妙的避免了大磨损和大间隙结构，通过曲梁的柔性及弹性增强了密封靴与端面之间的贴合性，从而减小了泄漏量，同时减小了密封靴底部的载荷，从而减小了密封靴与端面之间的碰磨，使通常用于二次流路的端面篦齿密封被替换，大大减小了泄漏量和磨损量。
附图说明
19.图1为本发明实施例所提供的触指密封结构应用于空气流路密封的装配结构示意图；
20.图2为本发明实施例采用触指密封结构的组件结构示意图；
21.图3为图2中触指密封的梁身相互遮挡的结构示意图；
22.图4为本发明实施例所提供的触指密封结构中单个密封片的结构示意图；
23.图5为图4的端部放大图；
24.图6为本发明部分实施例所提供的密封组件的结构示意图；
25.图7为本发明部分实施例所提供的密封指身的示意图；
26.图8为本发明部分实施例所提供的密封指身的示意图。
具体实施方式
27.下面结合附图与实施例对本发明作进一步的详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
28.在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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创造和简化描述，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
能理解为对本发明创造的限制。
29.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
30.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创造中的具体含义。
31.虽然制造工艺、工作环境、使用时间等均会对发动机叶轮机类部件特性造成影响，但其特性的基本变化趋势具有保持的特征，即特性线的走势、形状等维持基本不变，这为根据发动机试车数据进行叶轮机部件的特性修正提供了重要理论基础。
32.如图1-8所示，本实施例提供了一种触指密封结构，所述触指密封结构包括径向层叠设置的密封组件1、与密封组件相配合的密封副2、用于压紧密封片的压紧组件以及用于支撑的外支撑环6，其中，所述密封组件1为筒状结构，筒状密封组件1的筒面上设有多个螺旋设置的缝隙，相邻两个缝隙之间为密封指身。层叠密封片结构用于对空气流路进行封严，摩擦副2用于起到对空气的封严作用。
33.上述实施例中，巧妙的将密封结构与支撑结构融为一体，通过曲梁的柔性及弹性增强了密封靴与端面之间的贴合性。通过密封的轻微泄漏起到对高温空气或燃气吹除的作用，避免零件烧蚀，同时减小结构应力和高温蠕变对性能衰减的影响，保证长时间使用和反复分解复装时的封严可靠性，使通常用于高温机匣配合面的金属封严环被替换，大大增强结构整体的可靠性。
34.在部分实施例中，所述密封组件1为多个筒状结构的密封片同心套设而成或单个密封片卷制而成的多层筒状结构。
35.在部分实施例中，所述多个筒状结构的密封片上的相邻密封片上的缝隙错开设置。错开的缝隙可以起到轴向密封的效果。
36.在部分实施例中，所述每个密封片的缝隙位于相邻密封片密封指身的正中位置。
37.在部分实施例中，所述多层筒状结构的每一层上的缝隙与相邻层的缝隙错开设置。
38.在部分实施例中，所述螺旋设置的缝隙位于相邻层的筒状结构上的密封指身正中位置。
39.在部分实施例中，所述螺旋包括从柱面圆弧螺旋、渐开线螺旋和多段线条螺旋中选出的一种。
40.在部分实施例中，所述密封组件1由金属材料或复合材料制成。
41.在部分实施例中，所述密封副可为仅仅设置在密封组件1一端的单侧密封副，也可以为设置在密封组件1两端的双侧密封副；单侧密封副时，密封组件的另一端通过内支撑环5固定。内支撑环5对层叠密封片组件1进行支撑和保护，同时内支撑环5带有后端面与密封片组件1进行配合从而密封。
42.在部分实施例中，所述压紧组件包括保护卡圈3和压紧环4，所述压紧环4用于压紧
所述密封组件1；所述保护卡圈3用于固定所述压紧环4。压紧环4也是一块环形的板状结构，主要作用是对密封组件1进行支撑和保护。保护卡圈3将压紧环4固定在外支撑环6上。
43.在部分实施例中，所述外支撑环6上设有环形或弧线形的压力平衡腔。外支撑环6对压紧环4进行支撑。
44.在部分实施例中，密封组件1的外侧与内侧可以用于包覆一个薄壁金属套筒，用于在小直径或轴向大跨度条件下增强刚性及提供保护。
45.在部分实施例中，密封片的密封指身可以根据实际工况进行调整，图7和图8分别为不同变种的密封指身。
46.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。