[发明专利]一种涡轮泵双端面密封新型稳压装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种稳压装置，特别是一种适用于发动机涡轮泵双端面密封新型稳压装置，可用于发动机涡轮泵双端面密封结构的润滑、稳压、卸压、保压。

背景技术

涡轮泵作为发动机的心脏，具有高温、高压、高转速、腐蚀性介质工作的特征。涡轮泵包括泵、涡轮以及各种密封组件等。某定型状态的发动机涡轮泵的氧化剂泵与涡轮之间采用了双端面密封结构，弹簧式端面密封2是主密封，靠近氧化剂泵，膜盒式端面密封1是辅助密封，靠近涡轮侧，两道密封之间是封闭油腔12，加注氟醚油起到冷却、润滑作用。近年来，涡轮泵在试车中出现了双端面密封由于氧化剂密封泄漏氟醚油腔产生异常高压导致密封失效(膜盒式静环组件石墨环被磨秃，动环被磨削出沟槽，膜盒被压缩至并圈，且产生塑性变形，失去弹性等)现象。涡轮泵双端面密封可靠性不足这一突出问题严重影响着发动机的寿命和可靠性。因此，研发一种涡轮泵双端面密封新型稳压装置既要能实现消除双端面密封氟醚油腔瞬间高压，提高涡轮泵双端面密封的可靠性，又要满足宇航产品的体积小、重量轻、耐高温、耐腐蚀，可维护性好，有利于长期贮存等技术要求。

目前有基于气体活塞式的油气源组件技术来解决上述密封失效等问题，但是该油气源组件在靶场每次发射前均需要人工进行预充气及密封性检查，不利于发动机的长期贮存和发射维护，对火箭的发射准备工作造成了一定的影响，而且该油气源组件结构尺寸较大(185×158×70mm)。

一方面从结构上来说普通的稳压装置在发动机现有的空间尺寸(轴向不大于145mm，径向不大于55mm)和重量要求(小于0.5kg)限制下，难以满足工程要求；另一方面从性能要求上，普通的稳压装置难以满足耐腐蚀(四氧化二氮介质)、耐高温同时具备保压、消除高压和保证双端面密封充分润滑的功能。

发明内容

为了克服发动机涡轮泵双端面密封结构工作中出现氟醚油腔异常高压导致端面密封破坏现象，解决现有的稳压装置需要二次维护(需要补充气，不利于长期贮存)、可靠性低、稳压能力有限等方面的缺点，本发明提供一种涡轮泵双端面密封新型稳压装置，该装置体积小、重量轻、耐高温、耐腐蚀、既有利于长期贮存又不需要二次维护，同时能够消除油腔高压的稳压装置。

本发明的技术解决方案为：

涡轮泵双端面密封新型稳压装置，其特殊之处在于：包括固定在涡轮泵泵体3上的油缸6、进油导管4、平衡活塞5、缸盖7以及平衡回路8，所述平衡活塞5将油缸6分成氟醚油腔61和推进剂腔62，所述进油导管4的一端固定在油缸6的一端上且与氟醚油腔61连通，另一端固定在涡轮泵壳体上且与封闭油腔12连接，所述缸盖7固定在油缸6的另一端，所述平衡回路8的一端固定在缸盖7上且通过缸盖7与推进剂腔62连通，所述平衡回路8的另一端固定在涡轮泵泵体3上且与氧化剂泵进口管路10连通。

上述平衡活塞5的动密封胶圈压缩量为7％-10％。

上述平衡活塞5的动密封胶圈的压缩量为8.2％。

上述平衡活塞5的动密封胶圈的材料为F207。

上述油缸6通过卡箍9固定在涡轮泵泵体3上。

本发明具有以下优点：

1、维护性好、满足长期贮存：为解决新型稳压装置平衡路压力平衡的问题，创新性的采用流体-机械动平衡原理设计平衡回路，工作时利用氧化剂泵自身入口压力提供稳定的平衡压力源，有效保证端面密封供油和润滑；非工作时平衡活塞处于自由状态，与传统技术相比，避免了由于使用充气、胶囊等蓄能技术带来的维护成本高(发射前需要充气)、不利于长期贮存(气压不足、泄漏，胶囊长期受压后性能下降)、可靠性低(弹簧长期受压)等的缺点，不需要维护，能够满足发动机长期贮存要求。

2、耐高温、耐腐蚀、反映灵敏性：高温油腔采用焊接技术与稳压装置进油导管连接，增强连接可靠性与耐高温性能；活塞与缸体间动、静密封采用耐腐蚀、耐高温材料(F207)，可在能够用于200℃、四氧化二氮介质中可靠工作；通过设计计算、活塞灵敏性试验确定动密封胶圈压缩量为7％～10％，试验验证活塞动作压力0.02MPa。既保证活塞灵活性及多次动作又保证密封性。避免了传统技术中，充气、弹簧式蓄能装置活塞惯性大、反映灵敏性差和胶囊式蓄能技术中适用温度低(小于100℃)的缺点。