本發(fā)明涉及一種聚四氟乙烯接觸式密封裝置，屬于航空發(fā)動機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)靜交界面的測試密封技術(shù)。

背景技術(shù)：

隨著航空發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)的提高和試驗(yàn)驗(yàn)證的發(fā)展，旋轉(zhuǎn)部件流動特性的實(shí)驗(yàn)研究越來越廣泛和深入。在航空發(fā)動機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)中輪盤是一種十分重要和普遍的元件，相鄰的靜止輪盤和旋轉(zhuǎn)輪盤組成的轉(zhuǎn)靜盤腔或者由相鄰的旋轉(zhuǎn)輪盤組成的旋轉(zhuǎn)盤腔是發(fā)動機(jī)內(nèi)部空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)和研究中的重要部分。無論是轉(zhuǎn)靜盤腔還是旋轉(zhuǎn)盤腔，在模型流動特性試驗(yàn)過程中都涉及到轉(zhuǎn)靜交界面的密封問題。

現(xiàn)階段常用的模型試驗(yàn)密封技術(shù)主要包括非接觸式密封和接觸式密封兩類。現(xiàn)有的非接觸式密封絕大部分是直通篦齒封嚴(yán)結(jié)構(gòu)，其設(shè)計(jì)、加工和安裝簡單，當(dāng)流體流經(jīng)封嚴(yán)篦齒時能量在篦齒腔室內(nèi)耗散，達(dá)到降低泄漏的目的。但在靜止和旋轉(zhuǎn)件之間始終留有間隙，無法將泄漏量保持在一個很低的水平或者達(dá)到完全無泄漏的水平，對于流動特性的研究不利。

現(xiàn)有的一種接觸式密封為石墨密封，通過石墨密封環(huán)與轉(zhuǎn)盤的接觸式摩擦達(dá)到密封的目的，密封效果好，但由于石墨封嚴(yán)件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有限，在安裝和調(diào)試和試驗(yàn)過程中的震動，磕碰和撞擊容易使石墨環(huán)斷裂，影響封嚴(yán)效果，且石墨密封環(huán)造價(jià)昂貴。另一種接觸式密封裝置為刷式密封，與石墨密封類似，利用密集的柔性金屬刷絲與轉(zhuǎn)盤的摩擦達(dá)到密封的目的，但接觸面摩擦系數(shù)高，旋轉(zhuǎn)輪盤高速旋轉(zhuǎn)時的摩擦熱會使金屬刷絲融化或者斷裂，輕者影響密封性能，嚴(yán)重時會出現(xiàn)損壞高精測試儀器的事故。

因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員致力于開發(fā)一種成本較低、便于安裝和調(diào)整、工作可靠的聚四氟乙烯接觸式密封裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的密封效果，同時具有較高的密封強(qiáng)度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種聚四氟乙烯接觸式密封裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝和調(diào)整方便、成本較低等特點(diǎn)，能夠獲得良好的密封效果，同時具有較高的密封強(qiáng)度，工作可靠且不易損壞。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種聚四氟乙烯接觸式密封裝置，包括靜止輪盤、旋轉(zhuǎn)輪盤、聚四氟乙烯密封環(huán)、固型鋼圈及承力彈簧；

其中，靜止輪盤與旋轉(zhuǎn)輪盤同中心軸線安裝，且靜止輪盤與旋轉(zhuǎn)輪盤相接觸的一側(cè)為密封面，其相遠(yuǎn)離的一側(cè)為外側(cè)面；靜止輪盤的密封面上設(shè)置有沿周向延伸的密封槽，固型鋼圈及聚四氟乙烯密封環(huán)依次設(shè)置于密封槽內(nèi)，即固型鋼圈設(shè)置于密封槽內(nèi)側(cè)，聚四氟乙烯設(shè)置于固型鋼圈外側(cè)而與旋轉(zhuǎn)輪盤相接觸；固型鋼圈與聚四氟乙烯密封環(huán)之間通過緊固螺釘固定，且靜止輪盤的外側(cè)面上設(shè)置有沿密封槽周向均布的止轉(zhuǎn)螺釘和彈簧壓緊螺釘，通過止轉(zhuǎn)螺釘實(shí)現(xiàn)固型鋼圈與聚四氟乙烯密封環(huán)的周向固定；彈簧壓緊螺釘尾部設(shè)置有直徑比上端螺紋內(nèi)徑小的圓柱體，承力彈簧套接于彈簧壓緊螺釘尾部的圓柱體上，通過彈簧壓緊螺釘調(diào)節(jié)承力彈簧對固型鋼圈的壓緊力度。

