[实用新型]一种紧凑型超高速耐高温机械密封装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及密封技术领域，具体涉及一种紧凑型超高速耐高温机械密封装置。

背景技术

现有技术中发动机通过机架与箭体承力结构相连接，飞行中发动机不仅为火箭提供推力，还可通过伺服系统带动双向摇摆为火箭提供俯仰偏航控制力。由于提供推力的推进剂具有饱和蒸汽压高、强氧化、易汽化、冷却润滑性能差等特性，通常在液体火箭发动机涡轮泵中的推进剂泵和涡轮之间设置一套机械密封，其作用是隔离推进剂和高温燃气。但是高温燃气(温度650℃～750℃)直接作用到密封处，导致密封间隙介质汽化、密封变形，从而使氧化泵密封泄漏，导致在涡轮腔发生补燃等问题。此外，现有机械密封采用橡胶密封圈结构，此种结构在高温和高压力工作下机械密封易出现泄漏问题，不能适应涡轮泵高转速、高压力、振动大、多次启动及长时间等工况要求，不能确保高密封的可靠性。

实用新型内容

为解决现有的机械密封易出现泄漏，不能适应涡轮泵高转速、高压力、振动大、多次启动及长时间等工况要求，不能确保高密封的可靠性的问题，本实用新型提供了一种紧凑型超高速耐高温机械密封装置。

本实用新型的技术方案是：

一种紧凑型超高速耐高温机械密封装置，包括动环、静环组件、静环壳体和O型圈；所述动环的密封端面上设置有环形应力释放槽，动环与转子接触的内侧设有环形凹槽，所述O型圈位于环形凹槽内；所述静环组件设置在静环壳体的内部；静环组件包括端面块组件、防转销钉、多个弹簧和阻尼带；端面块组件包括沿转子轴向依次设置的静环、静环座、膜盒组件和后环；所述静环与静环座连接；膜盒组件主要由多片膜片Ⅰ和膜片Ⅱ依次叠加而成，膜片Ⅰ的内边缘、外边缘分别与相邻两个膜片Ⅱ的内边缘、外边缘依次连接；膜盒组件一端与静环座连接，另一端与后环连接，后环与静环壳体固定连接；静环壳体底部均匀设有销钉孔，防转销钉一端与销钉孔固定连接，另一端穿过静环座的防转孔；静环壳体底部均匀设有多个弹簧孔，弹簧一端位于弹簧孔内；另一端与静环座接触；所述销钉孔和弹簧孔到转子中心的距离相同；膜盒组件与静环壳体之间设置有阻尼带，阻尼带位于静环壳体内表面的环形槽中。

进一步地，还包括石墨垫，所述石墨垫设置在静环壳体与泵壳体接触的端面上。石墨垫不仅可以实现隔热，还可调整轴系实现微调机械密封的压缩量。

进一步地，所述环形应力释放槽的槽宽为动环径向宽度的10％～15％，槽深为动环轴向厚度的15％～20％，环形应力释放槽可有效降低动环在装配和工作过程中产生的变形，实现可靠密封的功能。

进一步地，后环与静环壳体通过焊接固定连接，静环壳体的远离静环的端面上设置有焊接应力释放槽。该焊接应力释放槽可以降低焊接后的应力变形。

进一步地，所述动环采用钼合金，静环为特种高温热解石墨，膜片Ⅰ和膜片Ⅱ为厚度0.1～0.15mm的GH4169。

进一步地，所述静环嵌入静环座设置的凹槽中，与静环座过盈连接。

进一步地，所述阻尼带具有8～15个弹性支耳，抱紧产生的摩擦力为膜盒组件和弹簧弹力的10％～15％。阻尼带结构简单可靠，具有重量轻，尺寸小，易加工，装配简单等特点。

进一步地，动环的外径≤30mm，弹簧的数量为6-10个。

进一步地，膜片Ⅰ的内边缘、外边缘分别与相邻两个膜片Ⅱ的内边缘、外边缘依次焊接连接。

进一步地，机械密封装置的端面比压是通过弹簧参数和膜盒组件参数进行调整的，调整公式为：

其中：

P_c-端面比压；k_b1-膜盒组件刚度；k_b2-弹簧刚度；Δ1-膜盒组件压缩量；Δ2-弹簧压缩量；n-弹簧数量；A-摩擦副接触面积；k-端面载荷系数；λ-介质反压系数；ΔP-介质压差。通过端面比压调整公式，在不改变机械密封装置尺寸的情况下，能够达到不同的端面比压值，适用于各种不同的工况，缩短了机械密封产品的加工周期，节约了成本。

本实用新型的优点为：

1.本实用新型采用膜盒组件和弹簧组合式旋转密封：采用膜盒组件替代橡胶密封圈结构，并与弹簧进行组合，静环组件弹性力由膜盒组件和弹簧共同提供，提高了密封装置耐高温和高压能力，结构紧凑，节约了密封空间，克服了高温和高压力工作下的机械密封易出现泄漏的缺点，实现了机械密封在高温和高压力工况下的多次启动、长寿命、低摩擦、零泄漏工作。