封严通气结构
阅读说明：本技术 封严通气结构 (Obturage ventilation device ) 是由 马立恒 杨春华 刘昌华 倪慧妍 吴瑶 于 2019-07-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种封严通气结构,包括：涡轮转轴、装设于涡轮转轴上的支承轴承、连接于燃烧室机匣上的后轴承座、装设于涡轮转轴上且与后轴承座固定的封严通气环组、连接于涡轮转轴输出端上的转盘、一端与后轴承座相连另一端套设于转盘外以在后轴承座与转盘间围设出气流通道的封严圈及调压排气装置。封严通气环组位于封严圈内且端面抵靠后轴承座的端面,封严通气环组与后轴承座内的高压气流流道和气流通道连通。封严通气环组还与调压排气装置连通以在调压排气装置的作用下调节封严通气环组两侧的压力差,使高压气流由气流通道经封严通气环组进入调压排气装置以形成密封环流,进而使封严通气环组内两道同轴设置的密封结构形成两道气密封结构。(The invention discloses one kind to obturage ventilation device, comprising: turbine shaft, the bearing support being installed in turbine shaft, the rear bearing block being connected on combustion box, be installed in turbine shaft and with rear bearing block it is fixed obturage ventilation ring group, the turntable being connected on turbine shaft output end, one end be connected with rear bearing block the other end be sheathed on outside turntable with enclosed between rear bearing block and turntable set out airflow channel obturage circle and Pressure Regulation Exhaust device.Obturage ventilation ring group and be located at and obturage in circle and end face is against the end face of rear bearing block, obturage ventilation ring group in rear bearing block high pressure draught runner and airflow channel be connected to.Ventilation ring group is obturaged also to be connected to Pressure Regulation Exhaust device to adjust the pressure difference for obturaging ventilation ring group two sides under the action of Pressure Regulation Exhaust device, so that high pressure draught is obturaged ventilation ring group by airflow channel and enter Pressure Regulation Exhaust device to form sealing circulation, and then makes to obturage the sealing structure that twice are coaxially disposed in ventilation ring group and form twice air-tight structure.)
技术领域
