[发明专利]一种有肋片的非接触式指尖密封装置

说明书

技术领域

本发明属于旋转轴的非接触式密封装置，特别涉及一种有肋片的非接触式指尖密封装置。

背景技术

在透平机械尤其是航空发动机中常常需要对旋转件与静止件之间进行流体密封，以降低工质泄漏，提高其工作效率。非接触式指尖密封是一种新型的转子密封技术，已经被美国国家宇航局(NASA)作为下一代航空发动机密封技术并投入巨资进行研究。这种新型密封能够利用密封流体的静压和动压作用实现密封与转子的非接触，在保证低泄露的同时实现高寿命。值得注意的是，当转子发生径向位移而偏离其原来的位置时，希望能通过该非接触式指尖密封的动态特性实现指尖片对转子偏转的动态响应，使其密封性能可以维持在较优的水平。但由于指尖片与后挡板之间的摩擦力作用，当转子发生径向位移而将指尖片推离初始位置，而当转子径向位移回复时由于摩擦力的阻碍使指尖片难以恢复到初始位置，从而增大了密封间隙，造成密封性能下降。非接触式指尖密封的这种现象被称为“迟滞效应”。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种有肋片的非接触式指尖密封装置，提高指尖片在流体压力作用下的动态响应能力，在转子发生径向位移时起到自动调节指尖片姿态，从而实现密封对转子偏心的动态响应，同时起到降低常规非接触指尖密封“迟滞效应”的作用，提高非接触指尖密封的动态密封性能。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种有肋片的非接触式指尖密封装置，包括和转子6配合的非接触式指尖密封装置，所述非接触式指尖密封装置由前挡板1、高压指尖片2以及带有指尖靴结构5的低压指尖片3依次连接而成，在所述低压指尖片3上设置有肋片4。

所述肋片4与低压指尖片3的指尖梁低压侧表面以及指尖靴结构5呈“T”字型布置，且低压指尖片3、指尖靴结构5以及肋片4为一体结构。

所述肋片4为有一定宽度的带状薄叶结构，且其长度方向上的型线与低压指尖片3的指尖梁型线相同。

所述肋片4的宽度与指尖靴结构5轴向长度相同或稍短，宽度范围是5-7.5mm；肋片厚度范围是0.1-0.5mm。

所述的肋片4可根据需求布置于高压指尖片2或低压指尖片3上，且可根据肋片4的布置情况来设置前挡板1和后挡板7。

本发明的有益效果：相对于已有的常规非接触指尖密封结构，本发明的一种有肋片的非接触式指尖密封能依靠薄叶式的肋片结构，更好地利用肋片上下流体压差的作用来提高指尖片的动态响应能力，同时依靠肋片较大的轴向尺度来获得更好的高压差承受能力，因此可以取消起轴向支撑作用的后挡板结构，消除了低压指尖片运动时与后挡板之间的摩擦阻力，减弱甚至消除了“迟滞效应”，克服了原有密封的缺点，极大地提高了非接触式指尖密封的动态密封性能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图，其中图1a为整体结构示意图，图1b为肋片4在低压指尖片3上的分布示意图。

图2为设有后挡板7的结构示意图。

图3为高压指尖片2和低压指尖片3上均设有肋片的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细说明。

参照图1，一种有肋片的非接触式指尖密封装置，包括和转子6配合的非接触式指尖密封装置，非接触式指尖密封装置由前挡板1、高压指尖片2以及带有指尖靴结构5的低压指尖片3依次连接而成，在低压指尖片3上存在一个肋片结构4。

所述的肋片4与低压指尖片3的指尖梁低压侧表面以及指尖靴结构5呈“T”字型布置，且低压指尖片3、指尖靴结构5以及肋片4为一体结构。肋片4为有一定宽度的带状薄叶结构，且其长度方向上的型线与低压指尖片3的指尖梁型线相同，如圆弧型线、渐开线型线、螺旋线型线等。

所述的肋片4宽度与指尖靴结构5轴向长度相同或稍短，宽度范围是5-7.5mm；肋片厚度范围是0.1-0.5mm，肋片4高度由指尖梁型线、指尖片尺寸、后挡板尺寸等因素决定。

参照图2，图2所示低压指尖片3后设有后挡板7，能起到一定的遮流作用。

参照图3，图3所示高压指尖片2和低压指尖片3上均设有肋片4，且省略了前挡板1。

参照图3，所示的高压指尖片2上的肋片结构4，在高压气流的作用以及肋片上下表面的压差作用下，能在肋片4上产生抬升力，从而使高压指尖片2也能实现与转子的非接触，降低摩擦磨损。

本发明的工作原理：上游高压侧流体通过高压指尖片2、低压指尖片3与转子6之间的密封间隙流入下游低压侧，在流体静压和转子转动带来的流体动压作用下，对指尖靴结构5底部产生抬升作用，同时肋片4的上下两侧流体压差也产生一定的抬升作用，在转子发生径向位移时，该结构能更加有效地自动调节指尖片姿态，使指尖片的运动适应转子的径向跳动，在保证密封效果的同时使密封和转子之间实现非接触。肋片4的轴向尺寸较大，提高了密封组件的轴向刚度，能承受更大的前后压差。另外，低压指尖片3不再与后挡板7接触，减弱甚至消除了“迟滞效应”，大大提高了非接触式指尖密封的动态密封性能。