本发明涉及一种接触式浮动气膜轴间密封结构，用于使外衬套与高压轴之间形成密封结构，接触式浮动气膜轴间密封结构包括固定环、弹簧、第一密封跑道、密封环、第二密封跑道、固定销、第三密封跑道、锁紧座及锁紧件，且固定环、弹簧、第一密封跑道、密封环、第二密封跑道、固定销、第三密封跑道均置于外衬套与高压轴之间；通过在密封环上设有多个引气孔，气流通过引气孔在与密封环接触的密封跑道端面形成气膜。本发明的接触式浮动气膜密封结构在相对于篦齿密封可以有效提高封严性能，减少泄漏量，对解决航空发动机、燃气轮机应用篦齿密封带来的滑油温度高和滑油消耗量大的问题具有重要意义，可以提高发动机的可靠性。
1.一种接触式浮动气膜轴间密封结构，用于使外衬套(11)与高压轴(12)之间形成密封结构，其特征在于，接触式浮动气膜轴间密封结构包括固定环(1)、弹簧(2)、第一密封跑道(3)、密封环(4)、第二密封跑道(5)、固定销(6)、第三密封跑道(7)、锁紧座(8)及锁紧件(9)，且固定环(1)、弹簧(2)、第一密封跑道(3)、密封环(4)、第二密封跑道(5)、固定销(6)、第三密封跑道(7)均置于外衬套1与高压轴12之间；其中，固定环(1)、弹簧(2)、第一密封跑道(3)、第二密封跑道(5)依次相连，密封环(4)置于第一密封跑道(3)及第二密封跑道(5)之间的空隙处，多个固定销(6)固定第二密封跑道(5)于高压轴(12)，以及密封环(4)还置于第二密封跑道(5)与第三密封跑道(7)之间，第三密封跑道(7)和锁紧座(8)依次相连，锁紧件(9)将锁紧座(8)与高压轴(12)固定；在密封环(4)上设有多个引气孔(41)，气流通过引气孔(41)在与密封环(4)接触的密封跑道端面形成气膜。
2.根据权利要求1所述的接触式浮动气膜轴间密封结构，其特征在于，密封环(4)为石墨材料制成；在密封环(4)设置的引气孔(41)的轴线与密封环(4)轴线平行，且引气孔(41)在密封环(4)径向方向均布。
3.根据权利要求1所述的接触式浮动气膜轴间密封结构，其特征在于，在外衬套(11)上与密封环(4)接触的部位涂有与密封环(4)相同材料的石墨。
4.根据权利要求1所述的接触式浮动气膜轴间密封结构，其特征在于，固定销(6)为三个，且均布于第二密封跑道(5)径向。
5.根据权利要求1所述的接触式浮动气膜轴间密封结构，其特征在于，在第二密封跑道(5)与密封环(4)接触的面设有旋转槽(51)，在第三密封跑道(7)与密封环(4)接触的面设有旋转槽(51)。
6.根据权利要求1所述的接触式浮动气膜轴间密封结构，其特征在于，第一密封跑道(3)、第二密封跑道(5)和第三密封跑道(7)与高压轴(12)均采用小间隙配合，所述小间隙x的范围为0mm＜x≤0.065mm。
7.根据权利要求1所述的接触式浮动气膜轴间密封结构，其特征在于，固定环(1)采用与高压轴(12)相同的金属材料制成。
8.根据权利要求1所述的接触式浮动气膜轴间密封结构，其特征在于，弹簧(2)为波形弹簧。
9.根据权利要求1所述的接触式浮动气膜轴间密封结构，其特征在于，还包括密封圈(10)，密封圈(10)置于第三密封跑道(7)的凹槽内。
10.一种如权利要求1至9任一所述的接触式浮动气膜轴间密封结构的安装方法，其特征在于，包括以下步骤
1)先加热固定环(1)将其装入高压轴颈，固定环(1)与高压轴颈之间过盈配合；
2)依次放入弹簧(2)、第一密封跑道(3)、密封环(4)及第二密封跑道(5)，使密封环中的引气孔(41)对准第一密封跑道上的旋转槽(51)，用固定销(6)固定住第一密封跑道(5)；
3)放入密封环(4)，将密封圈(10)放入第三密封跑道(7)的凹槽内，之后用第三密封跑道(7)抵住密封环(4)；
4)用锁紧座(8)抵住第三密封跑道(7)后，用锁紧件(9)将锁紧座(8)与高压轴(12)固定。
一种接触式浮动气膜轴间密封结构及安装方法
技术领域
[0001] 本发明属于发动机、燃气轮机设计领域，尤其涉及一种接触式浮动气膜轴间密封结构及安装方法。
背景技术
[0002] 轴间密封是各国研制先进航空发动机所面临的密封技术难题，目前，航空发动机上轴间密封仍普遍采用篦齿密封型式，但由于篦齿密封相对泄漏量较大，易使发动机产生
滑油温度高及滑油消耗量大的问题，从而降低了发动机的可靠性。为进一步提高发动机性
能，迫切需要研制一种全新的轴间密封结构，以弥补篦齿密封带来的性能损失，但是由于该密封结构位于两个高速转动轴的之间，技术参数极高，设计难度极大。
