转静子含轴向侧齿的台阶式篦齿封严结构

1.本实用新型属于航空航天技术领域，特别提供了一种转静子含轴向侧齿的台阶式篦齿封严结构。


背景技术：

2.航空燃气涡轮发动机自诞生之日起，气体和液体的封严就成为主要问题之一，对发动机的性能、可靠性、寿命和维护性具有重大影响。
3.篦齿封严是利用通道的突扩和突缩增加流阻以限制流体泄漏的非接触式动封严，是航空发动机中广泛使用的一种有效的、长寿命的封严结构，主要用于压气机和涡轮级间、叶片的顶部、冷却流路系统、燃气隔离以及主轴承腔滑油封严系统中的油气隔离等。
4.篦齿封严结构在运行过程中， 由于转子件与静子件之间存在磨损， 导致节流间隙宽度变大，侧齿结构的泄漏量的关键在于使流体在齿腔内的能量充分耗散。设计合理的篦齿封严结构，就是使得流体介质产生漩涡、射流等有效的流动特征，从而使得流体的能量在流动过程中得到充分的耗散， 以实现密封两侧的较大压差，进而实现封严的效果，这就意味着对篦齿封严结构的设计提出了更高的要求。
5.航空发动机中常用的典型篦齿封严结构包括直通式和台阶式。直通式篦齿封严结构较为简单，透气效应较强，封严性能较差，仅用于低速低压差的工况。台阶式篦齿封严结构的封严性能相较于直通齿有很大的提高，可用于低、中等压差的流路密封。然而，传统台阶式篦齿密封在降低气体总流量方面仍有较大的可提升空间。
6.因此，如何对台阶式篦齿封严结构进行优化，以增加篦齿沿程气流动能耗散，降低流速，进而达到降低泄漏量的目的，成为亟待解决的问题。


