一種低溫發(fā)動(dòng)機(jī)氧化劑泵用組合式密封裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種機(jī)械密封裝置，其主要涉及一種用于低溫發(fā)動(dòng)機(jī)氧化劑泵用組合式密封裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國(guó)內(nèi)外用于低溫環(huán)境的機(jī)械密封主要有兩種，第一種類型是非接觸式密封，其特征是采用迷宮或浮動(dòng)環(huán)來(lái)改變介質(zhì)流動(dòng)特性實(shí)現(xiàn)逐級(jí)減壓和密封；第二種類型是接觸式機(jī)械密封，其特征是利用彈簧和波紋管等彈性元件使靜環(huán)和旋轉(zhuǎn)環(huán)緊密貼合實(shí)現(xiàn)密封。第一種非接觸型組合式密封具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作時(shí)無(wú)接觸摩擦、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，但該結(jié)構(gòu)會(huì)占用較大的尺寸空間，同時(shí)存在泄漏量大的問(wèn)題。第二種接觸式機(jī)械密封，密封結(jié)構(gòu)較為成熟，密封補(bǔ)償性和跟隨性較好，但由于低溫介質(zhì)在密封端面極易膨脹氣化，在較高的工作壓力和較大的振動(dòng)環(huán)境下，該結(jié)構(gòu)對(duì)低溫介質(zhì)存在泄漏量較大和端面磨損量較大的問(wèn)題，重復(fù)使用性能不佳。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]為了解決【背景技術(shù)】中的問(wèn)題，本實(shí)用新型提出了一種在高線速度、低溫、高壓條件下的密封性能好、可靠性高、適用范圍廣的用于低溫工況下發(fā)動(dòng)機(jī)氧化劑泵用組合式密封
目.ο
[0004]本實(shí)用新型的具體技術(shù)方案是:
[0005]一種低溫發(fā)動(dòng)機(jī)氧化劑泵用組合式密封裝置，其特征在于:氧化劑泵殼體和氧化劑泵轉(zhuǎn)軸之間形成一個(gè)空腔；所述空腔中依次設(shè)置有非接觸式密封組件和接觸式機(jī)械密封。
[0006]上述非接觸式密封組件為密封輪結(jié)構(gòu)；所述密封輪套裝在氧化劑泵轉(zhuǎn)軸上并位于氧化劑泵殼體的入口端；所述密封輪為液封輪或者螺旋輪。
[0007]上述接觸式機(jī)械密封組件包括石墨環(huán)、支撐環(huán)、彈簧、波紋管以及固定法蘭；
[0008]所述支撐環(huán)、波紋管、固定法蘭均依次套裝在氧化劑泵的轉(zhuǎn)軸上；所述支撐環(huán)、波紋管、固定法蘭形成一個(gè)彈簧腔；所述彈簧安裝在彈簧腔內(nèi)；所述彈簧的一端與支撐環(huán)接觸，另一端與固定法蘭接觸；所述支撐環(huán)能夠沿著氧化劑泵轉(zhuǎn)軸作軸向移動(dòng)；所述固定法蘭通過(guò)螺釘固定安裝在氧化泵殼體上；
[0009]所述石墨環(huán)設(shè)置在支撐環(huán)和密封輪之間，石墨環(huán)的一端安裝在支撐環(huán)上，另一端與密封輪端面接觸。
[0010]上述接觸式機(jī)械密封組件還包括脫開裝置以及引壓通道；所述脫開裝置包括固定環(huán)、銷釘；所述固定環(huán)的外環(huán)壁與氧化劑泵殼體的內(nèi)壁固定連接；所述固定環(huán)體上開設(shè)有銷孔；所述銷釘安裝在銷孔內(nèi)且銷孔和銷釘為間隙配合；所述氧化劑泵殼體、固定環(huán)形成一個(gè)小空腔；所述引壓通道在氧化劑泵殼體上開設(shè)；所述小空腔與引壓通道連通。
[0011]上述固定環(huán)與氧化劑泵殼體通過(guò)螺紋進(jìn)行連接。
[0012]上述銷孔的數(shù)量為多個(gè)且均勻分布在固定環(huán)上；所述銷釘?shù)臄?shù)量與銷孔數(shù)量相同。
[0013]上述固定法蘭上設(shè)置有凸臺(tái)；所述凸臺(tái)與氧化劑泵殼體內(nèi)壁緊密貼合；所述凸臺(tái)上設(shè)置有凹槽；凹槽內(nèi)安裝有密封環(huán)；所述密封環(huán)的截面呈倒“V”字形。
[0014]上述非接觸式密封組件和接觸式機(jī)械密封組件在空腔內(nèi)依次設(shè)置有多組。
