一種氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵用瑞利槽式浮動(dòng)環(huán)密封裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及密封裝置，具體涉及一種氫氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)氫氧渦輪栗動(dòng)密封裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，世界各航天大國(guó)紛紛提出載人火星和深空探測(cè)計(jì)劃，大推力火箭是必不可少的運(yùn)輸工具，進(jìn)一步降低成本和污染、提高可靠性和運(yùn)載能力是運(yùn)載火箭未來(lái)的發(fā)展方向。氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)具有理論比沖高、無(wú)污染、冷卻性能好等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外新一代運(yùn)載火箭中得到普遍應(yīng)用。
[0003]氫氧渦輪栗是氫氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的核心組件之一，而動(dòng)密封是渦輪栗的關(guān)鍵零組件。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)推力的提高，渦輪栗轉(zhuǎn)速、軸徑增大，導(dǎo)致接觸式密封的唇部很容易被磨平。大推力發(fā)動(dòng)機(jī)氫氧渦輪栗動(dòng)密封主要采用非接觸式動(dòng)密封，如迷宮密封、浮動(dòng)環(huán)密封等，而浮動(dòng)環(huán)動(dòng)密封主要為光環(huán)孔式浮動(dòng)環(huán)密封。
[0004]光滑孔式浮動(dòng)環(huán)浮起力較小，尤其在密封介質(zhì)粘度較小的液氫環(huán)境中，工作時(shí)偏心率較大，導(dǎo)致浮動(dòng)環(huán)磨損量較大。為降低浮動(dòng)環(huán)的磨損量，提高動(dòng)密封的重復(fù)使用次數(shù)，光滑孔式浮動(dòng)環(huán)與轉(zhuǎn)軸的配合間隙較大，直接導(dǎo)致浮動(dòng)環(huán)泄漏量明顯偏大；同時(shí)，光滑孔式浮動(dòng)環(huán)與轉(zhuǎn)軸表面的間隙中阻力系數(shù)較小，進(jìn)一步增加了浮動(dòng)環(huán)的泄漏量。
[0005]因此，為防止或盡可能減小推進(jìn)劑的泄漏量，提高渦輪栗效率并防止液氧與富氫燃?xì)饣旌?，以確保渦輪栗工作安全可靠。鑒于此，實(shí)用新型了一種氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪栗用瑞利槽式浮動(dòng)環(huán)動(dòng)密封裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型為克服現(xiàn)有氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪栗光滑孔式浮動(dòng)環(huán)密封泄漏量大的缺點(diǎn)，提出一種氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪栗用瑞利槽式浮動(dòng)環(huán)密封裝置，可以滿(mǎn)足大推力氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪栗的性能及工作安全可靠性要求。
[0007]實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案:一種氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪栗用瑞利槽式浮動(dòng)環(huán)密封裝置，其包括浮動(dòng)環(huán)，浮動(dòng)環(huán)設(shè)置在密封殼體與蓋板形成的空腔內(nèi)，在浮動(dòng)環(huán)與蓋板之間設(shè)置波形彈簧；密封軸套依次穿過(guò)蓋板、浮動(dòng)環(huán)和密封殼體的中心孔；所述的浮動(dòng)環(huán)由整體石墨環(huán)與浮動(dòng)環(huán)座熱壓裝配組成，其中石墨環(huán)鑲嵌在浮動(dòng)環(huán)座內(nèi)，浮動(dòng)環(huán)座外表面對(duì)稱(chēng)設(shè)置兩個(gè)防轉(zhuǎn)凸臺(tái)；在浮動(dòng)環(huán)內(nèi)孔表面設(shè)置若干個(gè)瑞利槽，在浮動(dòng)環(huán)內(nèi)孔出口段和瑞利槽之間增加若干個(gè)周向槽；在浮動(dòng)環(huán)內(nèi)孔圓周方向均勻設(shè)置軸向槽，使其與瑞利槽和周向槽貫通；所述的密封殼體對(duì)稱(chēng)設(shè)置防轉(zhuǎn)槽，使其與浮動(dòng)環(huán)的防轉(zhuǎn)凸臺(tái)配合。
[0008]如上所述的一種氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪栗用瑞利槽式浮動(dòng)環(huán)密封裝置，其所述的波形彈簧對(duì)浮動(dòng)環(huán)的背面施加軸向預(yù)載，使其與密封殼體形成軸向密封，波形彈簧的單位周長(zhǎng)方向的預(yù)緊力為0.06?0.15N/mm。
[0009]如上所述的一種氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪栗用瑞利槽式浮動(dòng)環(huán)密封裝置，其所述的密封殼體與蓋板通過(guò)螺釘固定連接。
[0010]如上所述的一種氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪栗用瑞利槽式浮動(dòng)環(huán)密封裝置，其所述的石墨環(huán)為M203K石墨；所述的浮動(dòng)環(huán)座為GH4169金屬。
[0011]如上所述的一種氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪栗用瑞利槽式浮動(dòng)環(huán)密封裝置，其所述的浮動(dòng)環(huán)出口段采用光滑直孔結(jié)構(gòu)，并選取0.12_?0.14_徑向密封間隙。