本发明涉及航空发动机领域，特别地，涉及一种封严通气结构。
背景技术
航空发动机各转、静子之间设有间隙，润滑轴承的压力滑油会从该间隙处泄露，进而使轴承的润滑条件变坏，并增大滑油消耗量，为保证发动机长期工作的可靠性，在发动机内部设置封严装置。现有涡桨型航空发动机中，燃烧室机匣后轴承座处设有封严装置以对润滑轴承的压力滑油进行封严，防止压力滑油漏入气流通道以控制滑油消耗量。该封严装置为单道密封结构且封严压力不可调节，故而封严效果差，不能达到堵住滑油、防止渗漏的效果，且封严结构复杂，安装定心困难，导致封严处偏心、偏磨和异响，不能满足发动机正常使用要求。
发明内容
本发明提供了一种封严通气结构，以解决现有的封严装置封严效果差、封严压力不可调节、不能达到堵住滑油、防止渗漏的效果的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种封严通气结构，包括：涡轮转轴、装设于涡轮转轴上的支承轴承、连接于燃烧室机匣上用于安装支承轴承的后轴承座、装设于涡轮转轴上且与后轴承座固定的封严通气环组、连接于涡轮转轴输出端上的转盘、一端与后轴承座相连另一端套设于转盘外以在后轴承座与转盘间围设出呈环形的气流通道的封严圈及用于调节压力和排气的调压排气装置；封严通气环组位于封严圈内且端面抵靠后轴承座的端面，封严通气环组与后轴承座内的高压气流流道和气流通道连通，以将高压气流流道内的高压气流引入气流通道内；封严通气环组还与调压排气装置连通以在调压排气装置的作用下调节封严通气环组两侧的压力差，使高压气流由气流通道经封严通气环组进入调压排气装置以形成密封环流，进而使封严通气环组内两道同轴设置的密封结构形成气密封结构，以密封安装支承轴承的轴承安装腔的出口，防止轴承安装腔与气流通道连通。
进一步地，封严通气环组包括第一封严环、第二封严环、与第一封严环配合设置的第一篦齿环及与第二封严环配合设置的第二篦齿环；第一篦齿环和第二篦齿环沿轴向装设于涡轮转轴上且第二篦齿环部分套设于第一篦齿环外，第一篦齿环的第一端顶抵支承轴承，第一篦齿环的第二端顶抵第二篦齿环的第一端，第二篦齿环的第二端顶抵涡轮转轴上用于安装转盘的安装凸缘；第一封严环套设于第一篦齿环上且端面抵靠后轴承座的端面，第一封严环用于与第一篦齿环形成第一道气密封结构，第二封严环与第一封严环同轴设置且相连以在两者间形成与调压排气装置连通的调压腔，调压腔与气流通道及轴承安装腔连通，第二封严环用于与第二篦齿环形成第二道气密封结构。
进一步地，第一封严环包括空心筒状的第一封严筒及与第一封严筒的外环壁相连且呈环状的第一安装盘，第一安装盘卡装于后轴承座端面上的止口槽内，第一封严筒套设于第一篦齿环上；第二封严环包括空心筒状的第二封严筒及与第二封严筒的外环壁相连且呈环状的第二安装盘，第二安装盘的端面与第一安装盘的端面固定连接以在两者间形成调压腔，第二封严筒套装于第一封严筒外且套设于第二篦齿环上。
进一步地，第一封严筒和第二封严筒的内壁上车沿轴向延伸的螺旋槽后滚花；第一封严筒和第二封严筒的内壁上涂覆有石墨涂层。
进一步地，第一封严筒上的石墨涂层与第一篦齿环外环面之间的间隙为0.05mm～0.095mm；第二封严筒上的石墨涂层与第二篦齿环外环面之间的间隙为0.05mm～0.095mm。
进一步地，第一安装盘上设有多个贯通的通过孔和连通孔；多个通过孔分别与后轴承座端面上的多个安装孔配合设置，封严通气环组通过穿过通过孔和对应设置的安装孔的连接件与后轴承座可拆卸式连接；多个连通孔分别与后轴承座端面上的多个通气孔对应设置，以使高压气流流道内的高压气流通过通气孔和连通孔后进入气流通道内。
进一步地，多个通过孔沿第一安装盘的周向均匀间隔设置；多个连通孔沿第一安装盘的周向均匀间隔设置，且通过孔和连通孔位于第一安装盘的同一圆上，并通过孔和连通孔交错布设。
进一步地，第一安装盘上还设有多个贯通的拔卸孔，多个拔卸孔沿第一安装盘的周向均匀间隔布设。
进一步地，第一安装盘上朝向后轴承座的抵接面上设有内凹且呈弧形的储气槽，储气槽的槽底设有贯穿第一安装盘的多个排气孔；储气槽与调压排气装置连通，排气孔与调压腔连通，以使调压腔内的密封气流通过排气孔和储气槽后进入调压排气装置排放，还使调压排气装置对调压腔内的密封气流的压力进行调节。
