CN110529503A - 一种用于发动机主轴轴承滑油的密封结构 - Google Patents

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赵志恒
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Abstract

本发明属于航空发动机滑油密封结构设计技术，涉及一种用于发动机主轴轴承滑油的密封结构。该结构由回转轴线均相同的第一密封环、第二密封环、止推环、石墨密封环组成；石墨密封环置于第一密封环、第二密封环与止推环装配形成的空腔内；该密封结构设置在与轴承座连接的衬套和转子轴颈之间；止推环在套接在转子轴颈上。本发明提出的密封结构，结构简单，密封性能检测方便易行。采用双向作用的径向端面接触式密封结构，封严效果好，可有效阻止滑油从支承的滑油腔渗透到空气腔内；油膜石墨密封结构的设计可保证各飞行姿态下支承处的滑油密封要求。

Description

一种用于发动机主轴轴承滑油的密封结构
技术领域
本发明属于航空发动机滑油密封结构设计技术，涉及一种一种用于发动机主轴轴承滑油的密封结构。
背景技术
现代航空发动机上，经常采用端面或径向石墨封严装置，将主轴轴承及润滑剂与发动机的气路环境隔离开,防止滑油向气路渗漏或气体过多地向轴承腔内泄漏，以确保发动机润滑***正常工作。但发动机工作时，端面或径向石墨封严装置常会因石墨密封环磨损或是断裂而导致密封失效，使得滑油泄露，导致滑油消耗量大，严重的将影响发动机的安全使用。因此,针对航空发动机主轴轴承处滑油密封需求，现有密封结构结构复杂，所采用波形弹簧、止动片、石墨密封环组合的形式只能实现端面密封；密封效果较差。
发明内容
本发明的目的是：为保证飞机在各种飞行姿态下，诸如起飞、爬高及俯冲等，发动机支承处滑油腔的密封，本发明提出了一种用于发动机主轴轴承滑油的密封结构。
本发明的技术解决方案是：一种用于发动机主轴轴承滑油的密封结构，该结构由回转轴线均相同的第一密封环、第二密封环、止推环、石墨密封环组成；石墨密封环置于第一密封环、第二密封环与止推环装配形成的空腔内；该密封结构设置在与轴承座连接的衬套和转子轴颈之间；止推环在套接在转子轴颈上。该密封结构设计完成后，首先在实验室进行密封性检查，具体检查时通过检测密封结构两侧的空气泄漏量实现密封性能的检测。
所述石墨密封环是带弹性的开口式密封环，一方面易于装配，另一方面在有限的空间内，依靠其本身的弹性力在径向与相对静止的衬套内壁表面贴紧，以消除零件之间的径向间隙，保证滑油腔的径向密封。与此同时，为了使滑油连通，石墨密封环径向设置有多个通孔，通孔数量为6个，均匀分布。石墨密封环与第一、第二密封环接触面之间也设置有多个凹槽，滑油润滑石墨密封环，释放侧面滑油压力。
所述止推环采用不锈钢制成，与转子轴颈接触的中间区域设置有油槽，减小止推环与转轴之间的摩擦，该油槽还可以形成油膜，起到减震的作用。
所述第一密封环、第二密封环均采用不锈钢制成，其端面从中间向侧面成收敛形式，可大大减小密封结构的重量。两个密封环的接触平面，进行表面光顺处理。
本发明的优点是：
1.一种航空发动机主轴轴承滑油油膜密封装置结构的全新设计；
2.双向作用的径向端面接触式密封结构，封严效果好，可有效阻止滑油从支承的滑油腔渗透到空气腔内；
3.油膜石墨密封结构的设计可保证各飞行姿态下支承处的滑油密封要求。
附图说明
图1为本发明密封示意图；
图2为石墨密封环结构示意图；
图3为第一密封环结构示意图；
图4为第二密封环结构示意图；
编号说明：1-石墨密封环，2-止推环，3-第一密封环，4-第二密封环，5-衬套，6-转子。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。
参见附图1-4，本发明一种用于发动机主轴轴承滑油的密封结构，如图1所示，该结构由回转轴线均相同的第一密封环3、第二密封环4、止推环2、石墨密封环1组成；石墨密封环1置于第一密封环3、第二密封环4与止推环2装配形成的空腔内；该密封结构设置在与轴承座连接的衬套5和转子6轴颈之间；止推环2在套接在转子6轴颈上。
该密封结构为双向作用的径向端面接触式密封结构，其中，石墨封严结构中使用的石墨密封环1是带弹性的开口式密封环，工作时可依靠其本身的弹性力在径向与相对静止的衬套内壁表面贴紧，以消除零件之间的径向间隙，保证滑油腔的径向密封。在石墨密封环的工作端面；工作时摩擦接触的端面；加工有能够产生气膜润滑及进行气体力平衡的孔和槽，以减少摩擦及减少摩擦热所产生的影响。此外，石墨密封环的工作端面上平面度和粗糙度要求极高，平面度≯0.001、粗糙度≯0.1，以保证密封端面的接触面积，并在摩擦接触部位保证了转、静子间的密封，从而保证滑油腔的密封性。其结构如图2所示：
在上述密封结构的基础上，在第一密封环3、第二密封环4与石墨密封环1的接触面上，加工有能够产生气膜润滑及进行气体力平衡的孔和槽，以减少摩擦及减少摩擦热所产生的影响。其结构分别如下图3、图4所示。
止推环2轴向尺寸设计得比石墨密封环1的大，保证石墨密封环1在轴向是可以前后串动的。发动机工作时，在压差的作用下，石墨密封环1可挤压靠紧高速旋转的第一密封环3的端面或反向压差时挤压靠紧第二密封环4端面并紧密贴合，消除零件之间的轴向间隙，保证滑油腔的密封。
所述止推环2采用不锈钢制成，与转子6轴颈接触的中间区域设置有油槽，减小止推环1与转轴之间的摩擦，该油槽还可以形成油膜，起到减震的作用。
第一密封环3、第二密封环4均采用不锈钢制成，其端面从中间向侧面成收敛形式。接触平面表面进行光顺处理以达到平面度要求。
为了使滑油连通，石墨密封环1径向设置有多个通孔，通孔数量为6个，均匀分布。滑油润滑石墨密封环1，释放侧面滑油压力。整个密封结构设计完成后，首先在实验室进行密封性检查，具体检查时通过检测密封结构两侧的空气泄漏量实现密封性能的检测。
实施例
该项发明已在某型号发动机上得到了应用。采用本发明提出的密封结构保证了不同飞行姿态下支承腔内滑油的密封。具体实施示意图如图1所示：一种用于发动机主轴轴承滑油的密封结构为双向作用的径向、端面接触式密封结构。密封用的石墨密封环装在由第一密封环、第二密封环、止推环装配形成的空腔内，该密封结构设置在与轴承座连接的衬套和转子轴颈之间；石墨密封环与转轴本身无直接的相对摩擦。
本发明提出的密封结构的工作原理是：装配时，依次将第一密封环、止推环、第二密封环套装在发动机转子轴颈上，随后将石墨密封环装入由第一密封环、第二密封环、止推环装配形成的空腔内；石墨密封环的外侧面在
发动机工作时，石墨密封环在轴向与环之间产生相对摩擦运动，并靠石墨密封环两端的空气腔与滑油腔之间的压差来保证轴向密封端面的紧密贴合；在径向上，石墨密封环依靠其本身的弹性力在径向与相对静止的衬套内壁表面贴紧，在径向与相对静止的衬套内壁贴合，靠石墨密封环外圆面与衬套内圆面的接触挤压保证密封端面的紧密贴合，从而有效阻止滑油从支撑的滑油腔渗透到空气腔内。
本文设计的油膜石墨密封结构，这种密封装置装在转速较高的传动轴上工作时具有长时间的密封效果，使用寿命长，滑油泄漏量小，甚至完全***漏，尤其是在高温、高压、高转速条件下仍能保证可靠的密封性能，是其它类型密封装置所不具备的，对降低发动机耗油率进而直接减少使用成本起到了非常重要的作用。

