弹性组合式活塞环和挤压油膜阻尼器的制作方法

1.本公开涉及一种弹性组合式活塞环和挤压油膜阻尼器。

背景技术：

2.这里的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，而不必然地构成相关技术。
3.挤压油膜阻尼器是由阻尼器轴颈(内环)的运动和径向运动所产生的油膜的挤压和剪切作用而有效抑制振动的阻尼器，其挤压膜进行减振。当两板之间充满油液，并且以一定的相对速度靠近时，由于挤压效应两板之间将产生一定的阻尼力，形成了阻尼效应，基于该原理的挤压油膜阻尼器，可吸收振动能量、将振动能量转换为热能，由流动的挤压油将热量带走，挤压油膜阻尼器在航空发动机中应用已久。
4.挤压油膜阻尼器的核心技术之一是端部密封技术，活塞环密封是常用的一种密封形式，活塞环在其自身弹力作用下使活塞环外圆面与油膜外环压紧，从而实现活塞环外圆面的密封。由于活塞环外圆与油膜外环的内圆不可能做到完全一致，圆周各处的贴合度、压紧程度不一样，难以做到理想的活塞环外圆面密封。
5.图1为相关技术中活塞环对外围的压力的示意图。如图1所示，在工作状态下，活塞环对外围产生压力，通过压力面达到良好的密封效果。
6.图2为相关技术中活塞环自由状体与工装状态的示意图。如图2所示，为产生压力，活塞环在安装之前(自由状态下)，曲率半径较大，安装之后通过活塞环的变形产生压力。
7.图3为相关技术中活塞环及其内撑弹簧的结构示意图。如图3所示，为产生较大的密封压力，有的在活塞环内侧布置内撑弹簧。
8.图4为常见形式的活塞环开口结构示意图。活塞环都有断口，断口的接口形式如图4所示，断口处成为密封泄漏的主要泄漏处。因为周向只有一处断口，从断口泄漏也会造成泄漏的周向不均匀。
9.为提高活塞环外圆面的密封性，相关技术cn112178107a提供了一种采用组合活塞环的挤压油膜阻尼器结构，这种结构的挤压油膜阻尼器活塞的密封效果比较好。但由于在断口处设置有弹簧并利用凸台进行周向限位，限位稳定性不能有效保证。

