CN112059989A - 一种机械密封安装工装及涡轮泵安装系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械密封安装工装及涡轮泵安装系统，该机械密封安装工装包括：拧紧工装，包括本体，所述本体的一端设置有适于与压紧螺母配合工作的作用部，所述本体设有贯穿通孔，所述贯穿通孔的中心与所述本体的中轴线重合；压紧工装，适于伸入所述贯穿通孔中，一端设置有适于抵压机械密封的抵压部，并用于向下运动压缩所述机械密封。如此设置，由于拧紧工装能够平稳地嵌入压紧螺母中，所以，压紧工装能够平稳地对机械密封施加力矩，使得机械密封在压缩过程中受力均匀，从而避免了机械密封内部的弹簧、波纹管、波簧等弹性材料卡滞的问题，进而避免了密封泄漏量超标的问题。

Description

一种机械密封安装工装及涡轮泵安装系统

技术领域

本发明涉及液体火箭技术领域，具体涉及一种机械密封安装工装及涡轮泵安装系统。

背景技术

液体火箭发动机的涡轮泵作为液体火箭发动机的“心脏”起着关键作用。而机械密封作为涡轮泵重要组件之一，起到介质的通断、防倒流或调节功能。机械密封通常采用弹簧、波纹管、波簧等弹性材料，对其安装要求较高。机械密封一般是通过专用的压紧螺母固定在涡轮泵壳体上，由于机械密封安装的稳定性与其自身性能有着直接影响，所以必须保证机械密封安装的稳定性。

由于密封中间有弹簧，一般是两个人配合，一个人按压密封中的弹簧，另外一个人拧紧螺母。上述方式虽然能够将机械密封安装到位、将压紧螺母拧紧。但是，由于用手按压机械密封，容易使机械密封内部的弹簧、波纹管、波簧等弹性材料受力不均匀，有可能导致弹簧或波纹管卡滞，从而造成密封泄漏量超标的问题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于现有技术中存在的用手按压机械密封留出轴向间隙，然后用手将压紧螺母轻轻带紧时，容易造成密封泄漏量超标，以及划伤、碰伤产品的问题。从而提供一种机械密封安装工装及涡轮泵安装系统。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种机械密封安装工装，该机械密封安装工装包括：拧紧工装，包括本体，所述本体的一端设置有适于与压紧螺母配合工作的作用部，所述本体设有贯穿通孔，所述贯穿通孔的中心与所述本体的中轴线重合；压紧工装，适于伸入所述贯穿通孔中，一端设置有适于抵压机械密封的抵压部，并用于向下运动压缩所述机械密封。

可选地，所述压紧工装包括第一顶杆和第二顶杆，所述第二顶杆位于所述第一顶杆的下方，所述第二顶杆远离所述第一顶杆的一端设置有所述抵压部；所述第一顶杆适于推动所述第二顶杆压缩所述机械密封。

可选地，所述第一顶杆的外周设置有第一螺纹；所述贯穿通孔的内壁设置有适于与所述第一螺纹配合工作的第二螺纹。

可选地，所述第一顶杆与所述第二顶杆之间设置有至少一个钢球。

可选地，所述第一顶杆设置有适于所述钢球嵌入的第一凹槽，和/或所述第二顶杆设置有适于所述钢球嵌入的第二凹槽。

可选地，所述第一凹槽位于所述第一顶杆的中心、所述第二凹槽位于所述第二顶杆的中心。

可选地，所述贯穿通孔包括第一段、第二段，第二段位于第一段的下侧，第一段的内壁设有所述第二螺纹，所述第一顶杆与所述第一段螺纹配合连接，所述第二顶杆具有与所述第二段相适配的主体部。

可选地，所述第二顶杆还具有凸缘，以使所述第二顶杆的顶部与所述第一段的内径相适配。

可选地，所述抵压部设置有第一缓冲垫。

可选地，沿靠近所述机械密封的方向，所述抵压部的直径逐渐减小。

可选地，所述作用部为适于嵌入所述压紧螺母的凹槽中的第一凸台。

可选地，该机械密封安装工装还包括：第二凸台，为环状，环绕设置在所述本体靠近所述压紧螺母的一端；固定壳体，适于与涡轮泵壳体固定连接，所述固定壳体套设在所述本体上，并与所述第二凸台抵接。

可选地，所述固定壳体开设有若干第一螺钉孔，螺钉适于穿过所述第一螺钉孔并顶靠在所述第二凸台上。

可选地，该机械密封安装工装还包括：缓冲垫，套设在所述本体上并位于所述第二凸台上；所述螺钉适于穿过所述第一螺钉孔并通过所述缓冲垫顶靠在所述第二凸台上。

本发明还提供了一种涡轮泵安装系统，该涡轮泵安装系统包括：如任一项所述的机械密封安装工装；所述机械密封安装工装包括固定壳体；涡轮泵壳体，设置有所述机械密封，所述机械密封通过所述压紧螺母安装在所述涡轮泵壳体上，所述涡轮泵壳体适于与所述固定壳体固定连接。

