[发明专利]一种带芯部镂空指尖片的指尖密封装置

说明书

本发明属于航空发动机设计领域，涉及用于发动机主流路和二次流路的气体封严装置。其由前挡板(1)、后挡板(2)、芯部镂空指尖片(3)组成。所述芯部镂空指尖片(3)从其内径处开有缝隙，缝隙之间为指身(7)和密封靴(8)，指身(7)和密封靴(8)的芯部镂空。减小密封靴与转子之间的摩擦磨损以及提高指尖密封耐高温性能的同时，基本保留了常规指尖密封的最优性能。

技术领域

本发明属于航空发动机设计领域，涉及用于发动机主流路和二次流路的气体封严装置。

背景技术

随着航空发动机性能的日益提高，其热力循环参数的增大和结构刚度的降低，都使得发动机中密封装置的工作条件愈发恶劣，提高密封装置性能势在必行，在高温、高压和高速的工况下采用传统的篦齿密封已经无法满足发动机的需求。因此在过去的20年中，表现出了由柔性密封代替篦齿密封的趋势，指尖密封作为一种新型的柔性密封技术，其优良的密封性能和较低的制造成本，受到了国内外密封研究者的广泛关注和深入研究。

指尖密封的设计工作一直集中在如何使指尖片与转子的间隙在工作过程中保持在适当的值。由于指尖片与后挡板之间的摩擦力作用，当转子跳动时，指尖密封无法立即追随转子的运动轨迹，指尖片与密封跑道之间可能出现碰磨也可能出现较大的间隙，因此密封性能会出现大幅下降的趋势，这就是指尖密封的“迟滞效应”。为了保证封严性能，同时提高指尖密封的使用条件和工作寿命。目前普遍采用“压力平衡型指尖密封”的结构改善指尖密封的“迟滞效应”。

国外于2004年公开了采用“压力平衡腔”的发明专利(US6811154B2), 通过降低作用在指尖片的轴向压差来达到减少“迟滞效应”的目的。国内中国航发四川燃气涡轮研究院申请了一种“一种指尖密封结构及其后挡板”发明专利(ZL200910260097.9)。该结构通过在后挡板布置一些特殊结构的均压槽减少迟滞效应并降低空气沿后挡板的泄漏。类似的通过压力平衡改善指尖密封迟滞的方法也体现在清华大学发明专利“一种后挡板带微孔织构非接触式指尖密封装置”(ZL201510156112.0)和发明专利“一种有鳍片的低迟滞接触式指尖密封” (ZL201610878878.4)。

目前的指尖密封装置都是从整体结构出发，通过调整指尖梁的型线，指尖片的形状，后挡板的结构来改善指尖密封的性能，这些都属于被动适应式的密封结构，不能对密封的性能进行主动干预和控制。

发明内容

本发明的目的：提供一种耐高温、高速和高压的指尖密封方案，本方案能显著提高指尖密封的工作能力(允许使用压差、使用温度和摩擦线速度)和封严性能，并使指尖密封具备主动控制的能力，将指尖密封的使用部位从空气系统二次流路密封拓展到主流路级间和叶尖间隙密封。

本发明的技术方案：一种带芯部镂空指尖片的指尖密封装置，其由前挡板1、后挡板2、芯部镂空指尖片3组成。将芯部镂空指尖片3夹持在前挡板1与后挡板2中间，用铆接、螺栓或焊接固定为一体；其中所述指尖密封装置固定在发动机的支座10或者壳体13上，固定方式可以靠螺栓9、紧配合和焊接等。

所述芯部镂空指尖片3从其内径处开有缝隙，缝隙之间为指身7和密封靴8，指身7和密封靴8的芯部镂空，外部冷气可以通过指身7外径的狭缝进入，从密封靴8底部的出口流出，通过调整外部冷气压力，控制密封靴8底气膜刚度，实现对密封间隙的主动控制。

所述芯部镂空指尖片3上设有若干装配孔11，且相邻指尖片之间成对的装配孔11交错排列。每个芯部镂空指尖片3的指身7间的缝隙正好位于相邻芯部镂空指尖片3指身7的正中位置。

所述芯部镂空指尖片3上开有若干通气孔。

所述芯部镂空指尖片3由金属或复合材料制成。

所述芯部镂空指尖片3、前挡板1和后挡板2采用螺栓9、铆钉4铆接或焊接方式连接。

所述芯部镂空指尖片3与轴或转子6采用间隙配合。