[发明专利]一种液氧泵用组合式密封装置

说明书

技术领域

本发明涉及流体密封装置技术领域，适用于液氧泵入口密封，特别是液体火箭发动机液氧泵的入口密封。

背景技术

液氧泵作为液体火箭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氧，由于液氧泵通常工作在极高的转速下，加之液氧极易汽化，因此给液氧泵的密封设计带来极高的挑战，目前主要有两种密封形式：一种为在液氧泵入口设置脱开式机械密封，发动机工作时密封端面处于脱开状态，此种密封由于密封脱开间隙为毫米量级，因此会导致大量介质泄漏，降低液氧泵的工作效率；另一种为在液氧泵入口设置接触式机械，发动机工作时密封端面处于闭合状态，此种密封由于密封端面高速摩擦，因此会导致摩擦副严重磨损，密封泄漏量急剧增大，影响发动机的工作寿命和可重复使用性。

基于以上可知，目前现存的液氧泵密封技术具有泄漏量大或者摩擦副严重磨损的缺点。

发明内容

为克服上述密封技术的不足，本发明提供一种泄漏量小、密封端面无摩擦的组合式密封装置。

本发明的具体技术方案如下：

本发明所提供的液氧泵用组合式密封装置，其特殊之处在于：包括一级离心密封I及二级干气密封II，所述一级离心密封I及二级干气密封II依次串联布置于液氧泵入口处的转轴上，

所述一级离心密封I上设置有叶片1′，所述叶片1′背向液氧泵入口设置，

所述二级干气密封II与一级离心密封I的叶片1′之间具有密封间隙H，所述密封间隙H与二级干气密封II的密封腔相通，

在液氧泵旋转时，所述一级离心密封I封住大部分的液氧，并将泄漏的少量液氧变为气氧，所述气氧经密封间隙H后进入二级干气密封II的密封腔，作为二级干气密封II的密封气源使二级干气密封II非接触运转；

在液氧泵静止时，所述二级干气密封II作为接触式密封阻挡液体的泄漏。

以上为本发明的基本结构框架，基于该基本结构，本发明还作出以下优化限定：

对于以液氧作为氧化剂的液体火箭发动机而言，推进剂除液氧泵输送的液氧外，还需要另一种介质作为燃料(例如煤油)，燃料是通过燃料泵输送，燃料泵通常和液氧泵同轴布置，发动机工作时，两种介质不能串腔，相互接触。本发明在二级干气密封II之后还设置三级浮动环密封III，可以进一步阻止从二级干气密封II泄漏的气氧沿轴向泄漏致A腔(例如燃料泵入口)，防止气氧与介质A(例如煤油)接触。

进一步的，本发明液氧泵用组合式密封装置还包括密封壳体3，所述二级干气密封II、三级浮动环密封III和密封壳体3之间形成密封腔，并在密封壳体3上设置有流体通道3′，三级浮动环密封III上设置有流体通道6′。从二级干气密封II泄漏的大部分气氧可以从流体通道3′泄出(一般排放到外界环境)；当允许泄漏的气氧和A腔的介质A接触，三级浮动环密封III的流体通道6′可以进一步作为气氧的泄出通道；当不允许泄漏的气氧和A腔的介质A接触，三级浮动环密封III的流体通道6′可以作为阻封气体(氮气或者空气等)的入口，通入的阻封气体可以完全阻止气氧沿轴向泄漏致A腔。

再进一步的，本发明的二级干气密封II包括动环2及静环组件，所述静环组件包括石墨环11、辅助密封10、弹性组件9、静环座8、压盖5及锁片4；

所述动环2与石墨环11相对设置并安装在转轴上，所述二级干气密封II的动环2上加工有动压槽2′，所述石墨环11浮动安装在静环座8里面，辅助密封10设置在石墨环11与弹性组件9之间；

所述静环座8依靠压盖5的与密封壳体3连接，静环座8与压盖5之间安装有锁片4。

再进一步的，本发明的动环2靠近一级离心密封I，所述密封壳体3的一端插入动环2与一级离心密封I之间，所述密封壳体3与一级离心密封I的叶片1′之间形了密封间隙H，所述密封壳体3与动环2之间也具有与密封间隙H相连通的气体通道。

再进一步的，本发明一级离心密封I和二级干气密封II的动环2依靠轴套7压紧安装；

所述轴套7与动环2之间设置有第一静密封12，所述一级离心密封I与二级干气密封II的动环2之间设置有第二静密封13。

再进一步的，由于一级离心密封I的密封能力和叶片1′的径向尺寸有关，叶片1′的径向尺寸越大，密封能力越强，本发明的叶片1′的内径可小于二级干气密封II的动环2的外径，因此一级离心密封I的叶片1′可以充分利用径向空间，提高密封能力。

再进一步的，本发明的弹性组件9为焊接金属波纹管。焊接金属波纹管具有弹力稳定，补偿性好的优点。

再进一步的，本发明的辅助密封10为弹簧蓄能密封圈。