进一步地，调压排气装置包括与储气槽连通的导管、与导管连通的可更换的调压垫、与调压垫上的调压孔连通的排气管及与排气管连通以将排气管内的气流向外排出的排气构件；调压垫可拆卸地设置于燃烧室机匣的调压口中。
本发明具有以下有益效果：
本发明的封严通气结构中，通过设置调压排气装置调节封严通气环组两侧的压力差，使高压气流由气流通道经封严通气环组进入调压排气装置以形成密封环流，进而使封严通气环组内两道同轴设置的密封结构形成两道气密封结构，增强封严通气环组的封严效果，达到堵住轴承安装腔内滑油、防止滑油渗漏至气流通道内；又封严通气环组两侧的压力差可通过调压排气装置进行调节，进而封严通气环组与支承轴承之间的轴承安装腔的压力可调，防止轴承安装腔内封严气流压力太大容易使涡轮轴腔和轴承安装腔内滑油有过多泡沫及将支承轴承处的润滑油膜吹除，同时防止轴承安装腔内封严气流压力太小导致封严通气环组两侧的压力差太大，进而影响封严通气环组的封严效果；本发明的封严通气结构结构简单且效果好，它是依靠形成密封环流结构来保证封严通气环组前后两侧的空气压差，进而使空气流过该封严通气环组内很小的环形间隙，从而达到堵住滑油、防止渗漏的效果
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的封严通气结构的剖视主视结构示意图；
图2是图1中第一封严环和第二封严环连接时的剖视主视结构示意图；
图3是图2中第一封严环的左视结构示意图；
图4是图2中第一封严环的局部放大结构示意图。
图例说明
10、涡轮转轴；101、安装凸缘；20、支承轴承；30、后轴承座；301、高压气流流道；302、涡轮轴腔；304、轴承安装腔；40、封严通气环组；401、调压腔；41、第一封严环；411、第一封严筒；412、第一安装盘；4121、通过孔；4122、连通孔；4123、拔卸孔；4124、储气槽；4125、排气孔；42、第二封严环；421、第二封严筒；422、第二安装盘；43、第一篦齿环；44、第二篦齿环；45、石墨涂层；50、转盘；60、气流通道；70、封严圈。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
参照图1，本发明的优选实施例提供了一种封严通气结构，包括：涡轮转轴10、装设于涡轮转轴10上的支承轴承20、连接于燃烧室机匣上用于安装支承轴承20的后轴承座30、装设于涡轮转轴10上且与后轴承座30固定的封严通气环组40、连接于涡轮转轴10输出端上的转盘50、一端与后轴承座30相连另一端套设于转盘50外以在后轴承座30与转盘50间围设出呈环形的气流通道60的封严圈70及用于调节压力和排气的调压排气装置(图未示)。封严通气环组40位于封严圈70内且端面抵靠后轴承座30的端面，封严通气环组40与后轴承座30内的高压气流流道301和气流通道60连通，以将高压气流流道301内的高压气流引入气流通道60内。封严通气环组40还与调压排气装置连通以在调压排气装置的作用下调节封严通气环组40两侧的压力差，使高压气流由气流通道60经封严通气环组40进入调压排气装置以形成密封环流，进而使封严通气环组40内两道同轴设置的密封结构形成两道气密封结构，以密封安装支承轴承20的轴承安装腔304的出口，防止轴承安装腔304与气流通道60连通。
本发明的封严通气结构工作时，燃烧室内的高压气流进入后轴承座30内的高压气流流道301内，然后再通过封严通气环组40进入气流通道60内，进入气流通道60内的部分高压气流通过封严圈70与转盘50外周壁之间的间隙冷却转盘50和工作叶片榫头；进入气流通道60内的另一部分高压气流通过转盘50的中心孔(图未示)去冷却转盘50后的各级盘；进入气流通道60内的其余部分高压气流进入封严通气环组40内，且进入封严通气环组40内的部分气流再进入调压排气装置内以形成密封环流，进而使封严通气环组40内两道同轴设置的密封结构形成气密封结构，以密封安装支承轴承20的轴承安装腔304的出口，防止轴承安装腔304与气流通道60连通；进入封严通气环组40内的其余部分气流再进入轴承安装腔304内，并通过支承轴承20后进入涡轮轴腔，最后再由涡轮轴腔进入调压排气装置内。
