本發(fā)明涉及航空發(fā)動機密封，特別地，涉及一種軸承腔封嚴(yán)裝置。此外，還涉及一種包括該軸承腔封嚴(yán)裝置的航空發(fā)動機。

背景技術(shù)：

1、航空發(fā)動機軸承腔封嚴(yán)的主要功用是將發(fā)動機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的軸承腔與發(fā)動機的氣流環(huán)境有效地隔離，保護(hù)軸承和潤滑油免受氣流流路環(huán)境損害，并防止?jié)櫥托孤鹘y(tǒng)航空燃?xì)鉁u輪螺旋槳發(fā)動機軸承腔的密封方式通常采用篦齒密封，篦齒密封屬于非接觸式密封結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)靜子間有間隙，泄漏量大，且在航空發(fā)動機以慢車狀態(tài)向最大功率狀態(tài)的加速過程中，因離心力作用使轉(zhuǎn)靜子間不可避免的會碰磨，導(dǎo)致篦齒齒尖和涂層磨損，造成不可復(fù)原的永久性的間隙增大，在使用過程中封嚴(yán)效果會不斷下降。

2、隨著航空發(fā)動機的高推比、高壓比、高溫比不斷提高，主軸密封的線速度、封嚴(yán)壓差、使用溫度不斷增加，使用工況日漸惡劣，傳統(tǒng)的非接觸式篦齒密封應(yīng)用于封嚴(yán)壓差較高的航空發(fā)動機中，會造成軸承腔溫度高及滑油消耗量大的問題，給發(fā)動機性能帶來較大的損失。因而，軸承腔封嚴(yán)逐漸采用新型非接觸式浮環(huán)密封取代篦齒密封。非接觸式浮環(huán)密封一般由殼體、石墨環(huán)、波形彈簧、墊圈和擋圈等組成，石墨環(huán)與旋轉(zhuǎn)的密封跑道構(gòu)成主密封界面來限制軸向滑油的泄漏，通過波紋彈簧使石墨環(huán)端面緊貼殼體內(nèi)側(cè)形成輔助密封界面，在運轉(zhuǎn)過程中，浮環(huán)密封靜子件密封跑道可形成徑向浮力，使石墨環(huán)通過徑向浮動以適應(yīng)轉(zhuǎn)子偏心和跟隨跑道跳動。但是在先進(jìn)航空發(fā)動機中，通常將高壓渦輪支撐在低壓渦輪上，軸承腔密封的空間位置受限，需要采用結(jié)構(gòu)緊湊的軸間密封裝置。而現(xiàn)有的浮環(huán)密封結(jié)構(gòu)占用空間大，導(dǎo)致浮環(huán)密封結(jié)構(gòu)的徑向尺寸大，造成主軸密封的線速度大，較大的線速度會使浮環(huán)密封結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)子之間的相對運動加劇，導(dǎo)致浮環(huán)密封結(jié)構(gòu)的磨損加快，增加泄漏量，影響密封效果，造成發(fā)動機的應(yīng)用風(fēng)險較高。另外，非接觸式浮環(huán)密封允許有少許高壓側(cè)的氣體泄漏到軸承腔，防止軸承腔內(nèi)滑油向外泄漏，但是現(xiàn)有的浮環(huán)密封結(jié)構(gòu)的間隙對準(zhǔn)軸承設(shè)置，導(dǎo)致從間隙泄漏的高壓側(cè)的氣體會直接噴射至軸承外環(huán)、保持架端面或滾動體上，引起軸承溫度升高，影響發(fā)動機安全。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種軸承腔封嚴(yán)裝置及航空發(fā)動機，以解決現(xiàn)有技術(shù)中軸承腔封嚴(yán)裝置的徑向尺寸較大導(dǎo)致線速度高影響發(fā)動機性能的技術(shù)問題。

2、根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種軸承腔封嚴(yán)裝置，包括用于安裝軸承的安裝座、固定裝設(shè)于軸承內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸以及沿旋轉(zhuǎn)軸的徑向依次裝設(shè)于軸承腔內(nèi)的動密封件和靜密封件；

