一種可實現軸向力平衡的浮動環密封裝置的製作方法
2023-12-10 16:32:52 1
專利名稱：一種可實現軸向力平衡的浮動環密封裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於發動機渦輪泵技術領域，涉及發動機泵轉子密封，尤其涉及一種具有軸向力平衡能力的浮動密封裝置。
背景技術：
在發動機工程領域，為減小泵內洩漏，提高泵效率，在泵轉子密封凸肩處設置密封。業內人士所熟知和廣泛應用的轉子密封有固定式或浮動式密封，浮動環即為浮動式密封中的一種。對於浮動環密封，工作中如果與之配合的轉子產生徑向運動，則浮動環會與轉子產生同步徑向運動，能夠補償轉子相對殼體的不同心度和徑向擺動，這樣可以使密封間隙設置的很小，能夠達到更好的密封效果。對於固定密封，由於不能自動適應轉子運動情況，因此要保證泵可靠工作其間隙要比浮動環間隙大很多，這會導致泵的容積效率降低，相同轉速下使用迷宮密封泵需要的功率要比使用浮動環密封泵的大。由於上述優點，浮動環密封得到了廣泛的應用。隨著宇航技術的飛速發展，發動機用離心泵已越來越向高速高壓的方向發展。葉輪出口壓力很高，泵輪和液封輪中只要存在較小的不平衡面積就可能產生很大的軸向力。 結構上能採取一定措施平衡一部分軸向力，但仍有一部分未被平衡掉的軸向力作用在止推軸承上。此外，對於大多數發動機，要求能在大範圍內變工況條件下穩定可靠工作，為了保證徑向止推軸承能在一個合適的軸向載荷範圍下正常運行，需設計專門的軸向力平衡裝置。現有浮動環密封裝置的不足在於只有密封的功能，不能起到平衡軸向力的作用，要平衡軸向力需單獨設置軸向力平衡裝置，使渦輪泵結構複雜，重量增加。
實用新型內容為了解決背景技術中存在的上述技術問題，本實用新型提供了一種可實現軸向力平衡的浮動環密封裝置，適用於渦輪泵轉子密封，其具有常規的浮動密封減小洩漏的作用， 還實現了平衡軸向力的功能。本實用新型的技術解決方案是一種可實現軸向力平衡的浮動環密封裝置，包括設置在葉輪和泵殼體之間的浮動環，其特徵在於所述浮動環設置有浮動環徑向密封面和浮動環軸向密封面；所述浮動環軸向密封面為錐形密封面；所述葉輪外側面設置有與浮動環軸向密封面相適配的葉輪軸向錐形密封面；所述葉輪軸向密封面和浮動環軸向密封面之間形成錐形密封間隙。上述浮動環軸向密封面的錐角是10 30°。上述浮動環徑向密封面是設置在浮動環側面的凸環結構。上述可實現軸向力平衡的浮動環密封裝置還包括可對浮動環1進行限位的浮動環限位裝置。本實用新型與現有技術相比的優點在於本實用新型的浮動密封裝置主要由錐形軸向密封面的浮動環和錐形軸向密封面的轉子組成。該浮動密封裝置將傳統的圓柱形軸向密封面改為圓錐形的，從而實現了軸向力調節功能，省略了複雜的軸向力平衡裝置，使泵結構簡單，另外由於其密封間隙較小，較其它軸向力平衡裝置洩漏量小，泵的功率不會增大。本實用新型的浮動環密封裝置已經在產品上進行過試驗，收到了很好的效果，解決了旋轉機械轉子軸向力平衡問題，拓展了浮動密封裝置的功能，可在類似的旋轉機械高壓密封中推廣應用。1)本實用新型設計的具有圓錐形密封面的浮動環密封裝置，解決了渦輪泵軸向力平衡問題；2)本實用新型的提出，拓展了常規浮動環密封裝置的功能，使其具有軸向力平衡功能；3)本實用新型的提出，使渦輪泵省去了軸向力平衡裝置，簡化結構，減輕結構質量；4)本實用新型提出的錐形軸向密封面的方法簡單有效。
圖1是本實用新型的主視圖；圖2是本實用新型的局部放大圖；其中1-含錐形密封面的浮動環；2-葉輪；3-浮環限位裝置；4-錐形軸向密封面；5-徑向密封面；6-錐形密封間隙；7-平衡腔；8-泵殼體；9-錐角；21-葉輪軸向錐形密封面。
具體實施方式