本发明的封严通气结构中，通过设置调压排气装置调节封严通气环组40两侧的压力差，使高压气流由气流通道60经封严通气环组40进入调压排气装置以形成密封环流，进而使封严通气环组40内两道同轴设置的密封结构形成两道气密封结构，增强封严通气环组40的封严效果，达到堵住轴承安装腔304内滑油、防止滑油渗漏至气流通道60内；又封严通气环组40两侧的压力差可通过调压排气装置进行调节，进而封严通气环组40与支承轴承20之间的轴承安装腔304的压力可调，防止轴承安装腔304内封严气流压力太大容易使涡轮轴腔302和轴承安装腔304内滑油有过多泡沫及将支承轴承20处的润滑油膜吹除，同时防止轴承安装腔304内封严气流压力太小导致封严通气环组40两侧的压力差太大，进而影响封严通气环组40的封严效果；本发明的封严通气结构结构简单且效果好，它是依靠形成密封环流结构来保证封严通气环组40前后两侧的空气压差，进而使空气流过该封严通气环组40内很小的环形间隙，从而达到堵住滑油、防止渗漏的效果。
可选地，如图1和图2所示，封严通气环组40包括第一封严环41、第二封严环42、与第一封严环41配合设置的第一篦齿环43及与第二封严环42配合设置的第二篦齿环44。第一篦齿环43和第二篦齿环44沿轴向装设于涡轮转轴10上且第二篦齿环44部分套设于第一篦齿环43外，第一篦齿环43的第一端顶抵支承轴承20，第一篦齿环43的第二端顶抵第二篦齿环44的第一端，第二篦齿环44的第二端顶抵涡轮转轴10上用于安装转盘50的安装凸缘101。第一封严环41套设于第一篦齿环43上且端面抵靠后轴承座30的端面，第一封严环41用于与第一篦齿环43形成第一道气密封结构，第二封严环42与第一封严环41同轴设置且相连以在两者间形成与调压排气装置连通的调压腔401，调压腔401与气流通道60及轴承安装腔304连通，第二封严环42用于与第二篦齿环44形成第二道气密封结构。工作时，气流通道60内的部分高压气流通过第二封严环42与第二篦齿环44之间的间隙进入调压腔401并形成封严气流，调压腔401内的封严气流部分再进入调压排气装置，以在调压排气装置的作用下调节调压腔401内封严气流的封严压力，调压腔401内的其余部分封严气流再通过第一封严环41与第一篦齿环43之间的间隙进入轴承安装腔304，轴承安装腔304内的封严气流穿过支承轴承20后形成油雾进入涡轮轴腔302，涡轮轴腔302中的油雾经导管流入油雾分离器，油雾分离器将油雾分离为滑油和空气，滑油漏入附件机匣内腔，空气则经导管与弯管排入排气装置。
本可选方案实施例中，如图1和图2所示，第一封严环41包括空心筒状的第一封严筒411及与第一封严筒411的外环壁相连且呈环状的第一安装盘412，第一安装盘412卡装于后轴承座30端面上的止口槽内，第一封严筒411套设于第一篦齿环43上。第二封严环42包括空心筒状的第二封严筒421及与第二封严筒421的外环壁相连且呈环状的第二安装盘422，第二安装盘422的端面与第一安装盘412的端面固定连接以在两者间形成调压腔401，第二封严筒421套装于第一封严筒411外且套设于第二篦齿环44上。本具体实施例中，第一封严环41和第二封严环42均为一体成型结构，有利于增强第一封严环41和第二封严环42的结构强度，且便于第一封严环41和第二封严环42的制备。第二安装盘422的端面与第一安装盘412的端面焊接固定，便于封严通气环组40的安装和定位。加工过程中，先对第一封严环41和第二封严环42单件进行分别加工，然后再将两组焊接成组件，这种加工方法方便，并能够提高单件和组件加工的精度。
优选地，如图2和图4所示，第一封严筒411和第二封严筒421的内壁上车沿轴向延伸的螺旋槽后滚花。第一封严筒411和第二封严筒421的内壁上涂覆有石墨涂层45。实际加工时，为了缩小第一封严筒411与第一篦齿环43、第二封严筒421与第二篦齿环44之间的封严间隙，避免工作时篦齿环上的篦齿刮坏封严筒内周壁的基体金属，故而在第一封严筒411和第二封严筒421的内壁上分别涂覆石墨涂层45，在涂覆石墨涂层45之前，在第一封严筒411和第二封严筒421的内壁上车沿轴向延伸的螺旋槽后滚花，以增加与石墨涂层45的接触面积和接触面粗糙度，保证石墨涂层45与第一封严筒411和第二封严筒421的金属基体结合牢固，防止石墨涂层掉块。
