CN106089692A - 一种低温液体泵自润滑接触装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低温液体泵自润滑接触装置及方法。其技术方案是：压盖通过推板与静止环连接，所述静止环的右侧与旋转环接触配合，且所述旋转环与静止环配合的端面设有圆环形槽体，在圆环形槽体内部设有多个引流通道，在圆环形槽体的两侧分别设有凹下的高压动压槽和低压动压槽，且圆环形槽体与凹下的高压动压槽、低压动压槽连通；有益效果是：本发明通过在旋转环开设引流通道，直接将被密封介质引入接触端面，为自引流方式，在流体静压效应和圆环形槽体的导流作用下使接触端面处于全液膜润滑状态，大大降低了端面产生的摩擦热；另外采用V形结构或者螺线形结构的高压动压槽和低压动压槽，进一步确保了无泄漏，提高了动力装置的稳定性。

Description

一种低温液体泵自润滑接触装置及方法

技术领域

本发明涉及一种自润滑接触装置及方法，特别涉及一种低温液体泵自润滑接触装置及方法。

背景技术

机械密封是一种用来解决旋转轴和机体之间动密封的装置，在某些特殊领域中，比如液体火箭发动机，采用低温液体泵，一般要求为：密封结构简单可靠，且不需要外设辅助***。对于液体火箭发动机中的低温泵来说，在预冷充填时，要求密封泄漏量为零；在发动机工作时，密封后端只允许泄漏少量气氧；要求密封具有多次启动工作能力。低温泵用机械密封是低温泵能否长期安全运行的关键。但是对于普通的机械密封，由于密封环端面处于接触状态，密封环摩擦产生的摩擦热会使密封端面的温度上升到超过低温液态介质的临界温度，使密封端面上的介质发生汽化现象，对密封环造成破坏，从而使密封失效。而当密封泄漏时，漏出的介质迅速汽化并吸热，导致密封处的温度降低，并会因温度不均匀而导致密封环变形，从而使密封大量泄漏。外设冷却辅助***的可以解决上述密封问题，但辅助***的设置会降低动力机械的可靠性，不符合特殊行业中低温泵的机械密封设计的一般要求。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种低温液体泵自润滑接触装置及方法，可以解决上述液体接触端面的温升过高，液体介质汽化造成密封失效的问题。

本发明提到的一种低温液体泵自润滑接触装置，包括压盖（1）、弹簧（2）、推板（3）、静止环（6）、旋转环（8）、轴套（13），压盖（1）的一侧设有凹槽，通过弹簧（2）和推板（3）与静止环（6）连接，所述静止环（6）的右侧与旋转环（8）接触配合，且所述旋转环（8）与静止环（6）配合的端面设有圆环形槽体（7），在圆环形槽体（7）内部设有多个引流通道（9），在圆环形槽体（7）的两侧分别设有凹下的高压动压槽（16）和低压动压槽（17），且圆环形槽体（7）与凹下的高压动压槽（16）、低压动压槽（17）连通，液体介质可以通过引流通道（9）填充到圆环形槽体（7）、高压动压槽（16）和低压动压槽（17）形成的润滑通道中实现自润滑接触配合；所述高压动压槽（16）和低压动压槽（17）的外部为密封凸起（15），在所述的旋转环（8）的另一侧端面通过外引流槽（12）连接到轴套（13），轴套（13）上设有外引流通道（12），液体介质通过外引流通道（12）进入旋转环（8）的引流通道（9）。

上述的高压动压槽（16）和低压动压槽（17）采用V形结构或者螺线形结构。

上述的高压动压槽（16）与低压动压槽（17）的数量比为N∶1，其中N≥1，低压动压槽数量在12~24个之间。

上述的引流通道（9）的数量为12~24个之间。

上述的静止环（6）和压盖（1）间安装第一弹簧蓄能密封圈（4），所述旋转环（8）与轴套（13）之间安设第二弹簧蓄能密封圈（14）。

本发明提到的低温液体泵自润滑接触装置的使用方法，其特征是包括以下步骤：

首先，正常工作时，通过在旋转环开设引流通道，实现密封装置的自引流，省去了辅助冲洗***，通过引流通道直接将被密封介质引入旋转环的接触端面，在流体静压效应和圆环形槽体的导流作用下使密封端面处于全液膜润滑状态，降低了接触端面产生的摩擦热；

