一种新型密封耐热衬垫结构的制作方法

1.本实用新型属于航空发动机的滑油系统密封技术领域，具体涉及一种新型密封耐热衬垫结构。


背景技术：

2.一种新型耐热衬垫结构在航空发动机工作过程中具有重要功能：不仅提高航空发动机涡轮盘滑油封严性能，而且提升抗振性和耐热性，增加耐磨性，提高飞机和乘客带来安全性。
3.国外通过实施大量的先进航空发动机技术发展和验证计划，为下一代航空发动机的发展奠定了坚实的技术基础，同时将大量技术成果应用于军民用航空发动机新型号研制以及现有型号的改进改型。在大型涡扇发动机方面，发展了串列风扇、掠形叶片、空心钛金属基复合材料风扇、碳化硅纤维增强叶环、陶瓷基复合材料火焰筒、对转涡轮、陶瓷基复合材料高压涡轮导向叶片、金属基复合材料低压涡轮轴、双合金涡轮盘、球形收敛矢量喷管、气动矢量喷管、磁浮轴承等多电技术，以及变循环技术、端面气膜密封、金属和碳纤维复合材料密封等先进技术。
4.纵观航空发动机技术的发展历程，在影响发动机性能和寿命的因素中，密封技术在其中的地位变得愈加关键。航空发动机密封需要承受高相对转速、高工作温度、高密封压差以及剧烈振动等各种因素引起的变形和位移。基于此，近年来密封技术在发动机上的应用从传统密封到各种新型的密封都有不同程度的发展，以高温合金为结构材料，添加碳纤维的复合材料密封结构获得欧美航空强国的关注和支持。
5.复合材料密封属于动密封中的接触式密封，主要用于密封各种不同黏度、有毒、易燃、易爆、强腐蚀性和含腐蚀性固体颗粒的介质，寿命可达2500小时，一般不低于1500小时。复合材料密封是由一对或数对动环与静环组成的平面摩擦副构成的密封装置。光滑平直的动环和静环的端面，靠弹性构件和密封介质的压力使其互相贴合并作相对转动，通常密封端面处于边界润滑工况，端面间维持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。这层流体膜具有流体动压力与静压力，起着润滑和平衡压力的作用。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的：设计一种新型密封耐热衬垫结构。
7.本实用新型的技术方案：采用多层结构，将轴套内壁面涂一薄层硅胶胶黏剂，同时在液氮中冷却隔热环30min，将隔热环压入轴套，恢复至常温；再将密封环侧面涂一薄层硅胶胶黏剂，然后压入轴套内，直至贴紧隔热环外侧面。
8.一种新型耐热衬垫结构，包括：轴套、隔热环和密封环；
9.所述轴套为一端开口的圆筒状，
10.所述隔热环为圆饼状，设置在轴套圆筒内侧底部；
11.所述密封环为圆饼状，设置在轴套圆筒内且位于隔热环外侧；
12.所述密封环、隔热环和轴套开有同轴通孔；
13.所述耐热衬垫结构通过所述同轴通孔套设在轴上，用于轴向密封。
14.进一步，所述隔热环和密封环总厚度等于轴套圆筒内筒深度。
15.进一步，隔热环直径与轴套圆筒内径过盈配合。
16.进一步，密封环直径与轴套圆筒内径间隙配合。
17.进一步，所述轴套内壁涂覆有硅胶胶粘剂；隔热环经冷却收缩后压入轴套圆筒底部。
18.进一步，所述密封环通过硅胶胶粘剂与隔热环和轴套胶接。
19.本实用新型的有益效果：
20.一种新型耐热衬垫在航空发动机工作过程中具有重要功能：对涡轮轴上轴承或减速机构内润滑油具有封严作用，防止封严失效，给飞机和乘客带来安全隐患。
21.一种新型耐热衬垫与涡轮轴组合使用，涡轮轴高速旋转，耐热衬垫固定于轴承座上。在动静交界面处起轴向密封作用，用于密封腔内滑油。新型耐热衬垫和涡轮轴构成一对动环与静环组成的平面摩擦副构成的密封装置。光滑平直的动环和静环的端面，靠蜂窝结构的弹性和密封介质的压力使其互相贴合并作相对转动，通常密封端面处于边界润滑工况，端面间维持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。这层流体膜具有流体动压力与静压力，起着润滑和平衡压力的作用。
22.一种新型耐热衬垫具有下列优点：
23.1)重量轻，承力性能高；
24.2)耐高温，抗振动冲击；
25.3)周向耐磨性高；
26.4)轴向动静接触面可磨损，间隙小，增加密封性能，防渗漏。
