[實用新型]一種氫氧發動機渦輪泵用瑞利槽式浮動環密封裝置

有效

• 申請號: 201520638491.2
• 申請日: 2015-08-21
• 公開（公告）號: CN205001248U
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發明（設計）人: 沈文金;葉小強;孫曉偉;金志磊;張璽;林奇燕;張召磊;夏德新;鄭繼坤;賀雷
• 申請（專利權）人: 北京航天動力研究所
• 主分類號: F04D29/08
• 分類號: F04D29/08
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 莫丹

技術領域

本實用新型涉及密封裝置，具體涉及一種氫氧火箭發動機氫氧渦輪泵動密封裝置。

背景技術

進入21世紀以來，世界各航天大國紛紛提出載人火星和深空探測計劃，大推力火箭是必不可少的運輸工具，進一步降低成本和污染、提高可靠性和運載能力是運載火箭未來的發展方向。氫氧發動機具有理論比沖高、無污染、冷卻性能好等優點，在國內外新一代運載火箭中得到普遍應用。

氫氧渦輪泵是氫氧火箭發動機的核心組件之一，而動密封是渦輪泵的關鍵零組件。隨著發動機推力的提高，渦輪泵轉速、軸徑增大，導致接觸式密封的唇部很容易被磨平。大推力發動機氫氧渦輪泵動密封主要采用非接觸式動密封，如迷宮密封、浮動環密封等，而浮動環動密封主要為光環孔式浮動環密封。

光滑孔式浮動環浮起力較小，尤其在密封介質粘度較小的液氫環境中，工作時偏心率較大，導致浮動環磨損量較大。為降低浮動環的磨損量，提高動密封的重復使用次數，光滑孔式浮動環與轉軸的配合間隙較大，直接導致浮動環泄漏量明顯偏大；同時，光滑孔式浮動環與轉軸表面的間隙中阻力系數較小，進一步增加了浮動環的泄漏量。

因此，為防止或盡可能減小推進劑的泄漏量，提高渦輪泵效率并防止液氧與富氫燃氣混合，以確保渦輪泵工作安全可靠。鑒于此，實用新型了一種氫氧發動機渦輪泵用瑞利槽式浮動環動密封裝置。

發明內容

本實用新型為克服現有氫氧發動機渦輪泵光滑孔式浮動環密封泄漏量大的缺點，提出一種氫氧發動機渦輪泵用瑞利槽式浮動環密封裝置，可以滿足大推力氫氧發動機渦輪泵的性能及工作安全可靠性要求。

實現本實用新型目的的技術方案：一種氫氧發動機渦輪泵用瑞利槽式浮動環密封裝置，其包括浮動環，浮動環設置在密封殼體與蓋板形成的空腔內，在浮動環與蓋板之間設置波形彈簧；密封軸套依次穿過蓋板、浮動環和密封殼體的中心孔；所述的浮動環由整體石墨環與浮動環座熱壓裝配組成，其中石墨環鑲嵌在浮動環座內，浮動環座外表面對稱設置兩個防轉凸臺；在浮動環內孔表面設置若干個瑞利槽，在浮動環內孔出口段和瑞利槽之間增加若干個周向槽；在浮動環內孔圓周方向均勻設置軸向槽，使其與瑞利槽和周向槽貫通；所述的密封殼體對稱設置防轉槽，使其與浮動環的防轉凸臺配合。

如上所述的一種氫氧發動機渦輪泵用瑞利槽式浮動環密封裝置，其所述的波形彈簧對浮動環的背面施加軸向預載，使其與密封殼體形成軸向密封，波形彈簧的單位周長方向的預緊力為0.06～0.15N/mm。

如上所述的一種氫氧發動機渦輪泵用瑞利槽式浮動環密封裝置，其所述的密封殼體與蓋板通過螺釘固定連接。

如上所述的一種氫氧發動機渦輪泵用瑞利槽式浮動環密封裝置，其所述的石墨環為M203K石墨；所述的浮動環座為GH4169金屬。

如上所述的一種氫氧發動機渦輪泵用瑞利槽式浮動環密封裝置，其所述的浮動環出口段采用光滑直孔結構，并選取0.12mm～0.14mm徑向密封間隙。

如上所述的一種氫氧發動機渦輪泵用瑞利槽式浮動環密封裝置，其在石墨環與密封殼體配合面加工環形凸臺以減小接觸摩擦面積，嚴格保證密封殼體的環形凸臺密封面和浮動環的環形凸臺工作面的端面垂直度和平面度，并采用研磨工藝保證配合面粗糙度要求。所述的浮動環的環形凸臺工作面的端面垂直度0.01mm和平面度0.006mm，并采用研磨工藝保證工作面粗糙度Ra0.1要求；所述的密封殼體的環形凸臺密封面的端面垂直度0.01mm和平面度0.006mm，并采用研磨工藝保證工作面粗糙度Ra0.1要求。

如上所述的一種氫氧發動機渦輪泵用瑞利槽式浮動環密封裝置，其在浮動環內孔表面設置8～12個瑞利槽，在浮動環內孔出口段和瑞利槽之間增加1個周向槽；在浮動環內孔圓周方向均勻設置與瑞利槽數量相等的軸向槽。

本實用新型的效果在于：本實用新型所述的氫氧火箭發動機氫氧渦輪泵動密封裝置，其在浮動環密封中引入瑞利動壓槽結構，充分利用密封間隙流體的動壓效應，進一步提高密封工作性能。本實用新型與現有技術相比優點在于：(1)瑞利槽式浮動環浮起力大，反應迅速，具有優越的起動工作性能，浮動環工作時偏心率小，使其磨損量小于光滑孔式浮動環，適用于大推力氫氧發動機渦輪泵動密封；(2)瑞利槽式浮動環可以具有較小的出口段徑向密封間隙，密封介質泄漏量小，解決了光滑孔式浮動環密封泄漏量大的問題，提高了渦輪泵效率。

附圖說明

圖1為本實用新型所述的一種氫氧發動機渦輪泵用瑞利槽式浮動環密封裝置結構示意圖；

圖2為瑞利槽式浮動環的結構示意圖；