其次，密封介质在粘性剪切力作用下，将由高压侧向低压侧泄漏时，由于在旋转环端面开设高压动压槽和低压动压槽，且圆环形槽体、高压动压槽和低压动压槽形成连通的凹槽，便于反输介质的流动；另外，在高压动压槽和低压动压槽外侧设有密封凸起，提高动压效应；密封介质在下落过程中，通过高压动压槽流到低压动压槽，再反输回高压动压槽，消除压差作用下的泄漏，从而实现密封的无泄漏。

上述的高压动压槽和低压动压槽分别采用V形结构或者螺线形结构。

本发明的有益效果是：本发明通过在旋转环开设引流通道，直接将被密封介质引入接触端面，为自引流方式，在流体静压效应和圆环形槽体的导流作用下使接触端面处于全液膜润滑状态，大大降低了端面产生的摩擦热，确保了温升在工艺要求的范围内，消除端面低温流体的汽化现象，满足低温泵对密封性能的要求；通过在旋转环端面开设流体动压槽，在粘性剪切力作用下，将由高压侧向低压侧泄漏的流体反输回高压侧，从而实现无泄漏。与现有的技术相比，充分运用了流体静压型密封的静压承载能力和流体动压型密封的流体输送效应，实现了密封非接触运行和自引流冲洗，降低端面温升，结构简单，省去了辅助的冲洗***，保证了密封的可靠性；另外采用V形结构或者螺线形结构的高压动压槽和低压动压槽，进一步确保了无泄漏，提高了动力装置的稳定性。

附图说明

附图1是本发明的剖视图；

附图2是旋转环的剖视图；

附图3是轴套的剖视图；

附图4是旋转环的第一种实施例的侧视图；

附图5是旋转环的第二种实施例的侧视图；

附图6是旋转环的第三种实施例的侧视图；

上图中：压盖1、弹簧2、推板3、第一弹簧蓄能密封圈4、第三弹簧蓄能密封圈5、静止环6、圆环形槽体7、旋转环8、引流通道9、第四弹簧蓄能密封圈10、外圆环形槽体11、外引流槽12、轴套13、第二弹簧蓄能密封圈14、密封凸起15、高压动压槽16和低压动压槽17。

具体实施方式

实施例1，参照附图1-4，对本发明作进一步的描述：

本发明提到的一种低温液体泵自润滑接触装置，包括压盖1、弹簧2、推板3、静止环6、旋转环8、轴套13，压盖1的一侧设有凹槽，通过弹簧2和推板3与静止环6连接，通过推板3，使静止环6具有轴向补偿能力，所述静止环6的右侧与旋转环8接触配合，且所述旋转环8与静止环6配合的端面设有圆环形槽体7，在圆环形槽体7内部设有多个引流通道9，在圆环形槽体7的两侧分别设有凹下的高压动压槽16和低压动压槽17，且圆环形槽体7与凹下的高压动压槽16、低压动压槽17连通，液体介质可以通过引流通道9填充到圆环形槽体7、高压动压槽16和低压动压槽17形成的润滑通道中实现自润滑接触配合；所述高压动压槽16和低压动压槽17的外部为密封凸起15，在所述的旋转环8的另一侧端面通过外引流槽12连接到轴套13，轴套13上设有外引流通道12，液体介质通过外引流通道12进入旋转环8的引流通道9。

其中，高压动压槽16和低压动压槽17都采用V形结构，具体参照附图4，在粘性剪切力的作用下将从引流通道向密封低压侧泄漏的液体介质反输回密封腔体，V形结构可以使液体扰流反输，且低压动压槽承担了主要的液体反输功能，实现被密封液体介质的无泄漏。

上述的高压动压槽16与低压动压槽17的数量比为N∶1，其中N≥1，低压动压槽数量在12个；上述的引流通道9的数量为12个；上述的静止环6和压盖1间安装第一弹簧蓄能密封圈4，所述旋转环8与轴套13之间安设第二弹簧蓄能密封圈14，实现低温工况下的静态密封。

本发明提到的低温液体泵自润滑接触装置的使用方法，其特征是包括以下步骤：

首先，正常工作时，通过在旋转环开设引流通道，实现密封装置的自引流，省去了辅助冲洗***，通过引流通道直接将被密封介质引入旋转环的接触端面，在流体静压效应和圆环形槽体的导流作用下使密封端面处于全液膜润滑状态，降低了接触端面产生的摩擦热；

其次，密封介质在粘性剪切力作用下，将由高压侧向低压侧泄漏时，由于在旋转环端面开设高压动压槽和低压动压槽，且圆环形槽体、高压动压槽和低压动压槽形成连通的凹槽，便于反输介质的流动；另外，在高压动压槽和低压动压槽外侧设有密封凸起，提高动压效应；密封介质在下落过程中，通过高压动压槽流到低压动压槽，再反输回高压动压槽，消除压差作用下的泄漏，从而实现密封的无泄漏。

