封氣裝置

在壓氣機轉子和靜子之間，如轉子葉片頂端與機匣間，整流器內環與轉子鼓簡間，轉子前、後端面與機匣間都存在著漏氣損失，嚴重地影響著壓氣機效率。為此，除了正確選擇間隙外，還必須採用封氣裝置。

基本介紹

• 中文名：封氣裝置
• 外文名：The sealing device
• 學科：航空工程
• 領域：部件設計
• 套用：壓氣機轉子和靜子之間

簡介

在壓氣機轉子和靜子之間，如轉子葉片頂端與機匣間，整流器內環與轉子鼓簡間，轉子前、後端面與機匣間都存在著漏氣損失，嚴重地影響著壓氣機效率。為此，除了正確選擇間隙外，還必須採用封氣裝置。

封氣有效措施

根據氣動力學知識知道，漏氣量取決於漏氣面積、漏氣兩端的壓力差(決定漏氣速度)和空氣密度。所以，要達到封氣效果的有效措施是減少漏氣面積和減少壓力差。

密封裝置類型

密封裝置可分為接觸式密封和非接觸式密封兩種類型。

漲圈式密封是最常見的一種接觸式密封漲圈式密封的優點是有效地減小了漏氣面積，封嚴環和漲圈之間有磨擦，適用於相對線速度不大，或有油的環境，如軸承機匣的擋油封嚴。壓氣機的級間封嚴主要採用非接觸式密封。

選擇最小的安全間隙

在保證壓氣機安全工作的前提下，儘量減小工作葉片葉尖與機匣之間的間隙，是減少漏氣面積的有效措施之一。正確地選擇最小的安全間隙是一個複雜的問題。它與零件的製造精度、轉子與機匣的剛性、工作時各零件熱膨脹的協調性有著密切關係。當前在有些發動機上，除採用雙層機匣保持內機匣的圓度外，還有以下措施：

（1）如JT9D74R和PW4000，在高壓壓氣機轉子組裝好後，用專用的磨削機將轉子葉尖整體磨削一次，既可以提高轉子的平衡性，也保證了轉子外圓均勻一致；

（2）在有的發動機上，在機匣內壁上敷以易磨塗層，轉子葉尖處復以耐磨材料，裝配時將轉子作為磨輪在機匣內磨削出一個同心畫，保持葉尖間隙均勻；

（3）還可以選擇線膨脹係數小的機匣材料。

篦齒封氣裝置

篦齒封氣裝置是減少壓氣機級間倒流損失和漏氣損失的常採取的結構措施。篦齒密封是非接觸式密封，它可以從減少漏氣面積和減少壓力差兩個方面減少漏氣損失。

這種封氣裝置是由篦齒所形成的若干個空腔組成。工作時，封氣裝置兩側總的壓差沒有變化，但是由於篦齒的分割，漏氣截面兩端(相鄰空腔)的壓差減小。同時可以儘可能小地保留間隙，因為篦齒為刀刃式，齒尖做得很薄，一旦與靜子相碰，也不會引起嚴重後果。這樣在減少壓差的同時又減少了漏氣面積，因而有效地減小了漏氣量。

篦齒密封裝置的特點

（1）在篦齒封氣裝里處漏氣總是存在的。為了保持低壓區的壓力，低壓區必須不斷排氣。如在WP7發動機上為了保持壓氣機後減荷腔有一定壓力，後減荷腔必須經節流片通大氣。

（2）隨著封氣裝置後氣體的降低，各縫隙處的氣流速度是增大的，因而漏氣量也增大。當壓力降低到某一值後，由於最後一級縫隙氣流速度達到聲速，若高壓區氣流參數不變，則這時漏氣量達到最大值，這時的壓力稱為臨界壓力。

（3）在一定的壓差下，隨著齒數的增多，相鄰空腔的壓差減小，因而漏氣量減小。但是，對於一定尺寸的封氣裝置，有一最有利的齒數，即齒數過多，由於空腔過小，節流效果變差，漏氣量反而增多。所以在軸向尺寸一定的條件下，為了增加齒數，採用了多道篦齒封氣。如在WP7發動機壓氣機中，為了確保後減荷腔的壓力，在第6級輪盤的腹板上設定兩道篦齒。為了進一步減小漏氣，在第2道篦齒處鑲石墨塊，使篦齒處徑向間隙由1.50~1.62mm減小到1.0~1.12mm。

篦齒密封裝置造成高速轉子振動的解決措施

研究發現，篦齒腔內的氣動彈性力在一定條件下會表現為一種負阻尼力，會引起轉子的自激振動。因此，篦齒封嚴裝置是造成高速轉子振動的重要原因之一。對於這一問題，目前從兩個方面加以解決：

（1）根據研究的結果採用合理的封嚴結構形式，或是採用迷宮式封嚴環，改變氣彈力的作用。

（2）採用新型封嚴裝置取代篦齒封嚴裝置。如目前在PW4000發動機、V2500和F119發動機上採用的刷式密封。刷式密封有一個由許多細鋼絲製成的刷組成的靜子環，它們不斷地與旋轉軸相接觸摩擦，軸上塗有硬的陶瓷塗層。