技术实现要素：

10.本公开所要解决的一个技术问题是：提供一种弹性组合式活塞环，能够增强转子系统的阻尼，降低转子过临界转速时的振动。
11.根据本公开的一些实施例提供的一种弹性组合式活塞环，包括：第一活塞环；第二活塞环，其轴向贴合于第一活塞环；第一弹簧；以及第二弹簧；其中，第一活塞环贴合面的断口处两侧形成有第一断口安装槽，第一活塞环贴合面的非断口处形成有第一限位槽，第二活塞环贴合面的断口处两侧形成有第二断口安装槽，第二活塞环贴合面的非断口处形成有第二限位槽，第一弹簧安装在第一限位槽和第二断口安装槽内，第二弹簧安装在第二限位槽和第一断口安装槽内。
12.在一些实施例中，第一断口安装槽的槽深大于第二限位槽的槽深，第二断口安装槽的槽深大于第一限位槽的槽深。
13.在一些实施例中，第一活塞环和第二活塞环结构相同，第一弹簧和第二弹簧结构相同。
14.在一些实施例中，第一限位槽的长度大于第一弹簧的工作长度，第二限位槽的长度大于第二弹簧的工作长度。
15.在一些实施例中，第一限位槽的宽度与第二断口安装槽的宽度相同，第二限位槽的宽度与第一断口安装槽的宽度相同，第一断口安装槽的槽深与第二限位槽的槽深之和等于第一断口安装槽的宽度，第二断口安装槽的槽深与第一限位槽的槽深之和等于第二断口安装槽的宽度。
16.在一些实施例中，第一断口安装槽的宽度等于第二弹簧的宽度，第二断口安装槽的宽度等于第一弹簧的宽度。
17.在一些实施例中，第一断口安装槽至第一限位槽在第一活塞环的周向上周向角度被配置为30
°
～150
°
。
18.在一些实施例中，第一断口安装槽至第一限位槽在第一活塞环的周向上周向角度被配置为90
°
。
19.根据本公开的一些实施例提供的一种挤压油膜阻尼器，包括油膜内环、油膜外环以及前述弹性组合式活塞环，弹性组合式活塞环安装在油膜内环上的活塞环安装槽内。
20.在一些实施例中，油膜外环内壁面的周向外侧处形成有倒角，弹性组合式活塞环被配置为在自由状态下的直径小于倒角的外圆边直径。
21.在一些实施例中，弹性组合式活塞环在活塞环安装槽内的轴向安装间隙小于第二限位槽的槽深。
22.本公开中通过在第一活塞环和第二活塞环上均设置断口安装槽和限位槽；弹簧安装在断口安装槽和限位槽内，相较于利用凸台进行周向限位的结构形式，限位槽不仅保证了弹簧无法从断口安装槽内轴向脱离，并且限位槽与弹簧的配合可以保证安装的弹簧能对两个活塞环在周向上的相对转动进行限位，实现活塞环在圆周方向上的相互限位，易于两个活塞环贴合，提高密封效果和阻尼效果，降低转子过临界转速时的振动。
附图说明
23.为了更清楚地说明本公开实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为相关技术中活塞环对外围的压力的示意图；
25.图2为相关技术中活塞环自由状体与工装状态的示意图；
26.图3为相关技术中活塞环及其内撑弹簧的结构示意图；
27.图4为常见形式的活塞环开口结构示意图；
28.图5为根据本公开弹性组合式活塞环的一些实施例的分体结构示意图；
29.图6为根据本公开弹性组合式活塞环的一些实施例的合体结构示意图；
30.图7为根据本公开弹性组合式活塞环的一些实施例中第一活塞环断口处的结构示意图；
31.图8为根据本公开弹性组合式活塞环的一些实施例中第一弹簧的结构示意图；
32.图9为根据本公开弹性组合式活塞环的一些实施例在自由状态和安装状态下的结构对比图；
33.图10为根据本公开挤压油膜阻尼器的一些实施例的结构示意图。
34.附图标记说明
35.1、弹性组合式活塞环；2、油膜内环；3、油膜外环；11、第一活塞环；12、第二活塞环；13、第一断口安装槽；14、第一限位槽；15、第一弹簧；16、第二断口安装槽；17、第二弹簧；18、第二限位槽；21、活塞环安装槽；31、倒角。
具体实施方式
36.现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
37.本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
38.在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与其它器件直接连接而具有居间器件。
39.本公开使用的所有术语与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
40.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
