[发明专利]一种液体火箭发动机涡轮泵用组合密封装置

说明书

本发明涉及一种液体火箭发动机涡轮泵用组合密封装置，该装置包括液封轮、两瓣环组件、盖板；发动机启动前，位于液封轮侧的推进剂压力大于涡轮腔侧的压力，受涡轮泵介质入口压力的作用，两瓣环组件与盖板贴合形成密封面，用于阻止推进剂进入涡轮腔；发动机工作时，液封轮被转子带动旋转后产生的离心力将涡轮腔内液体沿径向抛出，从而将介质入口压力降低，液封轮的密封能力降低了作用于两瓣环组件上的液体压力，两瓣环组件与涡轮泵壳体配合面贴合，同时石墨环与转子之间零对零配合，阻止推进剂和燃气通过间隙相遇。该密封装置实现了发动机涡轮泵推进剂介质密封装置空间尺寸小，结构紧凑，多次起动，可重复使用的要求。

技术领域

本发明涉及密封技术领域，适用于液体火箭发动机涡轮泵，具体涉及一种液体火箭发动机涡轮泵用组合密封装置。

背景技术

液体火箭发动机中，涡轮泵为其提供所需的燃料和氧化剂介质，为保证发动机能可靠工作，在发动机泵介质侧和涡轮中间，通常需要设置相应的密封组件来有效隔离推进剂相遇。涡轮中燃料燃烧产生的高温燃气易导致密封结构变形，介质汽化，影响密封的运转后的有效密封性能。且随着液体火箭发动机技术的发展，对火箭发动机密封组件性能要求发展方向主要为：变工况、长寿命、高参数以及可重复使用等，针对这些特点研制相适应的密封结构也成为了火箭发动机密封设计的主要研究方向。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术中密封结构多次重复使用后，动环和静环磨损量大，密封功能失效的不足，提供一种用于液体火箭发动机涡轮泵的组合密封装置，以实现密封组件可重复使用后的有效密封。

本发明解决技术的方案是：一种液体火箭发动机涡轮泵用组合密封装置，该装置包括液封轮、两瓣环组件、盖板；涡轮泵壳体外边缘沿涡轮转轴轴方向设有环形凸台，盖板外边缘通过螺钉与涡轮泵壳体的环形凸台固定连接，涡轮泵壳体和盖板的内边缘均与涡轮泵转子间隙配合，盖板、涡轮泵壳体和涡轮泵转子之间形成环形间隙，所述两瓣环组件位于该环形间隙内；液封轮位于涡轮泵壳体与两瓣环组件相对的另一侧，固定安装在涡轮泵的转子轴承的内圈上，随着涡轮泵的转子一起旋转；

所述两瓣环组件包括石墨环、防转销钉、弹簧，安装前石墨环为两瓣半圆环，安装后两瓣半圆环，拼接成一个石墨环；石墨环外径侧设置有一圈圆弧槽，弹簧安装在圆弧槽内，同时石墨环外径侧还设置有一个销钉孔，防转销钉一端插入石墨环的销钉孔，与销钉孔过度配合，另一端将弹簧的两个挂钩连接，同时插入涡轮泵壳体上的槽，防转销钉与涡轮泵壳体配合，用于防止运转过程中石墨环转动与盖板发生磨损；弹簧为石墨环提供内缩的预紧力，两瓣半圆环依靠弹簧的力将其紧箍在转子上，在运转过程中具有内孔磨损后的径向补偿能力和轴向密封能力；

发动机启动前，位于液封轮侧的推进剂压力大于涡轮腔侧的压力，受涡轮泵介质入口压力的作用，两瓣环组件与盖板贴合形成密封面，用于阻止推进剂进入涡轮腔；

发动机工作时，液封轮被转子带动旋转后产生的离心力将涡轮腔内液体沿径向抛出，从而将介质入口压力降低，液封轮的密封能力降低了作用于两瓣环组件上的液体压力，两瓣环组件与涡轮泵壳体配合面贴合，同时石墨环与转子之间零对零配合，阻止推进剂和燃气通过间隙相遇。

所述液封轮一个端面为槽面，槽面面向涡轮泵壳体，另一个端面为背面，背面面向推进剂腔。

所述槽面设有多个凹槽，凹槽形状为长方形或者椭圆形。

所述槽面设有凹槽数Z≥6。

所述弹簧两端挂钩与防转销钉间隙配合，所述间隙≤0.25mm。

所述液封轮与转子配合面、石墨环与盖板配合面、石墨环与壳体配合面通过研磨保证气密密封性，研磨后的粗超度≤0.1μm。

本发明与现有技术相比的有益效果是：