[發(fā)明專利]低溫發(fā)動機渦輪泵及密封機構

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• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN110131200A
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發(fā)明（設計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權）人: 北京星際榮耀空間科技有限公司
• 主分類號: F04D29/12
• 分類號: F04D29/12;F04D29/58
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 朱靜謙

本發(fā)明提供了一種低溫發(fā)動機渦輪泵及密封機構，包括殼體、轉軸、軸承、動環(huán)和靜環(huán)組件，轉軸、軸承、動環(huán)和靜環(huán)組件均位于殼體內，軸承、動環(huán)和靜環(huán)組件依次套設于轉軸上，動環(huán)的兩側分別與轉軸和靜環(huán)組件相抵接，軸承和殼體之間形成有介質入口通道，轉軸內形成有回流通道和介質出口通道，介質入口通道、回流通道和介質出口通道相連通。本發(fā)明提供的低溫發(fā)動機渦輪泵及密封機構，采用介質對機械裝置實現快速對流換熱，能夠對軸承、動環(huán)和轉軸進行冷卻，有效的增強了密封機構內部的熱平衡能力，降低了因溫度梯度大造成局部應力集中引發(fā)的密封面變形的概率，稀釋了壓差對密封機構可靠性的影響。

技術領域

本發(fā)明涉及密封的技術領域，具體涉及一種低溫發(fā)動機渦輪泵及密封機構。

背景技術

進入21世紀以來，世界范圍內迎來了液體火箭發(fā)動機技術發(fā)展的大潮。高可靠性、低成本、重復使用、無污染火箭發(fā)動機成為液體火箭發(fā)動機的發(fā)展方向。液氧甲烷發(fā)動冷卻性能好、燃燒效率高、不易結焦、比沖高于液氧煤油發(fā)動機，其中單位質量甲烷燃料成本只有煤油的1/3，成本不及液氫成本的1/30。

液氧甲烷泵作為液氧甲烷發(fā)動機的重要組成部分，其作用是輸送發(fā)動機工作時所需的低溫液態(tài)甲烷，液氧甲烷泵緊鄰渦輪腔。通常在液體火箭發(fā)動機渦輪泵的泵側，以及在低溫發(fā)動機渦輪泵和渦輪腔之間設置一套密封，密封處前后溫差大于等于600K。目前，國內外用于低溫環(huán)境的密封主要有兩種：

(1)非接觸式密封，其原理是采用迷宮局部間隙實現逐級減壓和密封，如浮動環(huán)、迷宮密封等密封方式。但是，非接觸式密封的密封軸向尺寸長，工作時介質泄漏量較大，為提高密封可靠性，還需增加吹除系統。

(2)接觸式機械密封，其原理是利用彈性元件使摩擦副緊密貼合實現密封。接觸式機械密封的密封機構較為成熟，可實現靜態(tài)密封，且在動態(tài)工作時介質泄漏量小。但是，現有的接觸式機械密封機構存在起動和關機過程摩擦副密封面磨損量較大的問題，在密封機構多次工作后，靜態(tài)和動態(tài)密封性能都會下降，不能滿足渦輪泵高轉速、高壓力、大溫度梯度等惡劣工況下重復使用的要求。

發(fā)明內容

因此，本發(fā)明要解決的技術問題在于克服現有技術中的密封機構多次工作后，靜態(tài)和動態(tài)密封性能都會下降，不能滿足渦輪泵高轉速、高壓力、大溫度梯度等惡劣工況下重復使用的要求的缺陷，從而提供一種低溫發(fā)動機渦輪泵及密封機構。

為實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：提供一種密封機構，包括殼體、轉軸、軸承、動環(huán)和靜環(huán)組件，所述轉軸、所述軸承、所述動環(huán)和所述靜環(huán)組件均位于所述殼體內，所述軸承、所述動環(huán)和所述靜環(huán)組件依次套設于所述轉軸上，所述動環(huán)的兩側分別與所述轉軸和所述靜環(huán)組件相抵接，所述軸承和所述殼體之間形成有介質入口通道，所述轉軸內形成有回流通道和介質出口通道，所述介質入口通道、所述回流通道和所述介質出口通道相連通。

進一步地，所述動環(huán)與所述軸承的抵接處設有若干流槽，所述流槽分別連接所述介質入口通道和所述回流通道。

進一步地，所述轉軸包括第一工作段和第二工作段，所述軸承和所述動環(huán)套設于所述第一工作段上，所述靜環(huán)組件套設于所述第二工作段上。

進一步地，所述第一工作段的直徑小于所述第二工作段的直徑。

進一步地，所述動環(huán)設于所述第一工作段靠近所述第二工作段的一端，所述動環(huán)的一側設有與所述第二工作段的端部抵接的第一密封墊。

進一步地，所述靜環(huán)組件包括套筒、靜環(huán)座和摩擦環(huán)，所述套筒套設于所述第二工作段上，且所述第二工作段上設有螺紋，所述靜環(huán)座套設于所述套筒上，所述摩擦環(huán)設于所述靜環(huán)座和所述動環(huán)的連接處，所述摩擦環(huán)能與所述動環(huán)抵接。

進一步地，所述靜環(huán)組件還包括設于所述靜環(huán)座一側的限位環(huán)，所述限位環(huán)位于所述靜環(huán)座靠近所述動環(huán)的一側。