技术实现要素：

7.鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种转静子含轴向侧齿的台阶式篦齿封严结构，以解决背景技术中指出的问题。
8.本实用新型提供的技术方案是：转静子含轴向侧齿的台阶式篦齿封严结构，包括：转子和静子，其中，所述转子的外周沿其轴向间隔设置有多级径向台阶篦齿，相邻径向台阶篦齿之间形成篦齿齿腔，沿流体流向，第二级及之后的径向台阶篦齿的前端面均连接有轴向篦齿侧齿，所述静子配合设置于所述转子的外侧，所述静子的内周设置有与所述径向台阶篦齿一一对应的台阶结构，所述台阶结构包括径向梯台，所述径向梯台上连接有与所述轴向篦齿侧齿对应的轴向梯台侧齿，对应设置的所述轴向篦齿侧齿与所述轴向梯台侧齿沿所述转子的径向交错设置且所述轴向篦齿侧齿位于所述轴向梯台侧齿的内侧，对应设置的所述轴向篦齿侧齿与所述轴向梯台侧齿将所述篦齿齿腔沿所述转子的径向进行分割，形成连续的径向腔体区域。
9.优选，所述轴向篦齿侧齿与所述轴向梯台侧齿的截面均呈直角梯形，其中，所述轴向篦齿侧齿的外侧面对应直角梯形的直腰，内侧面对应直角梯形的斜腰，与径向台阶篦齿
的连接端面对应直角梯形的下底，自由端对应直角梯形的上底，所述轴向梯台侧齿的外侧面对应直角梯形的斜腰，内侧面对应直角梯形的直腰，与径向梯台的连接端面对应直角梯形的下底，自由端对应直角梯形的上底。
10.进一步优选，所述径向台阶篦齿的齿尖凸出于与其连接的轴向篦齿侧齿的外侧面。
11.进一步优选，对应设置的所述轴向篦齿侧齿与所述轴向梯台侧齿的厚度相同，且两者沿所述转子的径向距离等于两者的齿尖厚度。
12.进一步优选，各级轴向篦齿侧齿的厚度与宽度均一致，各级轴向梯台侧齿的厚度与宽度均一致。
13.本实用新型提供的转静子含轴向侧齿的台阶式篦齿封严结构，结构合理，通过在静子内侧及径向台阶篦齿上设置对应的轴向梯台侧齿和轴向篦齿侧齿，可增加篦齿沿程气流动能耗散，降低流速，进而达到降低泄漏量的目的。
附图说明
14.下面结合附图及实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：
15.图1为本实用新型提供的转静子含轴向侧齿的台阶式篦齿封严结构的剖视图。
具体实施方式
16.下面将结合具体的实施方案对本实用新型进行进一步的解释，但并不局限本实用新型。
17.如图1所示，本实用新型提供了一种转静子含轴向侧齿的台阶式篦齿封严结构，包括：转子1和静子2，其中，所述转子1的外周沿其轴向间隔设置有多级径向台阶篦齿11，相邻径向台阶篦齿11之间形成篦齿齿腔，沿流体流向，第二级及之后的径向台阶篦齿11的前端面均连接有轴向篦齿侧齿12，所述静子2配合设置于所述转子1的外侧，所述静子2的内周设置有与所述径向台阶篦齿11一一对应的台阶结构，所述台阶结构包括径向梯台21，所述径向梯台21上连接有与所述轴向篦齿侧齿12对应的轴向梯台侧齿22，对应设置的所述轴向篦齿侧齿12与所述轴向梯台侧齿22沿所述转子1的径向交错设置且所述轴向篦齿侧齿12位于所述轴向梯台侧齿22的内侧，对应设置的所述轴向篦齿侧齿12与所述轴向梯台侧齿22将所述篦齿齿腔沿所述转子1的径向进行分割，形成连续的径向腔体区域。
18.该转静子含轴向侧齿的台阶式篦齿封严结构，通过在静子与径向台阶篦齿设置对应的轴向梯台侧齿和轴向篦齿侧齿，可以将篦齿齿腔沿转子的径向进行分割，形成连续的径向腔体区域，利用交错且对应设置的轴向梯台侧齿和轴向篦齿侧齿的节流作用以及篦齿齿腔内部的涡流，可以使轴向流动的气流形成起伏流动，增大流体轴向流动阻力，降低流体泄漏量。
19.该转静子含轴向侧齿的台阶式篦齿封严结构，通过在静子与径向台阶篦齿设置对应的轴向梯台侧齿和轴向篦齿侧齿，增大了轴向流动阻尼，使得气流压力在流动时形成较大的流动阻力，达到降低压力、减少泄漏的作用。另外，该转静子含轴向侧齿的台阶式篦齿封严结构可强化腔内流体的掺混，增加篦齿沿程气流动能耗散，降低流速，降低流体泄漏量。通过较少级数的篦齿，即可实现较佳的封严效果。
20.作为技术方案的改进，如图1所示，所述轴向篦齿侧齿12与所述轴向梯台侧齿22的截面均呈直角梯形，其中，所述轴向篦齿侧齿12的外侧面对应直角梯形的直腰，内侧面对应直角梯形的斜腰，与径向台阶篦齿11的连接端面对应直角梯形的下底，自由端对应直角梯形的上底，所述轴向梯台侧齿22的外侧面对应直角梯形的斜腰，内侧面对应直角梯形的直腰，与径向梯台21的连接端面对应直角梯形的下底，自由端对应直角梯形的上底。
21.作为技术方案的改进，如图1所示，所述径向台阶篦齿11的齿尖凸出于与其连接的轴向篦齿侧齿12的外侧面。
22.作为技术方案的改进，对应设置的所述轴向篦齿侧齿12与所述轴向梯台侧齿22的厚度相同，且两者沿所述转子1的径向距离等于两者的齿尖厚度。
23.作为技术方案的改进，各级轴向篦齿侧齿12的厚度与宽度均一致，各级轴向梯台侧齿22的厚度与宽度均一致。
24.本实用新型的具体实施方式是按照递进的方式进行撰写的，着重强调各个实施方案的不同之处，其相似部分可以相互参见。
25.上面结合附图对本实用新型的实施方式做了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。