本發(fā)明采用的接觸式密封介質(zhì)為聚四氟乙烯材質(zhì)，具有耐高溫、耐腐蝕、高韌性、摩擦系數(shù)低等特點(diǎn)，作為轉(zhuǎn)靜交界面的摩擦介質(zhì)，能夠大大降低摩擦力和摩擦損耗，并降低因密封介質(zhì)破壞造成的試驗(yàn)事故和誤差。聚四氟乙烯密封環(huán)與固型鋼圈固定可以消除聚四氟乙烯材質(zhì)剛性不足的缺點(diǎn)，保持聚四氟乙烯密封環(huán)在安裝和工作過程中的形狀，防止局部變形對安裝和工作產(chǎn)生不利影響。承力彈簧作用于固型鋼圈上能夠避免直接作用于聚四氟乙烯密封環(huán)上產(chǎn)生受力不均勻而限制密封效果。采用承力彈簧這種柔性作用方式，使聚四氟乙烯密封環(huán)與轉(zhuǎn)盤之間的摩擦力可調(diào)節(jié)，避免了采用剛性承力方式帶來的調(diào)整難題。彈簧壓緊螺釘尾部的圓柱體對承力彈簧起到導(dǎo)向作用，防止彈簧在壓緊過程中發(fā)生歪斜和倒伏。通過止轉(zhuǎn)螺釘?shù)闹芟蚬潭ㄗ饔?，避免固型鋼圈和聚四氟乙烯密封環(huán)受旋轉(zhuǎn)輪盤帶動而可能產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)位移對承力彈簧產(chǎn)生的不利影響。

優(yōu)選的，所述靜止輪盤的密封面上密封槽外側(cè)設(shè)置有沿周向延伸的靜止輪盤直通篦齒封嚴(yán)環(huán)，且旋轉(zhuǎn)輪盤的密封面上設(shè)置有與靜止輪盤直通篦齒封嚴(yán)環(huán)相適配的旋轉(zhuǎn)輪盤直通篦齒封嚴(yán)環(huán)。通過靜止輪盤直通篦齒封嚴(yán)環(huán)與旋轉(zhuǎn)輪盤直通篦齒封嚴(yán)環(huán)的配合進(jìn)一步增強(qiáng)了該裝置的密封可靠性，同時改善了聚四氟乙烯密封環(huán)在高壓條件下的工作環(huán)境，有效避免了高壓使聚四氟乙烯密封環(huán)與剛性密封槽長期接觸產(chǎn)生壓痕和變形，提高了聚四氟乙烯密封環(huán)的使用壽命和可靠性。

優(yōu)選的，所述緊固螺釘為沉頭螺釘或內(nèi)六角圓柱頭螺釘。進(jìn)一步的，所述緊固螺釘為內(nèi)六角圓柱頭螺釘時，承力彈簧的上端套接于彈簧壓緊螺釘尾部的圓柱體上，其下端套接于內(nèi)六角圓柱頭螺釘?shù)膱A柱頭上，這樣能夠?qū)Τ辛椈善鸬礁玫膶?dǎo)向作用。

優(yōu)選的，所述止轉(zhuǎn)螺釘及緊固螺釘均不穿透聚四氟乙烯密封環(huán)，且圓柱體尾部不接觸固型鋼圈，避免影響到聚四氟乙烯密封環(huán)的密封效果。