发明内容
[0003] 本发明的目的是提供一种接触式浮动气膜轴间密封结构，解决目前的发动机轴间密封泄漏量大的问题。
[0004] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种接触式浮动气膜轴间密封结构，用于使外衬套与高压轴之间形成密封结构，所述接触式浮动气膜轴间密封结构包括固定环、弹簧、第一密封跑道、密封环、第二密封跑道、固定销、第三密封跑道、锁紧座及锁紧件，且固定环、弹簧、第一密封跑道、密封环、第二密封跑道、固定销、第三密封跑道均置于外衬套与高压轴之间；其中，固定环、弹簧、第一密封跑道、第二密封跑道依次相抵，密封环置于第一密封跑道及第二密封跑道之间，多个固定销固定第二密封跑道，密封环还置于第二密
封跑道与第三密封跑道之间，第三密封跑道和锁紧座依次相连，锁紧件将锁紧座与高压轴
固定；在密封环上设有多个引气孔，气流通过引气孔在与密封环接触的密封跑道端面形成
气膜。
[0005] 进一步地，密封环为石墨材料制成；在密封环设置的引气孔的轴线与密封环轴线平行，且引气孔在密封环径向方向均布。
[0006] 进一步地，在外衬套上与密封环接触的部位涂有与密封环相同材料的石墨。
[0007] 进一步地，固定销为三个，且均布于第二密封跑道径向，用于防止在热状态下，热膨胀系数不同的密封环与外衬套之间出现间隙。
[0008] 进一步地，在第二密封跑道与密封环接触的面设有旋转槽，在第三密封跑道与密封环接触的面也设有旋转槽，旋转槽用于促进第二密封跑道和/或第三密封跑道与密封环
之间易于形成气膜。
[0009] 进一步地，第一密封跑道、第二密封跑道和第三密封跑道与高压轴均采用小间隙配合，所述小间隙x的范围为0mm＜x≤0.065mm。
[0010] 进一步地，固定环采用与高压轴相同的金属材料制成。
[0011] 进一步地，弹簧为波形弹簧。
[0012] 进一步地，还包括密封圈，密封圈置于第三密封跑道的凹槽内。
[0013] 本发明还提供了一种接触式浮动气膜轴间密封结构的安装方法，包括以下步骤
[0014] 1)先加热固定环将其装入高压轴颈，固定环与高压轴颈之间过盈配合；
[0015] 2)依次放入弹簧、第一密封跑道、密封环及第二密封跑道，使密封环中的引气孔对准第一密封跑道上的旋转槽，用固定销固定住第一密封跑道；
[0016] 3)放入密封环，将密封圈放入第三密封跑道的凹槽内，之后用第三密封跑道(7)抵住密封环；
[0017] 4)用锁紧座抵住第三密封跑道后，用锁紧件将锁紧座与高压轴固定。
[0018] 本发明的接触式浮动气膜密封结构在密封面可以形成稳定的流体静力气膜，相对于篦齿密封可以有效提高封严性能，减少泄漏量，对解决航空发动机、燃气轮机应用篦齿密封带来的滑油温度高和滑油消耗量大的问题具有重要意义，可以提高发动机的可靠性，促
进发动机轴间密封技术的发展，填补了航空发动机和燃气轮机轴间接触式密封设计的国内
空白，具有重大意义。
附图说明
[0019] 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。
[0020] 图1为本发明一实施例的接触式浮动气膜轴间密封结构图。
[0021] 图2为本发明一实施例的密封环示意图。
[0022] 图3为本发明一实施例的密封环剖视图。
[0023] 图4为本发明一实施例的第二密封跑道端面图。
[0024] 其中，1-固定环，2-弹簧，3-第一密封跑道，4-密封环，5-第二密封跑道，6-固定销，7-第三密封跑道，8-锁紧座，9-锁紧件，10-密封圈，11-外衬套，12-高压轴，13-低压轴，41-引气孔，51-旋转槽。
具体实施方式
[0025] 为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明
一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例型的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造型劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下
面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