[0012]如上所述的一種氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪栗用瑞利槽式浮動(dòng)環(huán)密封裝置，其在石墨環(huán)與密封殼體配合面加工環(huán)形凸臺(tái)以減小接觸摩擦面積，嚴(yán)格保證密封殼體的環(huán)形凸臺(tái)密封面和浮動(dòng)環(huán)的環(huán)形凸臺(tái)工作面的端面垂直度和平面度，并采用研磨工藝保證配合面粗糙度要求。所述的浮動(dòng)環(huán)的環(huán)形凸臺(tái)工作面的端面垂直度0.01mm和平面度0.006mm,并采用研磨工藝保證工作面粗糙度Ra0.1要求；所述的密封殼體的環(huán)形凸臺(tái)密封面的端面垂直度0.01mm和平面度0.006mm,并采用研磨工藝保證工作面粗糙度Ra0.1要求。
[0013]如上所述的一種氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪栗用瑞利槽式浮動(dòng)環(huán)密封裝置，其在浮動(dòng)環(huán)內(nèi)孔表面設(shè)置8?12個(gè)瑞利槽，在浮動(dòng)環(huán)內(nèi)孔出口段和瑞利槽之間增加1個(gè)周向槽；在浮動(dòng)環(huán)內(nèi)孔圓周方向均勻設(shè)置與瑞利槽數(shù)量相等的軸向槽。
[0014]本實(shí)用新型的效果在于:本實(shí)用新型所述的氫氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)氫氧渦輪栗動(dòng)密封裝置，其在浮動(dòng)環(huán)密封中引入瑞利動(dòng)壓槽結(jié)構(gòu)，充分利用密封間隙流體的動(dòng)壓效應(yīng)，進(jìn)一步提高密封工作性能。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比優(yōu)點(diǎn)在于:(1)瑞利槽式浮動(dòng)環(huán)浮起力大，反應(yīng)迅速，具有優(yōu)越的起動(dòng)工作性能，浮動(dòng)環(huán)工作時(shí)偏心率小，使其磨損量小于光滑孔式浮動(dòng)環(huán)，適用于大推力氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪栗動(dòng)密封；(2)瑞利槽式浮動(dòng)環(huán)可以具有較小的出口段徑向密封間隙，密封介質(zhì)泄漏量小，解決了光滑孔式浮動(dòng)環(huán)密封泄漏量大的問(wèn)題，提高了渦輪栗效率。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型所述的一種氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪栗用瑞利槽式浮動(dòng)環(huán)密封裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為瑞利槽式浮動(dòng)環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為瑞利槽式浮動(dòng)環(huán)剖視圖；
[0018]圖4為圖3的視圖1 (浮動(dòng)環(huán)的環(huán)形凸臺(tái))局部放大圖；
[0019]圖5為密封殼體的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0020]圖6為密封殼體的剖視圖；
[0021]圖7為圖6的視圖1I (密封殼體的環(huán)形凸臺(tái))局部放大圖；
[0022]圖中:1.浮動(dòng)環(huán)；2.密封殼體；3.蓋板；4.波形彈簧；5.密封軸套；6.螺釘；7.浮動(dòng)環(huán)座；8.石墨環(huán)；9.軸向槽；10.瑞利槽；11.周向槽；12.防轉(zhuǎn)凸臺(tái)；14.防轉(zhuǎn)槽；16.密封殼體的環(huán)形凸臺(tái)密封面；17.浮動(dòng)環(huán)的背面；18.浮動(dòng)環(huán)的環(huán)形凸臺(tái)工作面。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型所述的一種氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪栗用瑞利槽式浮動(dòng)環(huán)密封裝置作進(jìn)一步描述。
[0024]如圖1所示，本實(shí)用新型所述的一種氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪栗用瑞利槽式浮動(dòng)環(huán)密封裝置，它包括浮動(dòng)環(huán)1，浮動(dòng)環(huán)1設(shè)置在密封殼體2與蓋板3形成的空腔內(nèi)，在浮動(dòng)環(huán)1與蓋板3之間設(shè)置波形彈簧4 ;密封軸套5依次穿過(guò)蓋板3、浮動(dòng)環(huán)1和密封殼體2的中心孔。
[0025]如圖2和圖3所示，所述的浮動(dòng)環(huán)1由整體石墨環(huán)8與浮動(dòng)環(huán)座7熱壓裝配組成，其中石墨環(huán)8鑲嵌在浮動(dòng)環(huán)座7內(nèi)，浮動(dòng)環(huán)座7外表面對(duì)稱(chēng)設(shè)置兩個(gè)防轉(zhuǎn)凸臺(tái)12。在浮動(dòng)環(huán)1內(nèi)孔表面設(shè)置8?12個(gè)瑞利槽10(例如:8個(gè)、10個(gè)或12個(gè))，在浮動(dòng)環(huán)1內(nèi)孔出口段和瑞利槽10之間增加1個(gè)周向槽11 ;在浮動(dòng)環(huán)1內(nèi)孔圓周方向均勻設(shè)置與瑞利槽數(shù)量相等的軸向槽9，使其與瑞利槽10和周向槽11貫通。
[0026]如圖5和圖6所示，所述的密封殼體2對(duì)稱(chēng)設(shè)置防轉(zhuǎn)槽14，使其與浮動(dòng)環(huán)的防轉(zhuǎn)凸臺(tái)12配合。
[0027]所述的波形彈簧4對(duì)浮動(dòng)環(huán)的背面17施加軸向預(yù)載，使其與密封殼體2形成軸向密封，波形彈簧4的單位周長(zhǎng)方向的預(yù)緊力為0.06?0.15N/mm(例如:0.06N/mm、0.10N/mm或 0.15N/mm)。
[0028]所述的密封殼體2與