優(yōu)選的，所述密封槽的深度為聚四氟乙烯密封環(huán)厚度的1～3倍，且密封槽的內(nèi)外徑與聚四氟乙烯密封環(huán)一致，便于安裝和調(diào)整。進(jìn)一步的，所述固型鋼圈的厚度為聚四氟乙烯密封環(huán)厚度的0.1～1倍，且固型鋼圈的內(nèi)外徑與聚四氟乙烯密封環(huán)一致。

有益效果：本發(fā)明提供的一種聚四氟乙烯接觸式密封裝置，相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、結(jié)構(gòu)簡單，承力彈簧的壓緊力可調(diào)，便于安裝和調(diào)整，成本較低，工作可靠且不易損壞；2、在聚四氟乙烯密封環(huán)的基礎(chǔ)上增加了直通篦齒封嚴(yán)環(huán)，對于轉(zhuǎn)靜交界面處的密封性給予了雙重保證；3、具有較高的密封強(qiáng)度，大大降低了因密封介質(zhì)破壞造成的試驗(yàn)事故和誤差，節(jié)約成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中靜止輪盤的結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中旋轉(zhuǎn)輪盤的結(jié)構(gòu)圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例一中承力彈簧的安裝剖視圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例二中承力彈簧的安裝剖視圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例中止轉(zhuǎn)螺釘?shù)陌惭b剖視圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例的空氣流路示意圖；

圖中包括：1、靜止輪盤，11、靜止輪盤直通篦齒封嚴(yán)環(huán)，12、密封槽，2、旋轉(zhuǎn)輪盤，21、旋轉(zhuǎn)輪盤直通篦齒封嚴(yán)環(huán)，3、聚四氟乙烯密封環(huán)，4、固型鋼圈，5、承力彈簧，6、彈簧壓緊螺釘，61、圓柱體，7、止轉(zhuǎn)螺釘，8、沉頭螺釘，9、內(nèi)六角圓柱頭螺釘。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。

如圖1、2所示為一種聚四氟乙烯接觸式密封裝置，其特征在于，包括靜止輪盤1、旋轉(zhuǎn)輪盤2、聚四氟乙烯密封環(huán)3、固型鋼圈4及承力彈簧5；

其中，靜止輪盤1與旋轉(zhuǎn)輪盤2同中心軸線安裝，且靜止輪盤1與旋轉(zhuǎn)輪盤2相接觸的一側(cè)為密封面，其相遠(yuǎn)離的一側(cè)為外側(cè)面；靜止輪盤1的密封面上設(shè)置有沿周向延伸的密封槽12，固型鋼圈4及聚四氟乙烯密封環(huán)3依次設(shè)置于密封槽12內(nèi)，固型鋼圈4與聚四氟乙烯密封環(huán)3之間通過緊固螺釘固定；靜止輪盤1的外側(cè)面上設(shè)置有止轉(zhuǎn)螺釘7和彈簧壓緊螺釘6，兩者均沿密封槽12周向均布，通過止轉(zhuǎn)螺釘7實(shí)現(xiàn)固型鋼圈4與聚四氟乙烯密封環(huán)3的周向固定；彈簧壓緊螺釘6的尾部設(shè)置有直徑小于承力彈簧5內(nèi)徑的圓柱體61，承力彈簧5套接于彈簧壓緊螺釘6尾部的圓柱體61上，通過彈簧壓緊螺釘6調(diào)節(jié)承力彈簧5對固型鋼圈4的壓緊力度。

如圖3、4所示，所述靜止輪盤1的密封面上密封槽12外側(cè)設(shè)置有沿周向延伸的靜止輪盤直通篦齒封嚴(yán)環(huán)11，且旋轉(zhuǎn)輪盤2的密封面上設(shè)置有與靜止輪盤直通篦齒封嚴(yán)環(huán)11相適配的旋轉(zhuǎn)輪盤直通篦齒封嚴(yán)環(huán)21。

如圖7所示，所述止轉(zhuǎn)螺釘7及緊固螺釘均不穿透聚四氟乙烯密封環(huán)3，且圓柱體61尾部不接觸固型鋼圈4。

本實(shí)施例中，所述密封槽12的深度為聚四氟乙烯密封環(huán)3厚度的1～3倍，且密封槽12的內(nèi)外徑與聚四氟乙烯密封環(huán)3一致；所述固型鋼圈4的厚度為聚四氟乙烯密封環(huán)3厚度的0.1～1倍，且固型鋼圈4的內(nèi)外徑與聚四氟乙烯密封環(huán)3一致。

