一种篦齿密封结构.pdf

本发明涉及密封结构设计技术，具体涉及一种篦齿密封结构，以解决目前篦齿结构密封泄漏量大的问题。本发明的篦齿密封结构包括相匹配的篦齿和衬套，以及设置在篦齿齿腔中且由弹性材料制成封严环，封严环3能够阻挡从齿顶间隙射流出的气流，耗散掉气流在轴向的速度，使得气流动能不能全部传递到下一个齿顶间隙，即消除了泄漏气流的射流效应，而射流作用是篦齿封严泄漏的主要因素，从而能够降低篦齿密封结构的泄漏量。

权利要求书
1.  一种篦齿密封结构，其特征在于，包括：
相匹配的篦齿(1)和衬套(2)；
封严环(3)，由弹性材料制成，设置在所述篦齿(1)的齿腔中，所述封严环(3)的轴线与所述篦齿(1)齿腔的轴线重合，所述封严环(3)的横截面面积小于所述篦齿(1)齿腔的横截面面积；
并且，所述封严环(3)自由状态时的内径大于所述齿腔的最小直径，所述封严环(3)在拉伸状态时的最大外进不小于所述衬套(2)的内径。

2.  按照权利要求1所述的篦齿密封结构，其特征在于，所述封严环(3)的环体上具有一缺口，以使得所述封严环(3)整体呈“C”字形。

3.  按照权利要求1或2所述的篦齿密封结构，其特征在于，所述封严环(3)的横截面呈近似等腰三角形，三角形的底边靠近所述衬套(2)的内壁。

4.  按照权利要求3所述的篦齿密封结构，其特征在于，所述三角形的顶角以及背向流体流入方向的一个底角均倒圆角。

说明书一种篦齿密封结构
技术领域
本发明涉及密封结构设计技术，具体涉及一种篦齿密封结构。
背景技术
篦齿密封是一种常见的密封装置，利用流道的突扩和突缩，消耗流体的动能增加流阻以限制或阻止流体泄漏。它主要应用于军用、民用航空发动机、燃气轮发动机空气系统中的气体密封，如：高压压气机出口、轴承腔封严，以及压气机级间和涡轮级间的空气密封，由于其结构简单，性能可靠等特点，使得其仍然在现役和在研航空发动机中广泛使用。但是相对刷式密封等封严结构，原有的篦齿结构密封泄漏量较大，使得发动机效率损失大、燃油油耗高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种篦齿密封结构，以解决目前篦齿结构密封泄漏量大的问题。
本发明提供的一种篦齿密封结构，包括：
相匹配的篦齿和衬套；
封严环，由弹性材料制成，设置在所述篦齿的齿腔中，所述封严环的轴线与所述篦齿齿腔的轴线重合，所述封严环的横截面面积小于所述篦齿齿腔的横截面面积；
并且，所述封严环自由状态时的内径大于所述齿腔的最小直径，所述封严环在拉伸状态时的最大外进不小于所述衬套的内径。
可选地，所述封严环的环体上具有一缺口，以使得所述封严环整体呈“C”字形。
可选地，所述封严环的横截面呈近似等腰三角形，三角形的底边靠近所述衬套的内壁。
可选地，所述三角形的顶角以及背向流体流入方向的一个底角均倒圆角。
本发明的有益效果：
本发明提供的一种篦齿密封结构，通过在齿腔内设计的封严环，能够阻挡从齿顶间隙射流出的流体，耗散流体的动能，从而能够降低篦齿密封结构的泄漏量。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明篦齿密封结构的剖视图；
图2是本发明篦齿密封结构中封严环的主视图；
图3是图2中A-A剖视图；
图4是本发明中的篦齿密封结构中衬套为带蜂窝衬套时的结构示意图；
图5是本发明另一个实施例篦齿密封结构的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。
如图1至图3所示，本发明的篦齿密封结构，包括相匹配的篦齿1和衬套2。其中，篦齿1和衬套2可以采用目前已知的多种适合的结构以及相应的连接关系。
本发明的篦齿密封结构还包括封严环3。封严环3呈与环状，由弹性材料制成，例如或者橡胶、不锈钢等。封严环3设置在篦齿1的齿腔中，其中，封严环3的轴线与篦齿1齿腔的轴线重合。
封严环3的横截面面积小于篦齿1齿腔的横截面面积，保证流体(气体或者液体)能够从篦齿1齿尖进入以流经齿腔。并且，封严环3自由状态时的内径大于齿腔的最小直径，封严环3在拉伸状态时的最大外进不小于衬套2 的内径。封严环3能够在发动机或其他旋转机械工作时，受到离心力、气流作用和温度等作用后，向外膨胀靠近衬套2。
封严环3可以采用多种适合的形状和结构，例如环体的周向可以是采用不密封的结构。如图2所示，本实施例中，封严环3的环体上具有一缺口，以使得封严环3整体呈“C”字形，能够使得封严环3受力受热更容易膨胀，更容易靠近甚至紧贴在衬套表面，减小封严的泄漏量。
进一步，封严环3的横截面可以采用多种适合的结构。如图3所示，本实施例中，封严环3的横截面呈近似等腰三角形，三角形的底边靠近衬套2的内壁。并且，还可以在三角形的顶角以及背向流体流入方向的一个底角均倒圆角(分别如图3中的R2和R1)，防止对篦齿造成破坏，不影响其影响安全和封严环3的使用寿命；另外，而迎着流体流入方向的底角不进行倒角处理。
本发明的篦齿密封结构中，横截面呈三角形封严环3，其迎着流体流入方向的底角结构能够起到减小封严环3外侧面和衬套2内壁形成的缝隙的作用(参考图4中所示，其中箭头大小标示流体流动方向，流体能够对封严环3产生远离其圆心方向的压力)，同时，封严环3还起到了具有导流作用，流体沿封严环3与齿边界形成的环形通道流动，这增加了流动摩擦阻力，进一步降低了封严的泄漏量。并且，由于受力向后，因此即使前面(面向流体流入方向)底角不进行倒角处理也不会对前面篦齿造成破坏。
如图4所示，本发明的篦齿密封结构简单，当气流流入本发明的篦齿密封结构时，在齿尖处气流发生流束收缩效应，齿顶间隙对气流进行节流，气流在间隙通道内发生摩擦效应，在齿腔内设计的封严环3将阻挡从齿顶间隙射流出的气流，耗散掉气流在轴向的速度(即耗散气流的动能)，使得气流动能不能全部传递到下一个齿顶间隙，即消除了泄漏气流的射流效应，而射流作用是篦齿封严泄漏的主要因素，使得本发明封严泄漏量明显减小。另外，封严环3的设置迫使气流沿封严环3与齿边界形成的环形通道流动，这增加了流动摩擦阻力，有效地利用了壁面摩擦作用，进一步降低了封严的泄漏量。
本发明的篦齿密封结构并不仅限于一种篦齿类型，而是可以用于多种传统的篦齿，例如如图4和图5所示的两种形式的篦齿。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。