27.随着航空发动机压比和涡轮进口温度提高，可靠性和安全性要求越来越高，而新型耐热衬垫满足轴向密封要求，因此新型耐热衬垫获得广泛关注和大量应用。
附图说明
28.图1是本发明应用于某型航空发动机的新型耐热衬垫结构示意图；
29.其中，1-轴套、2-隔热环、3-密封环。
30.图2是轴套结构示意图：
31.图3是隔热环结构示意图；
32.图4是密封环编织示意图；
33.经纱、纬纱、接线纱按一定规律编织，组成空间四面体、六面体、八面体结构。
具体实施方式
34.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
35.请参阅图1——一种新型耐热衬垫结构，先将轴套1的内壁面涂一薄层硅胶胶黏
剂，同时将隔热环2用液氮冷却到-50℃，并保持10分钟后，取出隔热环2，将其压入轴套1中，恢复至常温；再在密封环3侧面涂一薄层硅胶胶黏剂，然后压入轴套1内，直至贴紧隔热环2外侧面。
36.轴套1为多层结构，从内向外依次为内圈、蜂窝填充和外圈。
37.内圈和外圈为硅酸铝纤维的铝蜂窝结构板，以二氧化硅/硅酸铝纤维复合材料为结构材料，在其蜂窝中填充二氧化硅气凝胶材料，二氧化硅气凝胶填充量控制在(5％-7％)范围内；中间为铝蜂窝芯；通过硅溶胶/硅酸钠水溶液复合胶黏剂将内外圈和铝蜂窝芯粘结为一体。
38.隔热环2为多层结构，从内向外依次为内层、蜂窝和外层。
39.外层是隔热层，以陶瓷纤维(莫来石纤维)为增强体，采用螺旋缠绕成型技术得到圆筒形圆环；中间层是铝蜂窝；内层是加强结构，内外面为硅酸铝纤维采用三维空间编织工艺形成圆筒形包覆面，在中间铝蜂窝芯内添加二氧化硅气凝胶，将三者粘结在一起；通过硅溶胶/硅酸钠水溶液复合胶黏剂将内外层和铝蜂窝芯粘结为一体。
40.密封环3为碳/碳纤维增强结构
41.采用碳/碳纤维三维空间编制工艺制成初始形体，编织角度[60
°
，60
°
，60
°
]，再在通过环氧树脂压铸成圆筒形。
[0042]
一种新型耐热衬垫结构，结构简单，能承受重载、抗振动、耐高温，具有耐热和耐磨作用。该结构一方面防止动静接合面密封失效，另一方面防止轴向载荷过大，造成刚性摩擦，导致“碰擦”故障。
[0043]
以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，对本实用新型进行详细描述，未详尽部分为常规技术。但本实用新型的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种新型密封耐热衬垫结构，其特征在于：所述结构包括：密封环、隔热环和轴套；所述轴套为一端开口的圆筒状，所述隔热环为圆饼状，设置在轴套圆筒内侧底部；所述密封环为圆饼状，设置在轴套圆筒内且位于隔热环外侧；所述密封环、隔热环和轴套开有同轴通孔；所述耐热衬垫结构通过所述同轴通孔套设在轴上，用于轴向密封。2.根据权利要求1所述的新型密封耐热衬垫结构，其特征在于：所述隔热环和密封环总厚度等于轴套圆筒内筒深度。3.根据权利要求2所述的新型密封耐热衬垫结构，其特征在于：隔热环直径与轴套圆筒内径过盈配合。4.根据权利要求2所述的新型密封耐热衬垫结构，其特征在于：密封环直径与轴套圆筒内径间隙配合。5.根据权利要求4所述的新型密封耐热衬垫结构，其特征在于：所述轴套内壁涂覆硅胶胶粘剂；隔热环经冷却收缩后压入轴套圆筒底部。6.根据权利要求4所述的新型密封耐热衬垫结构，其特征在于：所述密封环通过硅胶胶粘剂与隔热环和轴套胶接。

技术总结
本实用新型属于航空发动机的滑油系统密封技术领域，具体涉及一种新型密封耐热衬垫结构，包括：密封环、隔热环和轴套；所述轴套为一端开口的圆筒状，所述隔热环为圆饼状，设置在轴套圆筒内侧底部；所述密封环为圆饼状，置在轴套圆筒内且位于隔热环外侧；所述密封环、隔热环和轴套开有同轴通孔；所述耐热衬垫结构通过所述同轴通孔套设在轴上，用于轴向密封。用于轴向密封。用于轴向密封。


技术研发人员：侯乐毅 陈四杰 曹静
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心
技术研发日：2022.12.29
技术公布日：2023/5/31