一种石墨圆周密封结构

摘要

本申请提供了一种石墨圆周密封结构，包括：密封座、跑道、石墨块、围簧、防转销钉、防转块、轴向弹性元件及卡圈；其中，密封座和跑道形成有一容纳空间，多个石墨块拼接成整环结构且置于容纳空间内，石墨块上具有防转槽，防转块设置于防转槽内，并通过防转销钉相对紧固在安装座上，围簧至少部分的压持在环型的多个石墨块径向外侧，轴向弹性元件设置在环形的多个石墨块轴向外侧，通过卡圈实现对环形的多个石墨块的轴向限位。本申请相对于以往的石墨圆周密封装置，具有“自适应”能力的防转结构，该防转结构可根据石墨环的防转槽位置和角度变化调整角度，保证了全工作状态的面接触，可有效减轻防转槽处的磨损，提高石墨密封装置的使用寿命。

说明书

技术领域

本申请属于航空发动机密封技术领域，特别涉及一种石墨圆周密封结构。

背景技术

石墨圆周密封因具有良好的密封性能，被广泛应用于航空发动机主轴承腔转/静子之间的滑油封严。

石墨圆周密封为接触式密封结构，通常由3～5段石墨环11搭接组成，如图1和图2所示。为防止石墨圆周密封中的石墨环11发生转动，需要对石墨圆周密封装置进行防转设计。传统的石墨圆周密封结构中采用防转销12进行防转。由于使用工况恶劣，且防转销式防转为点接触，发动机大修时分解的石墨环主、辅密封面(工作表面)磨损量不大却在防转槽处磨损严重，如图2所示。由于防转槽处的磨损，大大降低了航空发动机用石墨圆周密封装置的使用寿命。如何设计石墨圆周密封防转结构降低防转销与石墨环的磨损提高石墨圆周密封的使用寿命，在以往的设计中一直没有较好的解决办法。

目前，石墨圆周密封多采用防转销进行防转，如图1所示。这类防转结构防转销与石墨环之间为点接触，接触点局部应力很大。在航空发动机转子转动时，由于围簧的作用石墨环箍在跑道上随动，与防转销产生滑动摩擦。由于相比于石墨环与跑道之间的摩擦，该处压强更大、摩擦系数更大导致该处的磨损严重，制约石墨圆周密封使用寿命的进一步提高。。

发明内容

本申请的目的是提供了一种石墨圆周密封结构，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。

本申请的技术方案是：一种石墨圆周密封结构，包括：密封座、跑道、石墨块、围簧、防转销钉、防转块、轴向弹性元件及卡圈；其中，所述密封座和跑道形成有一容纳空间，多个石墨块拼接成整环结构且置于所述容纳空间内，所述石墨块上具有防转槽，所述防转块设置于所述防转槽内，并通过所述防转销钉相对紧固在所述安装座上，所述围簧至少部分的压持在环型的多个石墨块径向外侧，所述轴向弹性元件设置在环形的多个石墨块轴向外侧，通过所述卡圈实现对环形的多个石墨块的轴向限位。

进一步的，所述防转销钉与密封座采用过盈配合。

进一步的，所述石墨块上的防转槽数量为一个。

进一步的，所述防转槽位于所述石墨环的圆周中部。

进一步的，所述防转槽的形状为底部半圆形、侧部平行的U型槽。

进一步的，所述防转块的外形为两端半圆、侧部平行的跑道圆结构，中间部位设有用于防转销钉穿过的销钉孔。

进一步的，所述防转块的外形面和销钉孔的内侧面喷涂有耐磨涂层。

进一步的，所述石墨环在径向上的高度高于所述防转快高度的一半。

进一步的，所述防转快面向于所述石墨块的前端面具有缺省部，所述缺省部用于形成不与围簧干涉的防干涉结构。

进一步的，所述防转块的宽度根据所述石墨块和防转块的线性膨胀系数确定，使得在工作状态下，防转块的宽度等于所述防转槽的宽度。

本申请所提供的石墨圆周密封结构相对于以往的石墨圆周密封装置，具有“自适应”能力的防转结构，该防转结构可根据石墨环的防转槽位置和角度变化调整角度，保证了全工作状态的面接触，可有效减轻防转槽处的磨损，提高石墨密封装置的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。