實(shí)施例一：如圖1、5所示，所述緊固螺釘為沉頭螺釘8，且承力彈簧5僅套接于彈簧壓緊螺釘6尾部的圓柱體61上。

實(shí)施例二：如圖2、6所示，所述緊固螺釘為內(nèi)六角圓柱頭螺釘9，且承力彈簧5的上端套接于圓柱體61上，其下端套接于內(nèi)六角圓柱頭螺釘9的圓柱頭上。

如圖8所示，通過該密封裝置實(shí)現(xiàn)靜止輪盤1及旋轉(zhuǎn)輪盤2的密封后，氣流在流至聚四氟乙烯密封環(huán)3之前會先通過直通篦齒封嚴(yán)環(huán)，首先通過若干級直通篦齒封嚴(yán)環(huán)的初級密封作用，降低來流的壓力；之后氣流沖擊聚四氟乙烯密封環(huán)3的外側(cè)面而分成兩路：其中向右的一路由于聚四氟乙烯密封環(huán)3與旋轉(zhuǎn)輪盤2密封面的緊密貼合，使氣流不能從此處泄漏；向左的一路由于固型鋼圈4和聚四氟乙烯密封環(huán)3組件與密封槽12的接觸，阻礙了氣流的向左泄漏，從而達(dá)到接觸式密封的效果。尤其是在來流壓力較高的時候，通過靜止輪盤直通篦齒封嚴(yán)環(huán)11可以有效減低沖擊聚四氟乙烯密封環(huán)3外側(cè)面的氣流壓力，提高了高壓條件下的密封可靠性。

本發(fā)明中，旋轉(zhuǎn)輪盤2與靜止輪盤1的最小軸向距離范圍為0.1～1mm，且直通篦齒封嚴(yán)環(huán)級數(shù)為0～10；靜止輪盤1上彈簧壓緊螺紋通孔和止轉(zhuǎn)螺紋通孔均沿密封槽12位置周向均布，且螺紋范圍均為M3～M16，周向個數(shù)范圍均為2～36個。

本發(fā)明中，所述承力彈簧5的鋼絲直徑范圍為0.1～1.5mm，螺距為0.2～1.5mm，其完全壓緊長度為聚四氟乙烯密封環(huán)3厚度的0.3～1倍，且承力彈簧5的胡克系數(shù)范圍為35N/m～200N/m。

本發(fā)明中，聚四氟乙烯密封環(huán)3上緊固螺紋孔和止轉(zhuǎn)定位孔的直徑均為聚四氟乙烯密封環(huán)3厚度的0.2～0.8倍，其深度均為聚四氟乙烯密封環(huán)3厚度的0.1～0.9倍，且緊固螺紋孔的個數(shù)有4～36個。

本發(fā)明中，彈簧壓緊螺釘6的螺紋范圍為M3～M16，尾部圓柱體61的直徑范圍為承力彈簧5內(nèi)徑的0.5～0.95倍；實(shí)施例一中，圓柱體61長度為承力彈簧5完全壓緊長度的0.6～0.9倍；實(shí)施例二中，內(nèi)六角圓柱頭螺釘9的圓柱頭直徑為承力彈簧5內(nèi)徑的0.5～0.95倍，此時彈簧壓緊螺釘6尾部圓柱體61的長度為承力彈簧完全壓緊長度的0.3～0.6倍。

本發(fā)明中，所述止轉(zhuǎn)螺釘7尾部光滑圓柱段的直徑范圍為固型鋼圈4和聚四氟乙烯密封環(huán)3上止轉(zhuǎn)定位孔直徑的0.7～0.95倍，其長度范圍為固型鋼圈4和聚四氟乙烯密封環(huán)3上止轉(zhuǎn)定位孔總深度的1～1.5倍。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。