[0015]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0016]1、本實(shí)用新型采用非接觸式密封組件和接觸式機(jī)械密封組件結(jié)合的方式，利用非接觸式密封組件對(duì)氧化劑泵入口的高壓液氧進(jìn)行密封和減壓，從而降低接觸式機(jī)械密封的工作壓力，將難以密封的高壓液氧轉(zhuǎn)化為易于密封的低壓氣氧；
[0017]2、本實(shí)用新型的接觸式密封組件中采用脫開裝置，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在預(yù)冷充填階段無(wú)液氧泄漏，工作時(shí)密封面脫開，實(shí)現(xiàn)低磨損，停車時(shí)自動(dòng)閉合，可適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的多次起動(dòng)。
[0018]3、本實(shí)用新型的接觸式機(jī)械密封組件對(duì)經(jīng)密封輪減壓后形成的低壓氣氧進(jìn)行密封，采用高性能石墨作為摩擦副材料，具有較好的摩擦特性，可保證密封在氣氧環(huán)境中穩(wěn)定工作。
[0019]4、本實(shí)用新型采用倒“V”字形環(huán)做為輔助密封，既節(jié)省空間又能防止低溫介質(zhì)向隔離腔泄漏；
[0020]5、本實(shí)用新型采用的組合式密封裝置在空腔內(nèi)多組設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)逐級(jí)減壓功能，大大提高了密封裝置的可靠性和穩(wěn)定性。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型密封裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；
[0022]其中，1-氧化劑泵殼體、2-氧化劑泵轉(zhuǎn)軸、3-空腔、4-密封輪、5-接觸式機(jī)械密封組件、6-石墨環(huán)、7-支撐環(huán)、8-彈簧、9-波紋管、10-固定法蘭、11-凹槽、12-密封環(huán)、13-凸臺(tái)、14-螺栓、15-彈簧腔。
[0023]圖2為本實(shí)用新型密封裝置的優(yōu)化實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]其中，16-脫開裝置、17-固定環(huán)、18-引壓通道、19-銷釘、20-銷孔、21-小空腔
【具體實(shí)施方式】
[0025]本實(shí)用新型提出了一種低溫發(fā)動(dòng)機(jī)氧化劑泵用組合式密封裝置，結(jié)合圖1對(duì)本裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述:
[0026]該密封裝置設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)氧化劑泵中，特殊之處是:該氧化劑泵殼體I和氧化劑泵轉(zhuǎn)軸2之間形成一個(gè)空腔3 ;空腔3中依次設(shè)置有非接觸式密封組件和接觸式機(jī)械密封5。
[0027]具體來(lái)講，該非接觸式密封組件為密封輪4 ;密封輪套裝在氧化劑泵的轉(zhuǎn)軸2上并位于氧化劑泵殼體I的入口端；密封輪4為液封輪或者螺旋輪，其作用為對(duì)氧化劑泵入口液氧進(jìn)行降壓，將難以密封的高壓液氧轉(zhuǎn)化為易于密封的低壓氣氧。
[0028]具體來(lái)講，該接觸式機(jī)械密封組件5包括石墨環(huán)6、支撐環(huán)7、彈簧8、波紋管9以及固定法蘭10 ;
[0029]支撐環(huán)7、波紋管9、固定法蘭10均依次套裝在氧化劑泵轉(zhuǎn)軸2上，支撐環(huán)7、波紋管9、固定法蘭10形成一個(gè)彈簧腔15 ;彈簧8安裝在彈簧腔15內(nèi)；彈簧8的一端與支撐環(huán)7接觸，另一端與固定法蘭10接觸；支撐環(huán)7能夠沿著氧化劑泵轉(zhuǎn)軸2作軸向移動(dòng)；固定法蘭10通過(guò)螺釘固定安裝在氧化泵殼體上；