41.如图5和图6所示，根据本公开的一些实施例提供的一种弹性组合式活塞环1，包括：第一活塞环11、第二活塞环12、第一弹簧15以及第二弹簧17；其中，第一活塞环11与第二活塞环12轴向相互贴合；第一活塞环11贴合面的断口处两侧形成有第一断口安装槽13，第一活塞环11贴合面的非断口处形成有第一限位槽14，第二活塞环12贴合面的断口处两侧形成有第二断口安装槽16，第二活塞环12贴合面的非断口处形成有第二限位槽18，第一弹簧15安装在第一限位槽14和第二断口安装槽16内，第二弹簧17安装在第二限位槽18和第一断
口安装槽13内。
42.在该示意性的实施例中，通过在第一活塞环11上设置第一断口安装槽13和第一限位槽14，在第二活塞环12上设置第二断口安装槽16和第二限位槽18；第一弹簧15安装在第一限位槽14和第二断口安装槽16内，第二弹簧17安装在第二限位槽18和第一断口安装槽13内，相较于利用凸台进行周向限位的结构形式，第一限位槽14和第二限位槽18的设置不仅保证了第一弹簧15和第二弹簧17无法分别从第二断口安装槽16和第一断口安装槽13内轴向脱离，并且第一限位槽14与第一弹簧15、第二限位槽18与第二弹簧17的配合可以保证安装的第一弹簧15和第二弹簧18能对第一活塞环11和第二活塞环12在周向上的相对转动进行限位，实现活塞环在圆周方向上的相互限位，易于两个活塞环贴合，而且提高密封效果和阻尼效果。
43.考虑到弹簧主要安装于端口安装槽内，使得弹簧在断口处提供切向弹力/预紧力，在一些实施例中，第一断口安装槽13的槽深大于第二限位槽18的槽深，第二断口安装槽16的槽深大于第一限位槽14的槽深。结合图5和图10所示，第一断口安装槽13的槽深t2大于第二限位槽18的槽深t3。
44.为便于安装贴合和加工方便，在一些实施例中，如图5和图6所示，第一活塞环11和第二活塞环12结构相同，第一弹簧15和第二弹簧17结构相同。
45.为防止限位槽影响弹簧作用在断口安装槽上的预紧力，在一些实施例中，第一限位槽14的长度大于第一弹簧15的工作长度，第二限位槽18的长度大于第二弹簧17的工作长度。结合图5和图8所示，以第二弹簧17为例，第二限位槽18的长度大于第二弹簧17的工作长度l1。需要说明的是，弹簧的工作长度是指如图9所示的弹性组合式活塞环1安装后弹簧在预紧状态下的长度。如图7和图9所示，第一断口安装槽13的长度为l3，活塞环闭口间隙设为c，l1＝2l3+c。
46.为保证安装稳定性，如图5所示，在一些实施例中，第一限位槽14的宽度与第二断口安装槽16的宽度相同，第二限位槽18的宽度与第一断口安装槽13的宽度相同，如图10所示，第一断口安装槽13的槽深与第二限位槽18的槽深之和等于第一断口安装槽13的宽度，第二断口安装槽16的槽深与第一限位槽14的槽深之和等于第二断口安装槽16的宽度。亦即第一限位槽14与第二断口安装槽16形成的封闭安装槽的横截面为正方形，第二限位槽18与第一断口安装槽13形成的封闭安装槽的横截面也为正方形。
47.同理地，如图8和图10所示，在一些实施例中，如图第一断口安装槽13的宽度等于第二弹簧17的宽度d，第二断口安装槽16的宽度等于第一弹簧15的宽度。
48.为提高限位稳定性，如图5所示，在一些实施例中，第一断口安装槽13至第一限位槽14在第一活塞环11的周向上周向角度被配置为30
°
～150
°
。在一些实施例中，第一断口安装槽13至第一限位槽14在第一活塞环11的周向上周向角度被配置为90
°
，以获得更好的限位稳定性。
49.如图10所示，根据本公开的一些实施例提供的一种挤压油膜阻尼器，包括油膜内环2、以及前述弹性组合式活塞环1，弹性组合式活塞环1安装在油膜内环2和油膜外环3之间，并位于油膜内环2上的活塞环安装槽21内。断口安装槽槽底剩余材料厚度为t1，限位槽槽底剩余材料厚度为t4，活塞环的安装槽宽度可略大于活塞环，因此活塞环与活塞环安装槽21之间有个侧隙t5。挤压油膜阻尼器相应地也具有上述有益技术效果。
50.为便于安装弹性组合式活塞环1，如图10所示，在一些实施例中，油膜外环3内壁面的周向外侧处形成有倒角31，弹性组合式活塞环1被配置为在自由状态下的直径小于倒角31的外圆边直径。需要说明的是弹性组合式活塞环1在自由状态下是指其在安装前弹簧处于自然长度的状态。
51.如图10所示，在一些实施例中，弹性组合式活塞环1在活塞环安装槽21内的轴向安装间隙t5小于第二限位槽18的槽深。
52.至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
53.虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

