[實用新型]一種氫氧發(fā)動機渦輪泵用彈簧加載自動脫開式動密封裝置

有效

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• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN207647828U
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發(fā)明（設計）人: 李小芬;葉小強;蔣文山;黃克松;沈文金;張召磊;崔壘;金志磊;孫曉偉;張璽;夏德新;鄭繼坤
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航天動力研究所
• 主分類號: F04D29/08
• 分類號: F04D29/08;F04D29/12;F04D29/02;F02K9/60
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 臧春喜

本實用新型公開了一種氫氧發(fā)動機渦輪泵用彈簧加載自動脫開式動密封裝置，包括靜環(huán)、密封組件、殼體、第一彈簧、擋圈和動環(huán)；殼體為空心圓柱體，殼體中設有通孔，殼體內(nèi)側(cè)分別設有兩個用于安裝密封組件的凹槽和用于安裝第一彈簧的盲孔，殼體一端分別設有用于安裝擋圈的溝槽和用于防止靜環(huán)旋轉(zhuǎn)的卡槽，殼體另一端設有用于連接渦輪泵的法蘭；動環(huán)與靜環(huán)端面密封。本實用新型通過靜環(huán)、密封組件、殼體、第一彈簧、擋圈和動環(huán)的配合，實現(xiàn)了發(fā)動機預冷時，動環(huán)與靜環(huán)端面密封，發(fā)動機啟動時，動環(huán)與靜環(huán)自動脫開，發(fā)動機關機時，動環(huán)與靜環(huán)重新貼合，既彌補了傳統(tǒng)浮動環(huán)密封結(jié)構(gòu)氦氣消耗量過大的缺陷，又保證了密封的高可靠性以及發(fā)動機的重復起動。

技術領域

本實用新型涉及一種氫氧發(fā)動機渦輪泵用彈簧加載自動脫開式動密封裝置，尤其適用于液體火箭發(fā)動機，屬于液體火箭發(fā)動機渦輪泵密封結(jié)構(gòu)技術領域。

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箭和深空探測計劃，其中，大推力火箭是必不可少的運輸工具，如何降低成本、減少污染、提高可靠性和運載能力自然而然的成為了運載火箭未來的發(fā)展方向。

現(xiàn)有技術中，氫氧發(fā)動機具有理論比沖高、無污染、冷卻性能好等優(yōu)點，在國內(nèi)外新一代運載火箭中得到普遍應用。

由于液氫介質(zhì)的密度比較低，僅有水的1/14，氫渦輪泵必須在很高的轉(zhuǎn)速下工作，才能提供給發(fā)動機足夠的壓力，而且由于液氫黏度非常小，幾乎沒有潤滑性能，使得動密封的工作環(huán)境比較惡劣。尤其對于大推力氫氧發(fā)動機，氫渦輪泵的尺寸較大，壓力更高，使得氫渦輪泵動密封的滑動速度很高。由于傳統(tǒng)的浮動環(huán)密封結(jié)構(gòu)需要在發(fā)動機預冷時，在兩級浮動環(huán)之間充入隔離氦氣進行密封，隨著渦輪泵結(jié)構(gòu)尺寸增大，氦氣耗費量急劇增加，這對于二級發(fā)動機而言，火箭需自帶大量氦氣，勢必降低有效載荷，難以滿足設計要求。

實用新型內(nèi)容

本實用新型解決的技術問題是：克服現(xiàn)有技術的不足，本實用新型提供了一種氫氧發(fā)動機渦輪泵用彈簧加載自動脫開式動密封裝置，通過靜環(huán)、密封組件、殼體、第一彈簧、擋圈和動環(huán)的配合，實現(xiàn)了發(fā)動機預冷時，動環(huán)與靜環(huán)端面密封，發(fā)動機啟動時，動環(huán)與靜環(huán)自動脫開，發(fā)動機關機時，動環(huán)與靜環(huán)重新貼合，既彌補了傳統(tǒng)浮動環(huán)密封結(jié)構(gòu)氦氣消耗量過大的缺陷，又保證了密封的高可靠性以及發(fā)動機的重復起動。

本實用新型的技術解決方案是：

一種氫氧發(fā)動機渦輪泵用彈簧加載自動脫開式動密封裝置，包括靜環(huán)、密封組件、殼體、第一彈簧、擋圈和動環(huán)；殼體采用空心圓柱體結(jié)構(gòu)，殼體中設有用于通氣的通孔，殼體內(nèi)側(cè)分別設有兩個用于安裝密封組件的凹槽和用于安裝第一彈簧的盲孔，殼體一端分別設有用于安裝擋圈的溝槽和用于防止靜環(huán)旋轉(zhuǎn)的卡槽，殼體另一端設有用于連接渦輪泵的法蘭；用于密封殼體和靜環(huán)的密封組件、第一彈簧、靜環(huán)依次同軸套裝在殼體中，并安裝擋圈，形成一個用于配合動環(huán)的組件；動環(huán)與靜環(huán)之間采用端面密封。

在上述的一種氫氧發(fā)動機渦輪泵用彈簧加載自動脫開式動密封裝置中，所述密封組件包括密封圈、第二彈簧、壓塊、擋板和卡環(huán)；密封圈安裝在殼體與靜環(huán)之間，并與壓塊貼合；第二彈簧安裝在壓塊中，用于向密封圈施加載荷；擋板一側(cè)與彈簧端部貼合，擋板另一側(cè)與卡環(huán)貼合，卡環(huán)與殼體固定連接。

在上述的一種氫氧發(fā)動機渦輪泵用彈簧加載自動脫開式動密封裝置中，所述密封圈的材料采用聚酰亞胺。

在上述的一種氫氧發(fā)動機渦輪泵用彈簧加載自動脫開式動密封裝置中，所述密封圈的形狀為楔形。

在上述的一種氫氧發(fā)動機渦輪泵用彈簧加載自動脫開式動密封裝置中，所述密封圈與殼體接觸平面、密封圈與靜環(huán)接觸平面的粗糙度均不大于0.4。

在上述的一種氫氧發(fā)動機渦輪泵用彈簧加載自動脫開式動密封裝置中，所述靜環(huán)與殼體之間設有低壓氣腔，低壓氣腔與殼體的通孔連通，低壓氣腔的周向截面積不小于1000mm²。