專利名稱：一種可實現(xiàn)軸向力平衡的浮動環(huán)密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于發(fā)動機(jī)渦輪泵技術(shù)領(lǐng)域，涉及發(fā)動機(jī)泵轉(zhuǎn)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(shù)：
在發(fā)動機(jī)工程領(lǐng)域，為減小泵內(nèi)泄漏，提高泵效率，在泵轉(zhuǎn)子密封凸肩處設(shè)置密封。業(yè)內(nèi)人士所熟知和廣泛應(yīng)用的轉(zhuǎn)子密封有固定式或浮動式密封，浮動環(huán)即為浮動式密封中的一種。對于浮動環(huán)密封，工作中如果與之配合的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生徑向運動，則浮動環(huán)會與轉(zhuǎn)子產(chǎn)生同步徑向運動，能夠補(bǔ)償轉(zhuǎn)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(shè)置的很小，能夠達(dá)到更好的密封效果。對于固定密封，由于不能自動適應(yīng)轉(zhuǎn)子運動情況，因此要保證泵可靠工作其間隙要比浮動環(huán)間隙大很多，這會導(dǎo)致泵的容積效率降低，相同轉(zhuǎn)速下使用迷宮密封泵需要的功率要比使用浮動環(huán)密封泵的大。由于上述優(yōu)點，浮動環(huán)密封得到了廣泛的應(yīng)用。隨著宇航技術(shù)的飛速發(fā)展，發(fā)動機(jī)用離心泵已越來越向高速高壓的方向發(fā)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(chǎn)生很大的軸向力。 結(jié)構(gòu)上能采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，對于大多數(shù)發(fā)動機(jī)，要求能在大范圍內(nèi)變工況條件下穩(wěn)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范圍下正常運行，需設(shè)計專門的軸向力平衡裝置。現(xiàn)有浮動環(huán)密封裝置的不足在于只有密封的功能，不能起到平衡軸向力的作用，要平衡軸向力需單獨設(shè)置軸向力平衡裝置，使渦輪泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量增加。

實用新型內(nèi)容為了解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種可實現(xiàn)軸向力平衡的浮動環(huán)密封裝置，適用于渦輪泵轉(zhuǎn)子密封，其具有常規(guī)的浮動密封減小泄漏的作用， 還實現(xiàn)了平衡軸向力的功能。本實用新型的技術(shù)解決方案是一種可實現(xiàn)軸向力平衡的浮動環(huán)密封裝置，包括設(shè)置在葉輪和泵殼體之間的浮動環(huán)，其特征在于所述浮動環(huán)設(shè)置有浮動環(huán)徑向密封面和浮動環(huán)軸向密封面；所述浮動環(huán)軸向密封面為錐形密封面；所述葉輪外側(cè)面設(shè)置有與浮動環(huán)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(huán)軸向密封面之間形成錐形密封間隙。上述浮動環(huán)軸向密封面的錐角是10 30°。上述浮動環(huán)徑向密封面是設(shè)置在浮動環(huán)側(cè)面的凸環(huán)結(jié)構(gòu)。上述可實現(xiàn)軸向力平衡的浮動環(huán)密封裝置還包括可對浮動環(huán)1進(jìn)行限位的浮動環(huán)限位裝置。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于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(huán)和錐形軸向密封面的轉(zhuǎn)子組成。該浮動密封裝置將傳統(tǒng)的圓柱形軸向密封面改為圓錐形的，從而實現(xiàn)了軸向力調(diào)節(jié)功能，省略了復(fù)雜的軸向力平衡裝置，使泵結(jié)構(gòu)簡單，另外由于其密封間隙較小，較其它軸向力平衡裝置泄漏量小，泵的功率不會增大。本實用新型的浮動環(huán)密封裝置已經(jīng)在產(chǎn)品上進(jìn)行過試驗，收到了很好的效果，解決了旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)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(zhuǎn)機(jī)械高壓密封中推廣應(yīng)用。1)本實用新型設(shè)計的具有圓錐形密封面的浮動環(huán)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(guī)浮動環(huán)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(jié)構(gòu)，減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)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(huán)；2-葉輪；3-浮環(huán)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(xiàn)有浮動環(huán)密封裝置的功能，提供一種新型浮動環(huán)密封裝置，該裝置除了能夠起到密封的作用，還能夠平衡轉(zhuǎn)子軸向力，省去了渦輪泵復(fù)雜的軸向力平衡
