[发明专利]低温发动机涡轮泵及密封机构

说明书

本发明提供了一种低温发动机涡轮泵及密封机构，包括壳体、转轴、轴承、动环和静环组件，转轴、轴承、动环和静环组件均位于壳体内，轴承、动环和静环组件依次套设于转轴上，动环的两侧分别与转轴和静环组件相抵接，轴承和壳体之间形成有介质入口通道，转轴内形成有回流通道和介质出口通道，介质入口通道、回流通道和介质出口通道相连通。本发明提供的低温发动机涡轮泵及密封机构，采用介质对机械装置实现快速对流换热，能够对轴承、动环和转轴进行冷却，有效的增强了密封机构内部的热平衡能力，降低了因温度梯度大造成局部应力集中引发的密封面变形的概率，稀释了压差对密封机构可靠性的影响。

技术领域

本发明涉及密封的技术领域，具体涉及一种低温发动机涡轮泵及密封机构。

背景技术

进入21世纪以来，世界范围内迎来了液体火箭发动机技术发展的大潮。高可靠性、低成本、重复使用、无污染火箭发动机成为液体火箭发动机的发展方向。液氧甲烷发动冷却性能好、燃烧效率高、不易结焦、比冲高于液氧煤油发动机，其中单位质量甲烷燃料成本只有煤油的1/3，成本不及液氢成本的1/30。

液氧甲烷泵作为液氧甲烷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态甲烷，液氧甲烷泵紧邻涡轮腔。通常在液体火箭发动机涡轮泵的泵侧，以及在低温发动机涡轮泵和涡轮腔之间设置一套密封，密封处前后温差大于等于600K。目前，国内外用于低温环境的密封主要有两种：

(1)非接触式密封，其原理是采用迷宫局部间隙实现逐级减压和密封，如浮动环、迷宫密封等密封方式。但是，非接触式密封的密封轴向尺寸长，工作时介质泄漏量较大，为提高密封可靠性，还需增加吹除系统。

(2)接触式机械密封，其原理是利用弹性元件使摩擦副紧密贴合实现密封。接触式机械密封的密封机构较为成熟，可实现静态密封，且在动态工作时介质泄漏量小。但是，现有的接触式机械密封机构存在起动和关机过程摩擦副密封面磨损量较大的问题，在密封机构多次工作后，静态和动态密封性能都会下降，不能满足涡轮泵高转速、高压力、大温度梯度等恶劣工况下重复使用的要求。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的密封机构多次工作后，静态和动态密封性能都会下降，不能满足涡轮泵高转速、高压力、大温度梯度等恶劣工况下重复使用的要求的缺陷，从而提供一种低温发动机涡轮泵及密封机构。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种密封机构，包括壳体、转轴、轴承、动环和静环组件，所述转轴、所述轴承、所述动环和所述静环组件均位于所述壳体内，所述轴承、所述动环和所述静环组件依次套设于所述转轴上，所述动环的两侧分别与所述转轴和所述静环组件相抵接，所述轴承和所述壳体之间形成有介质入口通道，所述转轴内形成有回流通道和介质出口通道，所述介质入口通道、所述回流通道和所述介质出口通道相连通。

进一步地，所述动环与所述轴承的抵接处设有若干流槽，所述流槽分别连接所述介质入口通道和所述回流通道。

进一步地，所述转轴包括第一工作段和第二工作段，所述轴承和所述动环套设于所述第一工作段上，所述静环组件套设于所述第二工作段上。

进一步地，所述第一工作段的直径小于所述第二工作段的直径。

进一步地，所述动环设于所述第一工作段靠近所述第二工作段的一端，所述动环的一侧设有与所述第二工作段的端部抵接的第一密封垫。

进一步地，所述静环组件包括套筒、静环座和摩擦环，所述套筒套设于所述第二工作段上，且所述第二工作段上设有螺纹，所述静环座套设于所述套筒上，所述摩擦环设于所述静环座和所述动环的连接处，所述摩擦环能与所述动环抵接。

进一步地，所述静环组件还包括设于所述静环座一侧的限位环，所述限位环位于所述静环座靠近所述动环的一侧。