可选地，所述固定壳体与所述涡轮泵壳体之间具有间隙。

本发明技术方案与现有技术相比，具有如下优点：

1.本发明实施例提供了一种机械密封安装工装，该机械密封安装工装包括：拧紧工装，包括本体，所述本体的一端设置有适于与压紧螺母配合工作的作用部，所述本体设有贯穿通孔，所述贯穿通孔的中心与所述本体的中轴线重合；压紧工装，适于伸入所述贯穿通孔中，一端设置有适于抵压机械密封的抵压部，并用于向下运动压缩所述机械密封。

如此设置，在具体施工时，可以通过外力对压紧工装施加力矩，使得压紧工装将机械密封缓慢压缩。由于拧紧工装能够平稳地嵌入压紧螺母中，所以，压紧工装能够平稳地对机械密封施加力矩，使得机械密封在压缩过程中受力均匀，从而避免了机械密封内部的弹簧、波纹管、波簧等弹性材料卡滞的问题，进而避免了密封泄漏量超标的问题。并且，拧紧工装还能够对压紧工装起到导向作用，避免压紧工装在压缩过程中出现不稳定的情况，使得机械密封在压缩过程中受力均匀。

2.本发明实施例通过在第一顶杆的外周设置第一螺纹，贯穿通孔的内壁设置第二螺纹，可以保证压紧工装在压缩机械密封时，对机械密封缓慢压缩，从而使得机械密封在压缩过程中受力均匀。

3.本发明实施例通过在第一顶杆与第二顶杆之间设置钢球，使得第一顶杆与第二顶杆之间通过钢球传递垂直向下的力，避免了第一顶杆与第二顶杆的两个金属面直接接触，从而避免了金属与金属之间在旋转过程中因摩擦产生的多余物，延长了压紧工装的使用寿命，提高了压紧工装的工作效率。

4.本发明实施例通过在抵压部设置第一缓冲垫，避免了抵压部直接接触机械密封，防止蹭伤机械密封，提高了产品的完整性。

5.本发明实施例通过设置固定壳体、第二凸台以及第一螺钉孔，可以对拧紧工装的进行全方位的固定，防止对机械密封进行压缩，导致力矩较大时，防止拧紧工装打滑，对产品造成伤害。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通工人来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种涡轮泵安装系统的整体结构示意图；

图2为本发明固定壳体结构示意图；

图3位本发明第二缓冲垫的结构示意图；

图4为本发明拧紧工装正视图；

图5为本发明拧紧工装俯视图；

图6为本发明拧紧工装仰视图

图7为本发明第一顶杆的正视图；

图8为本发明第一顶杆的俯视图；

图9为本发明第二顶杆的结构示意图；

图10为本发明第一缓冲垫结构示意图。

附图标记：

1-第二螺钉；2-垫圈；3-螺母；

4-固定壳体；41-第一螺钉孔；42-第二螺钉孔；

5-第二缓冲垫；6-第一螺钉；

7-拧紧工装；71-贯穿通孔；711-第一段；712-第二段；72-作用部；73-第二螺纹；74-第二凸台；

8-第一顶杆；81-第一螺纹；82-第一凹槽；

9-钢球；

10-第二顶杆；101-第二凹槽；102-凸缘；103-抵压部；

11-第一缓冲垫；12-压紧螺母；13-机械密封；14-涡轮泵壳体。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通工人在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通工人而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

液体火箭发动机的涡轮泵作为液体火箭发动机的“心脏”起着关键作用。而机械密封作为涡轮泵重要组件之一，起到介质的通断、防倒流或调节功能。机械密封通常采用弹簧、波纹管、波簧等弹性材料，对其安装要求较高。机械密封一般是通过专用的压紧螺母固定在涡轮泵壳体上，由于机械密封安装的稳定性与其自身性能有着直接影响，所以必须保证机械密封安装的稳定性。现有的机械密封安装时通过用手按压机械密封留出轴向间隙，然后用手将压紧螺母轻轻带紧，最后用拧紧工装将压紧螺母拧紧。上述方式虽然能够将机械密封安装到位、将压紧螺母拧紧。但是，由于用手按压机械密封，容易使机械密封内部的弹簧、波纹管、波簧等弹性材料受力不均匀，有可能导致弹簧或波纹管卡滞，从而造成密封泄漏量超标的问题。

本发明提供的一种机械密封安装工装及涡轮泵安装系统用于解决现有技术中存在的用手按压机械密封留出轴向间隙，然后用手将压紧螺母轻轻带紧时，容易造成密封泄漏量超标，以及划伤、碰伤产品的问题。