3、動密封件包括過盈套設(shè)于旋轉(zhuǎn)軸上的密封跑道以及用于將密封跑道徑向鎖緊于旋轉(zhuǎn)軸上的鎖緊結(jié)構(gòu)，鎖緊結(jié)構(gòu)布設(shè)于密封跑道與軸承之間并與密封跑道卡接配合形成擋圈結(jié)構(gòu)，用于阻擋泄漏氣體對軸承進(jìn)行沖擊；

4、靜密封件包括密封安裝于安裝座上的密封殼體以及密封安裝于密封殼體上的石墨密封件，石墨密封件布設(shè)于鎖緊結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離軸承的一端并與密封跑道間隙配合形成用于對軸承腔進(jìn)行封嚴(yán)的主密封界面。

5、進(jìn)一步地，安裝座的內(nèi)壁沿軸向依次設(shè)置有用于密封安裝密封殼體的限位環(huán)臺和用于安裝軸承擋圈的限位卡槽，軸承擋圈和密封殼體分別布設(shè)于軸承的兩側(cè)并與軸承外環(huán)的端面抵接以進(jìn)行軸向限位。

6、進(jìn)一步地，密封殼體靠近軸承的一端朝向安裝座的方向彎折形成限位臺階，密封殼體過盈裝設(shè)于限位環(huán)臺的內(nèi)壁上并通過限位臺階與限位環(huán)臺軸向抵接密封，密封殼體遠(yuǎn)離限位臺階一端的內(nèi)壁上沿徑向設(shè)置有用于對石墨密封件進(jìn)行軸向限位的限位凸臺。

7、進(jìn)一步地，石墨密封件包括沿旋轉(zhuǎn)軸的軸向朝向軸承的方向依次設(shè)置的限位擋圈、彈性件以及石墨環(huán)組件，限位擋圈沿徑向插設(shè)固定于密封殼體內(nèi)并與彈性件軸向固定；

8、限位擋圈與限位凸臺平行，石墨環(huán)組件的兩側(cè)分別與彈性件及限位凸臺軸向抵接形成輔助密封界面。

9、進(jìn)一步地，密封跑道的內(nèi)壁沿徑向設(shè)置有防轉(zhuǎn)環(huán)，防轉(zhuǎn)環(huán)設(shè)置于密封跑道遠(yuǎn)離軸承的一端，用于卡設(shè)于旋轉(zhuǎn)軸的端部以進(jìn)行軸向限位；

10、防轉(zhuǎn)環(huán)上沿徑向間隔開設(shè)有若干防轉(zhuǎn)槽，旋轉(zhuǎn)軸上沿軸向?qū)?yīng)設(shè)置有若干凸起，防轉(zhuǎn)環(huán)通過防轉(zhuǎn)槽與凸起的插接配合以進(jìn)行徑向限位，用于防止密封跑道與旋轉(zhuǎn)軸之間發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。

11、進(jìn)一步地，密封跑道的外壁沿徑向設(shè)置有若干防轉(zhuǎn)凸臺，防轉(zhuǎn)凸臺布設(shè)于密封跑道靠近軸承的一端并與鎖緊結(jié)構(gòu)卡接鎖緊；

12、防轉(zhuǎn)凸臺布設(shè)于主密封界面與軸承之間并與防轉(zhuǎn)槽軸向?qū)?yīng)設(shè)置。

13、進(jìn)一步地，密封跑道的內(nèi)壁遠(yuǎn)離軸承的一端還設(shè)置有拉拔槽，拉拔槽布設(shè)于防轉(zhuǎn)環(huán)遠(yuǎn)離軸承的一側(cè)。

14、進(jìn)一步地，鎖緊結(jié)構(gòu)包括抵接于軸承內(nèi)環(huán)上的鎖緊螺母以及固定于鎖緊螺母遠(yuǎn)離軸承一端的安裝環(huán)，安裝環(huán)的內(nèi)壁沿徑向間隔開設(shè)有若干個與防轉(zhuǎn)凸臺對應(yīng)的卡接凹槽，防轉(zhuǎn)凸臺沿徑向插設(shè)于卡接凹槽內(nèi)并與鎖緊螺母的端面軸向貼合密封。

15、進(jìn)一步地，安裝環(huán)的內(nèi)壁沿徑向還開設(shè)有卡接環(huán)槽，卡接環(huán)槽布設(shè)于卡接凹槽遠(yuǎn)離鎖緊螺母的一側(cè)，用于安裝擋氣環(huán)以進(jìn)一步阻擋泄漏至軸承腔內(nèi)的氣體對軸承的沖擊。