[0030]石墨環(huán)6設(shè)置在支撐環(huán)7和密封輪4之間，石墨環(huán)6的一個(gè)端面安裝在支撐環(huán)7上，另一端面與密封輪4端面的接觸；。其作用是，利用彈簧8提供的預(yù)緊力使石墨環(huán)6與密封輪4接觸，在發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)冷、工作時(shí)和關(guān)機(jī)后處于閉合狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)密封。
[0031]為了進(jìn)一步提高該組合式密封裝置的工作性能，本實(shí)用新型還提出了該組合式密封裝置的優(yōu)化方案，下面結(jié)合附圖1和附圖2對(duì)優(yōu)化技術(shù)方案進(jìn)行描述:
[0032]該優(yōu)化方法的基本結(jié)構(gòu)與上述結(jié)構(gòu)一致，主要優(yōu)化的方案是以下幾處:
[0033]發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)接觸式密封組件5處于打開狀態(tài)，減輕密封端面磨損；發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)前合關(guān)機(jī)后處于接觸狀態(tài)，可很好地實(shí)現(xiàn)渦輪泵在起動(dòng)前和關(guān)機(jī)后的的密封和重復(fù)使用要求。
[0034]接觸式機(jī)械密封組件5設(shè)置有脫開裝置16以及引壓通道；脫開裝置16包括固定環(huán)17、銷釘19 ;固定環(huán)的外環(huán)壁與氧化劑泵殼體的內(nèi)壁固定連接；固定環(huán)體上開設(shè)有銷孔；銷釘安裝在銷孔內(nèi)且銷孔和銷釘為間隙配合；一般優(yōu)選的配合公差為H8/d7。氧化劑泵殼體、固定環(huán)形成一個(gè)小空腔；引壓通道在氧化劑泵殼體上開設(shè)；小空腔與引壓通道連通。
[0035]工作時(shí)，引壓通道18將壓力引入小空腔21后，只需要很小的壓力就可以推動(dòng)銷釘19向支撐環(huán)7的方向移動(dòng)，使得石墨環(huán)6遠(yuǎn)離密封輪4。
[0036]為了確保支撐環(huán)移動(dòng)時(shí)受力的穩(wěn)定性，該脫開裝置中銷孔20的數(shù)量為多個(gè)且均勻分布在固定環(huán)17上；且銷釘19的數(shù)量與銷孔20相同。
[0037]特別之處還有:固定法蘭10上設(shè)置有凸臺(tái)13 ;凸臺(tái)13與氧化劑泵殼體I內(nèi)壁緊密貼合；凸臺(tái)上13設(shè)置有凹槽11 ;凹槽11內(nèi)安裝有密封環(huán)12 ;密封環(huán)的截面呈倒“V”字形。利用此密封環(huán)作為輔助密封，進(jìn)一步的提高了密封效果。
[0038]此處需要特別說(shuō)明的是:密封輪4和石墨環(huán)6選擇鋼S-07對(duì)高性能石墨作為摩擦副配對(duì)材料具有較好的摩擦特性，可保證密封在氣氧環(huán)境中穩(wěn)定工作；引壓通道18開設(shè)在氧化泵的殼體I上或者氧化劑泵轉(zhuǎn)軸2上；密封環(huán)12選用鋼S-07材料作為基體，其上噴涂F3，可實(shí)現(xiàn)對(duì)5MPa液氧的可靠密封。
[0039]在實(shí)際的工作過(guò)程中，氧化劑泵的液氧壓力可能比較大，因此，需要將非接觸式密封組件和接觸式機(jī)械密封組件在空腔內(nèi)交替設(shè)置有多組，從而確保實(shí)現(xiàn)對(duì)液氧進(jìn)行逐級(jí)減壓和密封，為發(fā)動(dòng)機(jī)提供良好的工作環(huán)境。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低溫發(fā)動(dòng)機(jī)氧化劑泵用組合式密封裝置，其特征在于:氧化劑泵殼體和氧化劑泵轉(zhuǎn)軸之間形成一個(gè)空腔；所述空腔中依次設(shè)置有非接觸式密封組件和接觸式機(jī)械密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫發(fā)動(dòng)機(jī)氧化劑泵用組合式密封裝置，其特征在于:所述非接觸式密封組件為密封輪結(jié)構(gòu)；所述密封輪套裝在氧化劑泵轉(zhuǎn)軸上并位于氧化劑泵殼體的入口端；所述密封輪為液封輪或者螺旋輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低溫發(fā)動(dòng)機(jī)氧化劑泵用組合式密封裝置，其特征在于:所述接觸式機(jī)械密封組件包括石墨環(huán)、支撐環(huán)、彈簧、波紋管以及固定法蘭； 