Claims (10)

1.一种用于发动机主轴轴承滑油的密封结构，其特征在于：该结构由回转轴线均相同的第一密封环、第二密封环、止推环、石墨密封环组成；石墨密封环置于第一密封环、第二密封环与止推环装配形成的空腔内；该密封结构设置在与轴承座连接的衬套和转子轴颈之间；止推环在套接在转子轴颈上。
2.根据权利要求1所述的一种用于发动机主轴轴承滑油的密封结构，其特征在于：所述石墨密封环是带弹性的开口式石墨密封环。
3.根据权利要求1所述的一种用于发动机主轴轴承滑油的密封结构，其特征在于：所述石墨密封环与止推环之间有一定的间隙。
4.根据权利要求3所述的一种用于发动机主轴轴承滑油的密封结构，其特征在于：所述石墨密封环径向设置有多个通孔。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种用于发动机主轴轴承滑油的密封结构，其特征在于：所述石墨密封环与第一密封环及第二密封环接触面上设置有多个凹槽。
6.根据权利要求1所述的一种用于发动机主轴轴承滑油的密封结构，其特征在于：所述止推环与转子轴颈接触部分设置有油槽。
7.根据权利要求1或6所述的一种用于发动机主轴轴承滑油的密封结构，其特征在于：所述的止推环轴向尺寸略大于石墨密封环，保证石墨密封环在轴向可以前后串动的。
8.根据权利要求1所述的一种用于发动机主轴轴承滑油的密封结构，其特征在于：所述第一密封环、第二密封环与轴承座连接的衬套之间小间隙配合。
9.根据权利要求8所述的一种用于发动机主轴轴承滑油的密封结构，其特征在于：所述第一密封环、第二密封环与石墨密封环的接触面上，设置有产生气膜润滑及进行气体力平衡的孔和槽。
10.根据权利要求1、7或8所述的一种用于发动机主轴轴承滑油的密封结构，其特征在于：所述第一密封环、第二密封环采用不锈钢制成，表面光顺处理。
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