本實用新型拓展現有浮動環密封裝置的功能，提供一種新型浮動環密封裝置，該裝置除了能夠起到密封的作用，還能夠平衡轉子軸向力，省去了渦輪泵複雜的軸向力平衡
直ο如圖1所示，本實用新型的浮動環密封裝置的主視圖，也是本實用新型的一個優選實施例。主要由錐形軸向密封面的浮動環1、錐形軸向密封面的轉子2和浮動環限位裝置3組成。密封面由圓錐形軸向密封面4和徑向密封面5組成，軸向密封面4允許流體少量洩漏，徑向密封面5不允許流體洩漏。轉子系統受到不平衡力作用發生位移時，轉子在這個力的作用下就會發生軸向移動，由轉子和浮動環形成的錐形密封間隙6就會增大(或減小)，引起浮動環節流面積增大(或減小)，導致泵輪密封凸肩處的洩漏量增大(或減小)， 平衡腔7內壓強分布進而發生變化，引起作用在轉子蓋板上的軸向力減小(或增大)，蓋板上軸向力的變化與最初的不平衡軸向力相反，這樣就起到了調節轉子軸向力的作用。由轉子和浮動環形成的錐形密封間隙6相應變化，最終達到平衡轉子軸向力的目的。錐形密封上述各部分均位於浮動環和轉子基體之上，整個浮動環密封裝置採用機械加工方法獲得， 結構簡單、穩定，具有良好的強度。如圖2所示，浮動密封裝置由錐形密封面4實現軸向力調節，圓錐形錐角的大小， 直接影響錐形浮動環的平衡能力及靈敏度。一般錐角為10° 30°，錐角越大則平衡能力和靈敏度越高。錐形密封面間隙6可以達到很小，為保證在較小間隙下不會發生浮動環與轉子抱死，對錐形密封面的尺寸公差及形位公差要求嚴格。[0022]工作中如果與浮動環軸向密封面配合的轉子產生徑向運動，則浮動環會與轉子產生同步徑向運動，從而保證軸向密封面不與轉子發生碰磨，這樣可以使密封間隙設置的很小，以達到更好的密封效果，其密封效果較一般的軸向力平衡裝置要好。徑向密封面5工作過程中承受一定正壓力，該力過大會造成浮動環無法與轉子同步運動，造成軸向密封面與轉子發生碰磨，該力過小會造成浮動環在粘性力作用下發生旋轉，造成徑向密封面5局部發熱汽蝕破壞密封面。徑向密封面密封面積的選取，需保證浮動環的穩定工作。再如圖2所示，浮動密封裝置的徑向密封面5為浮動環表面凸出的一道環形結構， 環形面積通過計算，保證浮動環能夠可靠工作。
權利要求1.一種可實現軸向力平衡的浮動環密封裝置，包括設置在葉輪和泵殼體之間的浮動環，其特徵在於所述浮動環設置有浮動環徑向密封面和浮動環軸向密封面；所述浮動環軸向密封面為錐形密封面；所述葉輪外側面設置有與浮動環軸向密封面相適配的葉輪軸向錐形密封面；所述葉輪軸向密封面和浮動環軸向密封面之間形成錐形密封間隙。
2.根據權利要求1所述的可實現軸向力平衡的浮動環密封裝置，其特徵在於所述浮動環軸向密封面的錐角是10 30°。
3.根據權利要求1或2所述的可實現軸向力平衡的浮動環密封裝置，其特徵在於所述浮動環徑向密封面是設置在浮動環側面的凸環結構。
4.根據權利要求3所述的可實現軸向力平衡的浮動環密封裝置，其特徵在於可實現軸向力平衡的浮動環密封裝置還包括可對浮動環進行限位的浮動環限位裝置。
專利摘要本實用新型涉及一種具有軸向力平衡能力的浮動密封裝置，浮動環設置有浮動環徑向密封面和浮動環軸向密封面；浮動環軸向密封面為錐形密封面；葉輪外側面設置有與浮動環軸向密封面相適配的葉輪軸向錐形密封面；葉輪軸向密封面和浮動環軸向密封面之間形成錐形密封間隙。本實用新型提供了一種可實現軸向力平衡的浮動環密封裝置，適用於渦輪泵轉子密封，其具有常規的浮動密封減小洩漏的作用，還實現了平衡軸向力的功能。
文檔編號F04D29/08GK202194853SQ20112026108
公開日2012年4月18日 申請日期2011年7月22日 優先權日2011年7月22日
發明者宣統, 李向陽, 李惠敏, 李昌奐, 王曉鋒, 苗旭升, 趙武, 陳暉 , 韓飛 申請人:中國航天科技集團公司第六研究院第十一研究所