所述支撐環(huán)、波紋管、固定法蘭均依次套裝在氧化劑泵的轉(zhuǎn)軸上；所述支撐環(huán)、波紋管、固定法蘭形成一個(gè)彈簧腔；所述彈簧安裝在彈簧腔內(nèi)；所述彈簧的一端與支撐環(huán)接觸，另一端與固定法蘭接觸；所述支撐環(huán)能夠沿著氧化劑泵轉(zhuǎn)軸作軸向移動(dòng)；所述固定法蘭通過(guò)螺釘固定安裝在氧化泵殼體上； 所述石墨環(huán)設(shè)置在支撐環(huán)和密封輪之間，石墨環(huán)的一端安裝在支撐環(huán)上，另一端與密封輪端面接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低溫發(fā)動(dòng)機(jī)氧化劑泵用組合式密封裝置，其特征在于:所述接觸式機(jī)械密封組件還包括脫開裝置以及引壓通道；所述脫開裝置包括固定環(huán)、銷釘；所述固定環(huán)的外環(huán)壁與氧化劑泵殼體的內(nèi)壁固定連接；所述固定環(huán)體上開設(shè)有銷孔；所述銷釘安裝在銷孔內(nèi)且銷孔和銷釘為間隙配合；所述氧化劑泵殼體、固定環(huán)形成一個(gè)小空腔；所述引壓通道在氧化劑泵殼體上開設(shè)；所述小空腔與引壓通道連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低溫發(fā)動(dòng)機(jī)氧化劑泵用組合式密封裝置，其特征在于:所述固定環(huán)與氧化劑泵殼體通過(guò)螺紋進(jìn)行連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的低溫發(fā)動(dòng)機(jī)氧化劑泵用組合式密封裝置，其特征在于:所述銷孔的數(shù)量為多個(gè)且均勻分布在固定環(huán)上；所述銷釘?shù)臄?shù)量與銷孔數(shù)量相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的低溫發(fā)動(dòng)機(jī)氧化劑泵用組合式密封裝置，其特征在于:所述固定法蘭上設(shè)置有凸臺(tái)；所述凸臺(tái)與氧化劑泵殼體內(nèi)壁緊密貼合；所述凸臺(tái)上設(shè)置有凹槽；凹槽內(nèi)安裝有密封環(huán)；所述密封環(huán)的截面呈倒“V”字形。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的低溫發(fā)動(dòng)機(jī)氧化劑泵用組合式密封裝置，其特征在于:所述非接觸式密封組件和接觸式機(jī)械密封組件在空腔內(nèi)依次設(shè)置有多組。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種機(jī)械密封裝置，其主要涉及一種用于低溫發(fā)動(dòng)機(jī)氧化劑泵用組合式密封裝置。該裝置的結(jié)構(gòu)為：氧化劑泵殼體和氧化劑泵轉(zhuǎn)軸之間形成一個(gè)空腔；空腔中依次設(shè)置有非接觸式密封組件和接觸式機(jī)械密封；其中，非接觸式密封組件為密封輪結(jié)構(gòu)，封輪套裝在氧化劑泵轉(zhuǎn)軸上并位于氧化劑泵殼體的入口端；接觸式機(jī)械密封組件由石墨環(huán)、支撐環(huán)、彈簧、波紋管以及固定法蘭組成。本實(shí)用新型具有在高線速度、低溫、高壓條件下的密封性能好、可靠性高、適用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】F16J15-02
【公開號(hào)】CN204459137
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420865905
【發(fā)明人】陳杰, 郝飛, 趙偉剛, 張樹強(qiáng), 王良, 姜文權(quán)
【申請(qǐng)人】中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第六研究院第十一研究所
【公開日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2014年12月30日