低温发动机涡轮泵及密封机构制造技术

本发明专利技术提供了一种低温发动机涡轮泵及密封机构，包括壳体、转轴、轴承、动环和静环组件，转轴、轴承、动环和静环组件均位于壳体内，轴承、动环和静环组件依次套设于转轴上，动环的两侧分别与转轴和静环组件相抵接，轴承和壳体之间形成有介质入口通道，转轴内形成有回流通道和介质出口通道，介质入口通道、回流通道和介质出口通道相连通。本发明专利技术提供的低温发动机涡轮泵及密封机构，采用介质对机械装置实现快速对流换热，能够对轴承、动环和转轴进行冷却，有效的增强了密封机构内部的热平衡能力，降低了因温度梯度大造成局部应力集中引发的密封面变形的概率，稀释了压差对密封机构可靠性的影响。

Turbine Pump and Sealing Mechanism of Cryogenic Engine

【技术实现步骤摘要】
低温发动机涡轮泵及密封机构
本专利技术涉及密封的
，具体涉及一种低温发动机涡轮泵及密封机构。
技术介绍
进入21世纪以来，世界范围内迎来了液体火箭发动机技术发展的大潮。高可靠性、低成本、重复使用、无污染火箭发动机成为液体火箭发动机的发展方向。液氧甲烷发动冷却性能好、燃烧效率高、不易结焦、比冲高于液氧煤油发动机，其中单位质量甲烷燃料成本只有煤油的1/3，成本不及液氢成本的1/30。液氧甲烷泵作为液氧甲烷发动机的重要组成部分，其作用是输送发动机工作时所需的低温液态甲烷，液氧甲烷泵紧邻涡轮腔。通常在液体火箭发动机涡轮泵的泵侧，以及在低温发动机涡轮泵和涡轮腔之间设置一套密封，密封处前后温差大于等于600K。目前，国内外用于低温环境的密封主要有两种：(1)非接触式密封，其原理是采用迷宫局部间隙实现逐级减压和密封，如浮动环、迷宫密封等密封方式。但是，非接触式密封的密封轴向尺寸长，工作时介质泄漏量较大，为提高密封可靠性，还需增加吹除系统。(2)接触式机械密封，其原理是利用弹性元件使摩擦副紧密贴合实现密封。接触式机械密封的密封机构较为成熟，可实现静态密封，且在动态工作时介质泄漏量小。但是，现有的接触式机械密封机构存在起动和关机过程摩擦副密封面磨损量较大的问题，在密封机构多次工作后，静态和动态密封性能都会下降，不能满足涡轮泵高转速、高压力、大温度梯度等恶劣工况下重复使用的要求。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的密封机构多次工作后，静态和动态密封性能都会下降，不能满足涡轮泵高转速、高压力、大温度梯度等恶劣工况下重复使用的要求的缺陷，从而提供一种低温发动机涡轮泵及密封机构。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：提供一种密封机构，包括壳体、转轴、轴承、动环和静环组件，所述转轴、所述轴承、所述动环和所述静环组件均位于所述壳体内，所述轴承、所述动环和所述静环组件依次套设于所述转轴上，所述动环的两侧分别与所述转轴和所述静环组件相抵接，所述轴承和所述壳体之间形成有介质入口通道，所述转轴内形成有回流通道和介质出口通道，所述介质入口通道、所述回流通道和所述介质出口通道相连通。进一步地，所述动环与所述轴承的抵接处设有若干流槽，所述流槽分别连接所述介质入口通道和所述回流通道。进一步地，所述转轴包括第一工作段和第二工作段，所述轴承和所述动环套设于所述第一工作段上，所述静环组件套设于所述第二工作段上。进一步地，所述第一工作段的直径小于所述第二工作段的直径。进一步地，所述动环设于所述第一工作段靠近所述第二工作段的一端，所述动环的一侧设有与所述第二工作段的端部抵接的第一密封垫。进一步地，所述静环组件包括套筒、静环座和摩擦环，所述套筒套设于所述第二工作段上，且所述第二工作段上设有螺纹，所述静环座套设于所述套筒上，所述摩擦环设于所述静环座和所述动环的连接处，所述摩擦环能与所述动环抵接。进一步地，所述静环组件还包括设于所述静环座一侧的限位环，所述限位环位于所述静环座靠近所述动环的一侧。进一步地，所述静环座的内部设有用于容纳所述套筒第一凹槽，所述静环座靠近所述动环的一端设有用于容纳所述摩擦环的第二凹槽。进一步地，所述限位环的外侧设有若干防转耳，所述防转耳与所述壳体的内壁相抵接。进一步地，所述限位环上开设有若干第一回流孔。进一步地，其还包括用于固定弹性件和波纹管的弹性限位座。进一步地，所述弹性限位座包括固定框体和设于所述固定框体靠近静环座一侧的限位板，弹性件的一端与所述固定框体的内壁相抵接，所述弹性件的另一端与所述限位环相抵接，所述波纹管套设于所述静环座上并由所述限位板限位。进一步地，所述限位环和所述静环座的外侧涂覆有涂层。进一步地，所述限位板的一侧还设有压环，所述压环设于所述波纹管的端部且与所述限位板的内壁相抵接。进一步地，所述固定框体靠近所述波纹管的一侧设有第二回流孔。进一步地，所述弹性限位座还包括设于所述固定框体背离静环座的一侧的固定套环，所述固定套环与所述壳体固定连接。进一步地，所述固定套环与所述壳体的连接处设有第二密封垫。本专利技术还提供了一种低温发动机涡轮泵，包括涡轮腔和如上所述的密封机构，所述密封机构位于所述涡轮腔的一侧。本专利技术技术方案提供了一种低温发动机涡轮泵及密封机构，采用介质对机械装置实现快速对流换热，在轴承和壳体之间设置介质入口，经动环后由转轴内的回流通道相连通，能够对轴承、动环和转轴进行冷却，有效的增强了密封机构内部的热平衡能力，降低了因温度梯度大造成局部应力集中引发的密封面变形的概率，同时降低了瞬时压力波动对密封机构造成的影响，稀释了压差对密封机构可靠性的影响。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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。图1为本专利技术的实施方式中提供的密封机构的剖视图；图2为图1所示的静环组件的剖视图；图3为图2所示的限位环的主视图；图4为图1所示的弹性限位座的剖视图；图5为图1所示的动环的主视图。附图标记说明：1、壳体；2、转轴；3、轴承；4、动环；5、静环组件；6、介质入口通道；7、弹性限位座；8、波纹管；9、弹性件；21、第一工作段；22、第二工作段；23、回流通道；24、介质出口通道；41、流槽；42、第一密封垫；51、套筒；52、静环座；53、摩擦环；54、限位环；521、第一凹槽；522、第二凹槽；541、防转耳；542、第一回流孔；71、固定框体；72、限位板；73、压环；74、第二回流孔；75、固定套环；76、第二密封垫。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。请一并参阅图1，现对本专利技术提供的密封机构进行说明。所述密封机构，包括壳体1、转轴2、轴承3、动环4和静环组件5，所述转轴2、所述轴承3、所述动环4和所述静环组件5均位于所述壳体1内，所述轴承3、所述动环4和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.密封机构，包括壳体(1)、转轴(2)、轴承(3)、动环(4)和静环组件(5)，所述转轴(2)、所述轴承(3)、所述动环(4)和所述静环组件(5)均位于所述壳体(1)内，所述轴承(3)、所述动环(4)和所述静环组件(5)依次套设于所述转轴(2)上，所述动环(4)的两侧分别与所述转轴(2)和所述静环组件(5)相抵接，其特征在于：所述轴承(3)和所述壳体(1)之间形成有介质入口通道(6)，所述转轴(2)内形成有回流通道(23)和介质出口通道(24)，所述介质入口通道(6)、所述回流通道(23)和所述介质出口通道(24)相连通。