优选地，如图1所示，第一封严筒411上的石墨涂层45与第一篦齿环43外环面之间的间隙为0.05mm～0.095mm。第二封严筒421上的石墨涂层45与第二篦齿环44外环面之间的间隙为0.05mm～0.095mm。两道封严筒上的石墨涂层45与篦齿环外环面之间的间隙均为0.05mm～0.095mm，若该间隙偏小，发动机工作后由于转子下沉与初始装配状态有少量差异，发动机试车后在冷态情况下，封严筒上的石墨涂层与篦齿环外环面间的间隙消失，进而导致转静子之间由于接触磨擦而产生异响现象，影响发动机正常使用。
本可选方案实施例中，如图1和图3所示，第一安装盘412上设有多个贯通的通过孔4121和连通孔4122。多个通过孔4121分别与后轴承座30端面上的多个安装孔配合设置，封严通气环组40通过穿过通过孔4121和对应设置的安装孔的连接件与后轴承座30可拆卸式连接。多个连通孔4122分别与后轴承座30端面上的多个通气孔对应设置，以使高压气流流道301内的高压气流通过通气孔和连通孔4122后进入气流通道60内。本发明的封严通气环组40通过燃烧室机匣后轴承座30上的止口槽定位，并采用螺钉、螺栓等连接件与后轴承座30可拆卸式固定，该种定位、固定方法定心精度高，不会发生因定心精度不高导致封严间隙不均匀进而引起发动机异响、振动和封严效果差等问题。
优选地，如图3所示，多个通过孔4121沿第一安装盘412的周向均匀间隔设置。多个连通孔4122沿第一安装盘412的周向均匀间隔设置，且通过孔4121和连通孔4122位于第一安装盘412的同一圆上，并通过孔4121和连通孔4122交错布设，通过孔4121和连通孔4122的该种布设方式，有利于第一封严环41加工、制备。
本可选方案实施例中，如图3所示，第一安装盘412上还设有多个贯通的拔卸孔4123，多个拔卸孔4123沿第一安装盘412的周向均匀间隔布设。由于装配时，第一封严环41的装配接合表面涂有密封胶，拆卸十分困难，通过在第一安装盘412上设置多个贯通的拔卸孔4123，作为分解第一封严环41的拔卸孔，有利于第一封严环41的快速、省力拔卸。
本可选方案实施例中，如图1和图3所示，第一安装盘412上朝向后轴承座30的抵接面上设有内凹且呈弧形的储气槽4124，储气槽4124的槽底设有贯穿第一安装盘412的多个排气孔4125。储气槽4124与调压排气装置连通，排气孔4125与调压腔401连通，以使调压腔401内的密封气流通过排气孔4125和储气槽4124后进入调压排气装置排放，还使调压排气装置对调压腔401内的密封气流的压力进行调节。本具体实施例中，第一安装盘412上90°范围内设有该储气槽4124，该储气槽4124内均布有13个φ6mm的倾斜设置的排气孔4125，以便调压腔401内的空气快速由排气孔4125排至储气槽4124。
进一步地，调压排气装置包括与储气槽4124连通的导管、与导管连通的可更换的调压垫、与调压垫上的调压孔连通的排气管及与排气管连通以将排气管内的气流向外排出的排气构件。调压垫可拆卸地设置于燃烧室机匣的调压口中。
工作时，气流通道60中的空气通过第二封严环42与第二篦齿环44之间的封严间隙进入调压腔401，调压腔401中的空气分两路：一路通过该排气孔4125到达储气槽4124，再由导管引至调压口，再经排气管排入排气构件；该导管与调压口的接合面上装有一个调压垫，调压垫上开设有调压孔，调压垫根据调压孔的孔径分为不同的八组别，为了调节调压腔401也即发动机封严空气的压力，可通过更换调压垫组别来控制空气引出流量，进而控制调压腔401的空气压力，保持封严通气环组40前后的空气压差，达到封严效果；各组别调压垫的选用，要视封严情况而定；储气槽4124能够存储少量空气，尽量减少封严用的压缩空气向外渗漏，从而达到控制调压腔401压力和封严润滑。调压腔401空气另一路经第一封严环41与第一篦齿环43之间的间隙封严滑油，工作过的空气穿过支承轴承20后形成油雾进行涡轮轴腔302，涡轮轴腔302中的油雾经导管流入油雾分离器，油雾分离器将油雾分离为滑油和空气，滑油漏入附件机匣内腔，空气则经导管与弯管排入调压排气装置。
实际设计时，调压腔401中的空气需要控制一定压力，压力太大容易使滑油有过多泡沫和将润滑油膜吹除；压力太小则封严通气环组40的封严效果不好，故在需在密封环流的密封气路中设置控制或调整压力的调压件，本发明中，调压件包括流路阻力较大的封严通气环组40及流路面积可变更的调压垫。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。