16、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供一種應(yīng)用該軸承腔封嚴(yán)裝置的航空發(fā)動機。

17、本發(fā)明具有以下有益效果：

18、1.本發(fā)明中的安裝座可對軸承和靜密封件進(jìn)行集成安裝，可簡化結(jié)構(gòu)和零件數(shù)量，減小占用空間，使整體結(jié)構(gòu)緊湊，滿足航空發(fā)動機的安裝需求，且靜密封件通過設(shè)置的密封殼體安裝于安裝座內(nèi)，可減小靜密封件的徑向尺寸以減小線速度，減小對發(fā)動機性能的影響；

19、2.本發(fā)明在旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)置鎖緊結(jié)構(gòu)以將密封跑道徑向鎖緊于旋轉(zhuǎn)軸上，通過縮小密封跑道與旋轉(zhuǎn)軸之間的徑向間隙以減小該軸承腔封嚴(yán)裝置的徑向尺寸，從而大大減小該軸承腔封嚴(yán)裝置的線速度，使該軸承腔封嚴(yán)裝置與旋轉(zhuǎn)軸之間的相對運動減小以減小磨損以及泄漏量，提高密封效果，提高發(fā)動機的推力和效率，減小油耗，同時避免使該軸承腔封嚴(yán)裝置承受更大的熱應(yīng)力和機械應(yīng)力，減小疲勞破壞的風(fēng)險，提高發(fā)動機的使用壽命；

20、3.鎖緊結(jié)構(gòu)與密封跑道密封鎖緊形成擋圈結(jié)構(gòu)，不僅可以防止密封跑道與旋轉(zhuǎn)軸之間發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，而且擋圈結(jié)構(gòu)設(shè)置于軸承和主密封界面之間，可以阻擋從主密封界面的間隙泄漏的高溫、高壓封嚴(yán)氣體，防止其直接對準(zhǔn)軸承外環(huán)、保持架端面或滾動體進(jìn)行沖擊，避免軸承溫度升高，保證發(fā)動機安全。

21、除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

技術(shù)特征：

1.一種軸承腔封嚴(yán)裝置，其特征在于，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承腔封嚴(yán)裝置，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軸承腔封嚴(yán)裝置，其特征在于，

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軸承腔封嚴(yán)裝置，其特征在于，

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承腔封嚴(yán)裝置，其特征在于，

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的軸承腔封嚴(yán)裝置，其特征在于，

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的軸承腔封嚴(yán)裝置，其特征在于，

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的軸承腔封嚴(yán)裝置，其特征在于，

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的軸承腔封嚴(yán)裝置，其特征在于，

10.一種航空發(fā)動機，其特征在于，包括權(quán)利要求1至9中任一項所述的軸承腔封嚴(yán)裝置。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種軸承腔封嚴(yán)裝置及航空發(fā)動機，軸承腔封嚴(yán)裝置包括用于安裝軸承的安裝座、固定裝設(shè)于軸承內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸以及沿旋轉(zhuǎn)軸的徑向依次裝設(shè)于軸承腔內(nèi)的動密封件和靜密封件；動密封件包括過盈套設(shè)于旋轉(zhuǎn)軸上的密封跑道以及用于將密封跑道徑向鎖緊于旋轉(zhuǎn)軸上的鎖緊結(jié)構(gòu)，鎖緊結(jié)構(gòu)布設(shè)于密封跑道與軸承之間與密封跑道卡接配合形成擋圈結(jié)構(gòu)，用于阻擋泄漏氣體對軸承進(jìn)行沖擊；靜密封件包括密封安裝于安裝座上的密封殼體以及密封安裝于密封殼體上的石墨密封件，石墨密封件布設(shè)于鎖緊結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離軸承的一端與密封跑道間隙配合形成用于對軸承腔進(jìn)行封嚴(yán)的主密封界面。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、徑向尺寸小，有效減小線速度，滿足航空發(fā)動機長壽命高性能的需求。

技術(shù)研發(fā)人員：王曉燕,周坤,邱海濤,力寧,馬利軍,袁俊馬,郝威威
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國航發(fā)湖南動力機械研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/24