[实用新型]一种涡轮泵机械密封结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及机械密封技术领域，具体涉及一种高转速、可重复使用的涡轮泵端面密封结构。

背景技术

涡轮泵组件是亚燃冲压发动机燃油控制装置的核心部件，其作用是利用进气道的一股空气驱动涡轮，然后涡轮带动燃油泵旋转，对贮箱出口的低压燃油进行抽吸增压，以一定的压力和流量供给下游，克服调节器、管路阀门等部件流阻，满足燃烧室喷注雾化等需求。

通常在泵侧和涡轮之间设置一套机械密封，目的是隔离燃油和冲压空气，其特点是冲压空气温度较高(500～600℃)，介质温度高(最高达到200℃)，由于空间较小，只能放置一套端面密封，且还要求密封件具有高性能、重复使用、低成本等性能，另外，还要确保高密封的可靠性，因此，对于密封结构和密封材料都提出了更高的指标要求。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提出一种涡轮泵机械密封结构，该涡轮泵机械密封结构采用多重密封技术，可实现多次启动，适用于高温、高转速的涡轮泵，可使介质和冲压空气进行隔离，保证介质不大量泄漏至涡轮腔。

本实用新型的技术解决方案是：所提供的涡轮泵机械密封结构，包括第一泵壳体、第二泵壳体、转轴和轴承，其特殊之处在于，

还包括动环、静环组件、弹簧、密封壳体、金属U型环和石墨垫圈；

所述第一泵壳体和第二泵壳体连接，转轴设置在第一泵壳体和第二泵壳体形成的腔体内；

转轴分为第一工作段和第二工作段，第一工作段的直径小于第二工作段的直径，第一工作段和第二工作段之间形成轴肩，所述转轴的第一工作段通过轴承安装在第一泵壳体上，石墨垫圈和动环设置在第一工作段上位于轴承和轴肩之间，石墨垫圈的一个端面与轴承内圈的端面接触，另一个端面与动环的一个端面接触，动环的另一个端面与轴肩接触形成第一密封面；

所述密封壳体为一空心回转体，密封壳体套设在转轴的第二工作段上，所述空心回转体靠近转轴第一工作段的一端设有容腔，静环座为一圆筒，圆筒的一端设有法兰，法兰的中心有一圆形容腔，静环座套设在转轴的第二工作段，且位于密封壳体的容腔内，静环套设在转轴的第二工作段，且静环的一个端面和动环与轴肩接触的端面相接触形成第二密封面，静环的一部分嵌入静环座的圆形容腔内，静环的外径与圆形容腔的外径形成第三密封面，静环的另一个端面与圆形容腔的端面接触形成第四密封面，密封壳体设有容腔的一端圆周分布有多个弹簧孔，弹簧设置在弹簧孔内，弹簧的一端与弹簧孔的底面接触，另一端与静环座的法兰接触，密封壳体的空心回转体的一部分套设在静环座的圆筒上，空心回转体的内侧设有环形凹槽，环形凹槽内设有金属U型环，金属U型环的外径与环形凹槽的外径接触，金属U型环的内径与静环座圆筒的外径接触形成第五密封面，密封壳体的外径与第二壳体固定连接形成第六密封面。

以上为本实用新型的基本结构，本实用新型在基本结构的基础上还做出了进一步的优化：

进一步地，上述静环座的法兰外缘设有多个防转耳，密封壳体容腔内的内壁上设有多个与防转耳匹配的防转槽，防转耳与防转槽配合防止静环座转动。

进一步地，动环与轴肩接触的端面和轴肩为对研面，防止燃油沿转轴轴向泄漏。

进一步地，石墨垫圈与动环为球面配合，球面配合增大接触面积，能够传递更大的轴向扭矩，可实现轴向良好的轴系定位，同时可有效减少介质从该处泄漏。

进一步地，动环的外侧面靠近轴承侧设置为圆弧面，可以减小因对燃油的搅动产生的热量，有利于密封可靠工作。

进一步地，动环与轴肩接触的端面设置有应力释放槽，应力释放槽为环形凹槽，可以有效降低动环在装配、贮存和工作过程中因应力释放导致的变形。

进一步地，静环座的法兰上圆周均布多个平衡孔，平衡孔为通孔，平衡孔的数量与通孔的数量相同，且平衡孔和弹簧孔同心。

进一步地，静环座的法兰外缘上均布多个卸荷槽。

进一步地，密封壳体上开设有多个回流孔，回流孔将弹簧孔和密封壳体的外部进行连通。

进一步地，密封壳体的外侧面与第二泵壳体焊接，减少泄漏通道，具有结构简单，易加工、装配简单、可靠性高等特点。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

1、本实用新型采用六道密封对燃油和动力端进行隔离，该密封结构可实现连续15次工作启动、重复使用不低于6次，单套密封累计工作时间约为30000s，密封可靠性高，使用成本低。