[0026] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护
范围的限制。
[0027] 如图1所示至图4所示，本发明的接触式浮动气膜轴间密封结构，用于使外衬套1与高压轴12之间形成密封结构，接触式浮动气膜轴间密封结构包括固定环1、弹簧2、第一密封跑道3、密封环4、第二密封跑道5、固定销6、第三密封跑道7、锁紧座8及锁紧件9，且固定环1、弹簧2、第一密封跑道3、密封环4、第二密封跑道5、固定销6、第三密封跑道7均置于外衬套1与高压轴12之间；其中，固定环1、弹簧2、第一密封跑道3依次相抵，密封环4置于第一密封跑道3及第二密封跑道5之间，多个固定销6固定第二密封跑道5，密封环4还置于第二密封跑道
5与第三密封跑道7之间，第三密封跑道7和锁紧座8依次相抵，锁紧件9将锁紧座8与高压轴
12固定；在密封环4上设有多个引气孔41，气流通过引气孔41在与密封环4接触的密封跑道
端面形成气膜。各部件之间采用相互防转结构，工作时，第一密封跑道3、第二密封跑道5及第三密封跑道7随高压轴12转动，固定环1随着低压部件转动，密封环4将按高、低压部件之间的某个转速工作。
[0028] 需要进一步说明的是，本发明中的密封环4为石墨材料制成，采用石墨制成的密封环4密封效果优异，在密封环4设置的引气孔41的轴线与密封环4轴线平行，且引气孔41在密封环4径向方向均布。如图3所示，引起孔41设置的台阶孔，气流从左侧较大直径的孔流入、从右侧较小直径的孔流出，这样设置的台阶孔可放大气流设向密封跑道的端面的压力。工
作时，气流可穿过引气孔41而射击到与之接触密封跑道的端面，之后会形成气膜，进一步加强密封效果。而且，在外衬套11上与密封环4接触的部位涂有与密封环4相同材料的石墨。
[0029] 此外，在第二密封跑道5与密封环4接触的面设有旋转槽51，在第三密封跑道7与密封环4接触的面也设有旋转槽51，在旋转过程中旋转槽51易于促进第二密封跑道5和/或第
三密封跑道7与密封环4之间易于形成气膜，此外，旋转槽51的深度为纳米级。如图4所示，旋转槽51外形为月牙形。
[0030] 在本发明中，固定销6为三个，且均布于第二密封跑道5径向，用于防止在热状态下，热膨胀系数不同的密封环4与外衬套11之间出现间隙。
[0031] 在本发明中，第一密封跑道3、第二密封跑道5和第三密封跑道7与高压轴12均采用小间隙配合，即可保证密封性又具有较方便安装的优点，所述小间隙x的范围为0mm＜x≤
0.065mm。
[0032] 另外，固定环1采用与高压轴12相同的金属材料制成，例如高强合金钢等，用于保证整个结构装置的强度。
[0033] 需要说明书的是，本发明中的弹簧2采用的是波形弹簧，波形弹簧可以安装到空间很小的部位，且具有降低噪音，减小振动的特殊功能。
[0034] 最后，本发明的接触式浮动气膜轴间密封结构还包括密封圈10，密封圈10置于第三密封跑道7的凹槽内，用于保证密封性。
[0035] 下面结合以上的接触式浮动气膜轴间密封结构介绍其安装方法，包括以下步骤
[0036] 1)先加热固定环1将其装入高压轴颈，固定环1与高压轴颈之间过盈配合；
[0037] 2)依次放入弹簧2、第一密封跑道3、密封环4及第二密封跑道5，使密封环中的引气孔41对准第一密封跑道上的旋转槽51，用固定销6固定住第一密封跑道5；
[0038] 3)放入密封环4，将密封圈10放入第三密封跑道7的凹槽内，之后用第三密封跑道7抵住密封环4；
[0039] 4)用锁紧座8抵住第三密封跑道7后，用锁紧件9将锁紧座8与高压轴12固定。锁紧件可以为螺栓之类的部件。
[0040] 工作时，低压轴13不转、高压轴12及与之连接的接触式浮动气膜轴间密封结构均旋转，而密封环4左侧的气流透过引气孔41射到密封跑道的端面，在密封跑道的端面旋转槽
51部形成了密封气膜，而且采用了两级密封环4，增加了密封效果。
[0041] 本发明的接触式浮动气膜密封结构在密封面可以形成稳定的流体静力气膜，相对于篦齿密封可以有效提高封严性能，减少泄漏量，对解决航空发动机、燃气轮机应用篦齿密封带来的滑油温度高和滑油消耗量大的问题具有重要意义，可以提高发动机的可靠性，促
进发动机轴间密封技术的发展，填补了航空发动机和燃气轮机轴间接触式密封设计的国内
空白，具有重大意义。
[0042] 以上所述，仅为本发明的最优具体实施方式，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。