实施例2，与实施例1不同之处是，低压动压槽数量在24个；上述的引流通道9的数量为24个；另外，参照附图5，所述高压动压槽16和低压动压槽17都采用螺线形结构，具体参照附图5，在粘性剪切力的作用下将从引流通道向密封低压侧泄漏的液体介质反输回密封腔体，螺线形结构可以使液体流动更加顺畅，且低压动压槽承担了主要的液体反输功能，实现被密封液体介质的无泄漏。

实施例3，与实施例1不同之处是，低压动压槽数量在16个；上述的引流通道9的数量为20个；另外，参照附图5，所述高压动压槽16采用螺线形结构，低压动压槽17采用V形结构，中间为圆环形槽体，具体参照附图6，在粘性剪切力的作用下将从引流通道向密封低压侧泄漏的液体介质反输回密封腔体，高压侧的螺线形结构可以使液体流动更加顺畅，而低压动压槽则通过V形结构使其扰流反输，也可以较好的消除压差作用下的泄漏，实现被密封液体介质的无泄漏。

以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种低温液体泵自润滑接触装置，其特征是：包括压盖（1）、弹簧（2）、推板（3）、静止环（6）、旋转环（8）、轴套（13），压盖（1）的一侧设有凹槽，通过弹簧（2）和推板（3）与静止环（6）连接，所述静止环（6）的右侧与旋转环（8）接触配合，且所述旋转环（8）与静止环（6）配合的端面设有圆环形槽体（7），在圆环形槽体（7）内部设有多个引流通道（9），在圆环形槽体（7）的两侧分别设有凹下的高压动压槽（16）和低压动压槽（17），且圆环形槽体（7）与凹下的高压动压槽（16）、低压动压槽（17）连通，液体介质可以通过引流通道（9）填充到圆环形槽体（7）、高压动压槽（16）和低压动压槽（17）形成的润滑通道中实现自润滑接触配合；所述高压动压槽（16）和低压动压槽（17）的外部为密封凸起（15），在所述的旋转环（8）的另一侧端面通过外引流槽（12）连接到轴套（13），轴套（13）上设有外引流通道（12），液体介质通过外引流通道（12）进入旋转环（8）的引流通道（9）。

2.根据权利要求1所述的低温液体泵自润滑接触装置，其特征是：所述的高压动压槽（16）和低压动压槽（17）采用V形结构。

3.根据权利要求1所述的低温液体泵自润滑接触装置，其特征是：所述的高压动压槽（16）和低压动压槽（17）采用螺线形结构。

4.根据权利要求1所述的低温液体泵自润滑接触装置，其特征是：所述的高压动压槽（16）采用螺线形结构，低压动压槽（17）采用V形结构。

5.根据权利要求1所述的低温液体泵自润滑接触装置，其特征是：所述的高压动压槽（16）与低压动压槽（17）的数量比为N∶1，其中N≥1，低压动压槽数量在12~24个之间。

6.根据权利要求1所述的低温液体泵自润滑接触装置，其特征是：所述的引流通道（9）的数量为12~24个之间。

7.根据权利要求1所述的低温液体泵自润滑接触装置，其特征是：所述的静止环（6）和压盖（1）间安装第一弹簧蓄能密封圈（4），所述旋转环（8）与轴套（13）之间安设第二弹簧蓄能密封圈（14）。

8.一种如权利要求1-7中任一项所述的低温液体泵自润滑接触装置的使用方法，其特征是包括以下步骤：

首先，正常工作时，通过在旋转环开设引流通道，实现密封装置的自引流，省去了辅助冲洗***，通过引流通道直接将被密封介质引入旋转环的接触端面，在流体静压效应和圆环形槽体的导流作用下使密封端面处于全液膜润滑状态，降低了接触端面产生的摩擦热；

其次，密封介质在粘性剪切力作用下，将由高压侧向低压侧泄漏时，由于在旋转环端面开设高压动压槽和低压动压槽，且圆环形槽体、高压动压槽和低压动压槽形成连通的凹槽，便于反输介质的流动；另外，在高压动压槽和低压动压槽外侧设有密封凸起，提高动压效应；密封介质在下落过程中，通过高压动压槽流到低压动压槽，再反输回高压动压槽，消除压差作用下的泄漏，从而实现密封的无泄漏。

9.根据权利要求8所述的低温液体泵自润滑接触装置的使用方法，其特征是：所述的高压动压槽和低压动压槽分别采用V形结构或者螺线形结构。