【技术特征摘要】
1.密封机构，包括壳体(1)、转轴(2)、轴承(3)、动环(4)和静环组件(5)，所述转轴(2)、所述轴承(3)、所述动环(4)和所述静环组件(5)均位于所述壳体(1)内，所述轴承(3)、所述动环(4)和所述静环组件(5)依次套设于所述转轴(2)上，所述动环(4)的两侧分别与所述转轴(2)和所述静环组件(5)相抵接，其特征在于：所述轴承(3)和所述壳体(1)之间形成有介质入口通道(6)，所述转轴(2)内形成有回流通道(23)和介质出口通道(24)，所述介质入口通道(6)、所述回流通道(23)和所述介质出口通道(24)相连通。2.根据权利要求1所述的密封机构，其特征在于：所述动环(4)与所述轴承(3)的抵接处设有若干流槽(41)，所述流槽(41)分别连接所述介质入口通道(6)和所述回流通道(23)。3.根据权利要求1所述密封机构，其特征在于：所述转轴(2)包括相连接的第一工作段(21)和第二工作段(22)，且所述第二工作段(22)位于靠近涡轮腔的一侧，所述轴承(3)和所述动环(4)套设于所述第一工作段(21)上，所述静环组件(5)套设于所述第二工作段(22)上。4.根据权利要求3所述密封机构，其特征在于：所述第一工作段(21)的直径小于所述第二工作段(22)的直径。5.根据权利要求4述密封机构，其特征在于：所述动环(4)设于所述第一工作段(21)靠近所述第二工作段(22)的一端，所述动环(4)的一侧设有与所述第二工作段(22)的端部抵接的第一密封垫(42)。6.根据权利要求3所述的密封机构，其特征在于：所述静环组件(5)包括套筒(51)、静环座(52)和摩擦环(53)，所述套筒(51)套设于所述第二工作段(22)上，且所述第二工作段(22)上设有螺纹，所述静环座(52)套设于所述套筒(51)上，所述摩擦环(53)设于所述静环座(52)和所述动环(4)的连接处，所述摩擦环(53)能与所述动环(4)抵接。7.根据权利要求6所述的密封机构，其特征在于：所述静环组件(5)还包括设于所述静环座(52)一侧的限位环(54)，所述限位环(54)位于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：北京星际荣耀空间科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11