[发明专利]一种液体火箭发动机用叶轮压降型脱开式密封装置

说明书

本发明涉及一种液体火箭发动机用叶轮压降型脱开式密封装置，解决了现有的主动型脱开式密封装置为了防止高压介质泄漏需额外设置隔离腔或隔离密封导致结构较为复杂，而被动型脱开式密封装置需要引入的介质压力较高从而仅适用于泵出口端的问题。本发明设置在泵壳体和泵转轴之间，包括密封腔体、推力销、叶轮、静环、静环座、弹簧和弹簧座，密封腔体外侧固定在泵壳体上，内侧前端设置有销孔和引流孔；推力销安装在销孔内；叶轮安装在泵转轴上，且前侧与轴承紧贴，后侧表面设置有动摩擦环；静环固定设置在静环座前端，并与动摩擦环相对应；弹簧座与静环座之间通过弹簧连接；结构件之间构成多个间隙和空腔，实现介质密封和流向控制。

技术领域

本发明涉及一种机械密封装置，具体涉及一种液体火箭发动机用叶轮压降型脱开式密封装置。

背景技术

为了满足液体火箭发动机的重复起动需求，一般解决途径是采用脱开式密封装置。脱开式密封是一种停车密封，停车时需要保证介质不泄漏，起动时需要确保密封快速脱开。常用的脱开式密封主要分为主动型脱开式密封和被动型脱开式密封两种结构形式。

主动型脱开式密封，其特征是密封参数为平衡型，从泵出口引出管路提供高压介质，并利用推力销推开密封；主动型脱开式密封为了封阻高压介质需要在泵壳体上单独引出管路，并且为了防止高压介质泄漏需额外设置隔离腔或者隔离密封，结构较为复杂。

被动型脱开式密封，其特征是密封参数为过平衡型，利用高压介质推开密封；被动型脱开式密封为了保证稳定脱开需要引入较高压力的介质，也因此提高了机械密封的工作参数，降低了端面密封的使用寿命。

中国专利CN201020252212.6公开了一种涡轮泵组的密封结构，如图1所示，该密封结构属于被动型脱开式密封，包括动环03、静环04、静环座05、弹簧06及弹簧座07，其工作原理为介质通过轴承02进入密封腔体01与动环03和静环04之间的空腔，并作用在静环座05上的支撑板另一侧表面上，多个弹簧06安装在弹簧座07内，提供大的弹性力支撑在静环座05的另一侧表面上；静止状态时弹性力大于介质的压力，动环03与静环04紧贴保证装配后的气密性和起动阶段的密封，当涡轮泵组启动后，流入介质的压力逐渐增大并大于弹性力，从而推动静环座05向弹簧06压缩的方向移动，动环03与静环04脱离，实现密封脱开的功能。这种密封装置在静态密封时，由于静环座05的支撑板一侧受到介质的压力，从而弹簧06需要克服介质的压力并推动静环04与动环03紧贴，故弹簧06的弹性比压较大，因此密封脱开时需要引入压力较高的介质，从而该密封装置仅适用于泵出口端。

发明内容

本发明公开一种液体火箭发动机用叶轮压降型脱开式密封装置，目的是解决现有的主动型脱开式密封装置为了防止高压介质泄漏需额外设置隔离腔或者隔离密封导致结构较为复杂，而被动型脱开式密封装置需要引入的介质压力较高从而仅适用于泵出口端的技术问题。

本发明提供的技术方案是：

一种液体火箭发动机用叶轮压降型脱开式密封装置，设置在泵壳体和泵转轴之间，其特殊之处在于，包括密封腔体、多个推力销、叶轮和机械密封组件。

密封腔体与泵转轴为同轴设置，且密封腔体外侧固定安装于泵壳体上；密封腔体内侧前端沿轴向设置有多个销孔，销孔开口位于密封腔体内侧，其开口朝向指向密封腔体的后端；密封腔体上沿径向设置有多个引流孔，引流孔与销孔数量相同，且一一对应并相互连通；多个引流孔和销孔均为周向均匀分布。

推力销的数量与销孔的数量相同，且一一对应安装在销孔内。

叶轮固定安装在泵转轴上，且叶轮前侧与安装在泵壳体和泵转轴之间的轴承紧贴，后侧表面设置有动摩擦环；叶轮的外侧面与密封腔体的前端之间存在第一间隙；叶轮的后侧表面与密封腔体的前端之间存在第二间隙；第一间隙和第二间隙连通；泵壳体、密封腔体以及叶轮之间构成第一空腔，第一空腔分别与引流孔和第一间隙连通。