直ο如圖1所示，本實用新型的浮動環(huán)密封裝置的主視圖，也是本實用新型的一個優(yōu)選實施例。主要由錐形軸向密封面的浮動環(huán)1、錐形軸向密封面的轉(zhuǎn)子2和浮動環(huán)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允許流體少量泄漏，徑向密封面5不允許流體泄漏。轉(zhuǎn)子系統(tǒng)受到不平衡力作用發(fā)生位移時，轉(zhuǎn)子在這個力的作用下就會發(fā)生軸向移動，由轉(zhuǎn)子和浮動環(huán)形成的錐形密封間隙6就會增大(或減小)，引起浮動環(huán)節(jié)流面積增大(或減小)，導(dǎo)致泵輪密封凸肩處的泄漏量增大(或減小)， 平衡腔7內(nèi)壓強(qiáng)分布進(jìn)而發(fā)生變化，引起作用在轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子軸向力的作用。由轉(zhuǎn)子和浮動環(huán)形成的錐形密封間隙6相應(yīng)變化，最終達(dá)到平衡轉(zhuǎn)子軸向力的目的。錐形密封上述各部分均位于浮動環(huán)和轉(zhuǎn)子基體之上，整個浮動環(huán)密封裝置采用機(jī)械加工方法獲得， 結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定，具有良好的強(qiáng)度。如圖2所示，浮動密封裝置由錐形密封面4實現(xiàn)軸向力調(diào)節(jié)，圓錐形錐角的大小， 直接影響錐形浮動環(huán)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(dá)到很小，為保證在較小間隙下不會發(fā)生浮動環(huán)與轉(zhuǎn)子抱死，對錐形密封面的尺寸公差及形位公差要求嚴(yán)格。[0022]工作中如果與浮動環(huán)軸向密封面配合的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生徑向運動，則浮動環(huán)會與轉(zhuǎn)子產(chǎn)生同步徑向運動，從而保證軸向密封面不與轉(zhuǎn)子發(fā)生碰磨，這樣可以使密封間隙設(shè)置的很小，以達(dá)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(huán)無法與轉(zhuǎn)子同步運動，造成軸向密封面與轉(zhuǎn)子發(fā)生碰磨，該力過小會造成浮動環(huán)在粘性力作用下發(fā)生旋轉(zhuǎn)，造成徑向密封面5局部發(fā)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(huán)的穩(wěn)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(huán)表面凸出的一道環(huán)形結(jié)構(gòu)， 環(huán)形面積通過計算，保證浮動環(huán)能夠可靠工作。
權(quán)利要求1.一種可實現(xiàn)軸向力平衡的浮動環(huán)密封裝置，包括設(shè)置在葉輪和泵殼體之間的浮動環(huán)，其特征在于所述浮動環(huán)設(shè)置有浮動環(huán)徑向密封面和浮動環(huán)軸向密封面；所述浮動環(huán)軸向密封面為錐形密封面；所述葉輪外側(cè)面設(shè)置有與浮動環(huán)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(huán)軸向密封面之間形成錐形密封間隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實現(xiàn)軸向力平衡的浮動環(huán)密封裝置，其特征在于所述浮動環(huán)軸向密封面的錐角是10 30°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可實現(xiàn)軸向力平衡的浮動環(huán)密封裝置，其特征在于所述浮動環(huán)徑向密封面是設(shè)置在浮動環(huán)側(cè)面的凸環(huán)結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可實現(xiàn)軸向力平衡的浮動環(huán)密封裝置，其特征在于可實現(xiàn)軸向力平衡的浮動環(huán)密封裝置還包括可對浮動環(huán)進(jìn)行限位的浮動環(huán)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(huán)設(shè)置有浮動環(huán)徑向密封面和浮動環(huán)軸向密封面；浮動環(huán)軸向密封面為錐形密封面；葉輪外側(cè)面設(shè)置有與浮動環(huán)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(huán)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(xiàn)軸向力平衡的浮動環(huán)密封裝置，適用于渦輪泵轉(zhuǎn)子密封，其具有常規(guī)的浮動密封減小泄漏的作用，還實現(xiàn)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(yōu)先權(quán)日2011年7月22日
發(fā)明者宣統(tǒng), 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(tuán)公司第六研究院第十一研究所