图1为现有技术中的石墨圆周密封结构示意图。

图2为基于图1的石墨圆周密封结构A-A向剖视图。

图3为现有技术中的销钉与石墨的初始位置示意图。

图4为现有技术中的销钉与石墨的磨损后位置示意图。

图5为本申请的石墨圆周密封结构示意图。

图6为本申请中的防转块结构示意图。

附图标记

21-密封座；

22-跑道；

23-石墨块；

24-围簧；

25-防转块，251-上端部，252-下端部，253-左端部，254-右端部，255-内孔面，256-缺省部，257-后端面；

26-防转销钉；

27-轴向弹性元件；

28-卡圈。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

为了克服现有技术中所存在的问题，本申请中提出了一种新型结构的石墨圆周密封结构，其具有特殊的防转结构，既可以对石墨圆周密封进行防转，又可以降低石墨块/环内防转槽的磨损提高石墨圆周密封的使用寿命。

如图5所示，本申请的石墨圆周密封结构20主要包括：密封座21、跑道22、石墨块23、围簧24、防转块25、防转销钉26、轴向弹性元件27及卡圈28。其中，密封座21和跑道22之间形成有一容纳空间，多个石墨块拼接成一整环结构，且置于上述容纳空间内。每个石墨块23上均具有防转槽，防转块25设置在防转槽内，并通过防转销钉26将防转块25相对紧固在安装座21上。围簧24至少部分的压持在环型的多个石墨块23径向外侧，用于给环型的多个石墨块23提供向心力。轴向弹性元件27设置在环形的多个石墨块23轴向外侧，通过卡圈28实现对环形的多个石墨块23的轴向限位。由于石墨块23在与跑道22配合前，因围簧24的弹力作用，石墨块23的搭接头之间的间隙会被吃掉，石墨环内径会缩小，此状态为石墨环“箍紧”状态。

在本申请一优选实施例中，防转销钉26与密封座21采用过盈配合，以保证环形的多个石墨块23在整个工作状态下保持有足够的紧度。

另外，在本申请优选实施例中，石墨块23上的防转槽数量有且仅有一个，同时，防转槽大致的位于石墨环23的圆周中部，可使安装于防转槽内的防转块25随着转动，实现“自适应”。防转槽的形状为底部半圆形、侧部平行的U型槽。

如图6所示，从正面上来看(图5中B向)，防转块25的上端部251和下端部252为两个半圆，中间部分的左端部253和右端部254为相互平行的平面，中间部分为防转销钉26穿过的销钉孔。工作时，保证防转块25的上下半圆不与石墨块23接触，而中间平行的平面与石墨环23的U形槽侧面接触，形成面摩擦，从而减小磨损量、提高石墨块23的使用寿命。

在上述优选实施例中，防转块25的外侧表面和销钉孔的内孔面255喷涂有耐磨涂层，以提高防转块25的使用寿命。

进一步的，在本申请一实施例中，围簧24一部分压持在石墨块23上，防转块25面向于密封座21的后端面257为平面，而面向于石墨块23的一面为阶梯面，其径向上部具有缺省部256，以保证石墨密封结构20在整个工作状态时，防转块25不与围簧24发生干涉且具有最大的接触面积。可以理解的是，在本申请另一实施例中，围簧24全部压持在石墨块23上时，防转块25的前后两面均可以为平面。

在本申请优选实施例中，为防止防转结构在工作中及“箍紧”状态出现卡滞状态，合理控制防转块25的长度L，以保证在全工况下及“箍紧”状态，密封用石墨块23的外径始终高于防转块25的(1/2)L处。

在本申请优选实施例中，因石墨材料的线胀系数小于金属材料，应合理设计防转块2的宽度H，以保证在全工况温度下不会因线胀系数的不同造成石墨块23与防转块25相互挤压，导致无法实现正常功能。

在本申请的石墨圆周密封结构20工作过程中，机加、装配过程造成的不同心度和跑道22的跳动公差、转子挠度的共同影响，使得密封跑道22随发动机转子高速旋转的同时产生径向位移，且位移的变化速率很快。石墨块23由于与密封跑道22紧密接触，在受到旋转摩擦力的同时也产生径向位移。由于防转块25可以绕着防转销钉26自由旋转，保证了密封防转块25可以很好的适应石墨块23的角度和径向尺寸的变化自由转动，保持面接触，从而提高石墨块23的使用寿命。

本申请的石墨圆周密封结构相对于以往的石墨圆周密封装置，具有“自适应”能力的防转结构，该防转结构，可根据石墨环U形槽的位置和角度变化调整角度，保证了全工作状态的面接触，可有效减轻防转槽处的磨损，提高石墨密封装置的使用寿命。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。