技术特征：
1.转静子含轴向侧齿的台阶式篦齿封严结构，其特征在于，包括：转子（1）和静子（2），其中，所述转子（1）的外周沿其轴向间隔设置有多级径向台阶篦齿（11），相邻径向台阶篦齿（11）之间形成篦齿齿腔，沿流体流向，第二级及之后的径向台阶篦齿（11）的前端面均连接有轴向篦齿侧齿（12），所述静子（2）配合设置于所述转子（1）的外侧，所述静子（2）的内周设置有与所述径向台阶篦齿（11）一一对应的台阶结构，所述台阶结构包括径向梯台（21），所述径向梯台（21）上连接有与所述轴向篦齿侧齿（12）对应的轴向梯台侧齿（22），对应设置的所述轴向篦齿侧齿（12）与所述轴向梯台侧齿（22）沿所述转子（1）的径向交错设置且所述轴向篦齿侧齿（12）位于所述轴向梯台侧齿（22）的内侧，对应设置的所述轴向篦齿侧齿（12）与所述轴向梯台侧齿（22）将所述篦齿齿腔沿所述转子（1）的径向进行分割，形成连续的径向腔体区域。2.按照权利要求1所述转静子含轴向侧齿的台阶式篦齿封严结构，其特征在于：所述轴向篦齿侧齿（12）与所述轴向梯台侧齿（22）的截面均呈直角梯形，其中，所述轴向篦齿侧齿（12）的外侧面对应直角梯形的直腰，内侧面对应直角梯形的斜腰，与径向台阶篦齿（11）的连接端面对应直角梯形的下底，自由端对应直角梯形的上底，所述轴向梯台侧齿（22）的外侧面对应直角梯形的斜腰，内侧面对应直角梯形的直腰，与径向梯台（21）的连接端面对应直角梯形的下底，自由端对应直角梯形的上底。3.按照权利要求1所述转静子含轴向侧齿的台阶式篦齿封严结构，其特征在于：所述径向台阶篦齿（11）的齿尖凸出于与其连接的轴向篦齿侧齿（12）的外侧面。4.按照权利要求1所述转静子含轴向侧齿的台阶式篦齿封严结构，其特征在于：对应设置的所述轴向篦齿侧齿（12）与所述轴向梯台侧齿（22）的厚度相同，且两者沿所述转子（1）的径向距离等于两者的齿尖厚度。5.按照权利要求1所述转静子含轴向侧齿的台阶式篦齿封严结构，其特征在于：各级轴向篦齿侧齿（12）的厚度与宽度均一致，各级轴向梯台侧齿（22）的厚度与宽度均一致。

技术总结
本实用新型公开了一种转静子含轴向侧齿的台阶式篦齿封严结构，包括：转子和静子，其中，所述转子的外周沿其轴向间隔设置有多级径向台阶篦齿，相邻径向台阶篦齿之间形成篦齿齿腔，沿流体流向，第二级及之后的径向台阶篦齿的前端面均连接有轴向篦齿侧齿，所述静子配合设置于所述转子的外侧，所述静子的内周设置有台阶结构，所述台阶结构上连接有与所述轴向篦齿侧齿对应的轴向梯台侧齿，对应设置的所述轴向篦齿侧齿与所述轴向梯台侧齿将所述篦齿齿腔沿所述转子的径向进行分割，形成连续的径向腔体区域。该转静子含轴向侧齿的台阶式篦齿封严结构，通过设置侧齿，可强化篦齿齿腔的液体掺混，增加篦齿沿程气流动能耗散，降低流速。降低流速。降低流速。


技术研发人员：束浩诚 赵欢 孙丹 李寒琼 徐石
受保护的技术使用者：沈阳航空航天大学
技术研发日：2022.03.04
技术公布日：2022/7/7