技术特征：

1.一种弹性组合式活塞环(1)，其特征在于，包括：第一活塞环(11)；第二活塞环(12)，其轴向贴合于所述第一活塞环(11)；第一弹簧(15)；以及第二弹簧(17)；其中，所述第一活塞环(11)贴合面的断口处两侧形成有第一断口安装槽(13)，第一活塞环(11)贴合面的非断口处形成有第一限位槽(14)，所述第二活塞环(12)贴合面的断口处两侧形成有第二断口安装槽(16)，第二活塞环(12)贴合面的非断口处形成有第二限位槽(18)，所述第一弹簧(15)安装在所述第一限位槽(14)和所述第二断口安装槽(16)内，所述第二弹簧(17)安装在所述第二限位槽(18)和所述第一断口安装槽(13)内。2.根据权利要求1所述的弹性组合式活塞环(1)，其特征在于，所述第一断口安装槽(13)的槽深大于所述第二限位槽(18)的槽深，所述第二断口安装槽(16)的槽深大于所述第一限位槽(14)的槽深。3.根据权利要求1所述的弹性组合式活塞环(1)，其特征在于，所述第一活塞环(11)和所述第二活塞环(12)结构相同，所述第一弹簧(15)和所述第二弹簧(17)结构相同。4.根据权利要求1所述的弹性组合式活塞环(1)，其特征在于，所述第一限位槽(14)的长度大于所述第一弹簧(15)的工作长度，所述第二限位槽(18)的长度大于所述第二弹簧(17)的工作长度。5.根据权利要求1所述的弹性组合式活塞环(1)，其特征在于，所述第一限位槽(14)的宽度与所述第二断口安装槽(16)的宽度相同，所述第二限位槽(18)的宽度与所述第一断口安装槽(13)的宽度相同，所述第一断口安装槽(13)的槽深与所述第二限位槽(18)的槽深之和等于所述第一断口安装槽(13)的宽度，所述第二断口安装槽(16)的槽深与所述第一限位槽(14)的槽深之和等于所述第二断口安装槽(16)的宽度。6.根据权利要求5所述的弹性组合式活塞环(1)，其特征在于，所述第一断口安装槽(13)的宽度等于所述第二弹簧(17)的宽度，所述第二断口安装槽(16)的宽度等于所述第一弹簧(15)的宽度。7.根据权利要求1所述的弹性组合式活塞环(1)，其特征在于，所述第一断口安装槽(13)至所述第一限位槽(14)在所述第一活塞环(11)的周向上周向角度被配置为30
°
～150
°
。8.根据权利要求7所述的弹性组合式活塞环(1)，其特征在于，所述第一断口安装槽(13)至所述第一限位槽(14)在所述第一活塞环(11)的周向上周向角度被配置为90
°
。9.一种挤压油膜阻尼器，其特征在于，包括油膜内环(2)、油膜外环(3)以及权利要求1～8任一所述的弹性组合式活塞环(1)，所述弹性组合式活塞环(1)安装在所述油膜内环(2)上的活塞环安装槽(21)内。10.根据权利要求9所述的挤压油膜阻尼器，其特征在于，所述油膜外环(3)内壁面的周向外侧处形成有倒角(31)，所述弹性组合式活塞环(1)被配置为在自由状态下的直径小于所述倒角(31)的外圆边直径。11.根据权利要求9所述的挤压油膜阻尼器，其特征在于，所述弹性组合式活塞环(1)在所述活塞环安装槽(21)内的轴向安装间隙小于所述第二限位槽(18)的槽深。

技术总结

本公开涉及一种弹性组合式活塞环和挤压油膜阻尼器。其中，弹性组合式活塞环包括：第一活塞环；第二活塞环，其轴向贴合于第一活塞环；第一弹簧；以及第二弹簧；其中，第一活塞环贴合面的断口处两侧形成有第一断口安装槽，第一活塞环贴合面的非断口处形成有第一限位槽，第二活塞环贴合面的断口处两侧形成有第二断口安装槽，第二活塞环贴合面的非断口处形成有第二限位槽，第一弹簧安装在第一限位槽和第二断口安装槽内，第二弹簧安装在第二限位槽和第一断口安装槽内。限位槽不仅保证了弹簧无法从断口安装槽内轴向脱离，并且限位槽与弹簧的配合可以保证安装的弹簧能对两个活塞环在周向上的相对转动进行限位，易于两个活塞环贴合，提高密封效果和阻尼效果。密封效果和阻尼效果。密封效果和阻尼效果。