实施例1

如图1至图10所示，本发明实施例提供了一种机械密封安装工装，该机械密封安装工装包括：拧紧工装7和压紧工装。

在本实施例中，如图4所示，拧紧工装7包括本体，本体的一端设置有适于与涡轮泵壳体14上的压紧螺母12配合工作的作用部72，本体上还设有贯穿通孔71，贯穿通孔71贯穿本体的上端和下端，贯穿通孔71的中心与本体的中轴线重合。如图1所示，压紧工装适于伸入贯穿通孔71中，压紧工装的一端设置有适于抵压机械密封13的抵压部103，并在外力作用下向下运动逐渐压缩机械密封13。

如此设置，在具体施工时，可以通过外力对压紧工装施加力矩，使得压紧工装将机械密封13缓慢压缩。例如可以通过力矩扳手来施加力矩。由于拧紧工装7能够平稳地嵌入压紧螺母12中，所以，压紧工装能够平稳地对机械密封13施加力矩，使得机械密封13在压缩过程中受力均匀，从而避免了机械密封13内部的弹簧、波纹管、波簧等弹性材料卡滞的问题，进而避免了密封泄漏量超标的问题。并且，拧紧工装7还能够对压紧工装起到导向作用，避免压紧工装在压缩过程中出现不稳定的情况，使得机械密封13在压缩过程中受力均匀。

可选地，在本发明的一些实施例中，如图1所示，压紧工装包括第一顶杆8和第二顶杆10，第二顶杆10位于第一顶杆8的下方，第二顶杆10远离第一顶杆8的一端设置有抵压部103，在外力作用下，在贯穿通孔71中，第一顶杆8适于推动第二顶杆10，使得第二顶杆10压缩机械密封13，并将机械密封13压缩至密封位置。

作为一种可替换的实施方式，压紧工装可以为推杆电机，推杆电机的伸缩杆适于将机械密封13缓慢压缩，并将其压缩至密封位置。当然，本领域技术人员可根据实际情况对压紧工装进行改变，能够使机械密封13均匀压缩即可。

进一步地，第一顶杆8的外周设置有第一螺纹81，拧紧工装7的贯穿通孔71在内壁上设置有适于与第一螺纹81配合工作的第二螺纹73。第二顶杆10的外周与贯穿通孔71相配合的位置之间为光滑结构。

如此设置，在压紧工装在压缩机械密封13时，在第一螺纹81与第二螺纹73的配合作用下，可以对机械密封13缓慢压缩，从而使得机械密封13在压缩过程中受力均匀。

如图1所示，本发明实施例还在第一顶杆8与第二顶杆10之间设置有至少一个钢球9。如此，可以使第一顶杆8与第二顶杆10之间直接通过钢球9传递垂直向下的力，避免了第一顶杆8与第二顶杆10的两个金属面直接接触，从而避免了金属与金属之间在旋转过程中因摩擦产生的多余物，延长了压紧工装的使用寿命，提高了压紧工装的工作效率。

在本实施例中仅以一个钢球9进行举例说明。当第一顶杆8与第二顶杆10之间仅设置一个钢球9时，第一顶杆8的底部设置有适于钢球9嵌入的第一凹槽82，第二顶杆10靠近第一顶杆8的端面，即第二顶杆10的顶部端面设置有适于钢球9嵌入的第二凹槽101。为了保证第一顶杆8和第二顶杆10相接触的端面受力均匀，可以将第一凹槽82设置在第一顶杆8的底部端面的中心位置，将第二凹槽101设置在第二顶杆10的顶部端面的中心位置。

当然，还可以仅在第一顶杆8的底部端面设置第一凹槽82或者是在第二顶杆10的顶部端面设置第二凹槽101，本领域技术人员可根据实际情况进行设置，能够实现相同的技术效果即可。

在设置多个钢球9时，可以在第一顶杆8的底部端面均匀设置多个第一凹槽82，在第二顶杆10的顶部端面设置与钢球9配合转动的第二凹槽101，第二凹槽101呈环形设置。或者是第一顶杆8的底部端面设置环形的第一凹槽82，第二顶杆10的顶部端面均匀设置多个第二凹槽101。能够保证钢球9在第一顶杆8与第二顶杆10之间稳定滑动即可。

本发明实施例通过在第一顶杆8和第二顶杆10之间设置钢球9，使得通过钢球9传递了垂直向下的力，避免了第一顶杆8的金属与第二顶杆10的金属因旋转、摩擦产生多余物，影响第一顶杆8与第二顶杆10的正常工作。

贯穿通孔71在内壁上设置有适于与第一螺纹81配合工作的第二螺纹73。进一步地，如图4所示，贯穿通孔71还可以包括第一段711和第二段712，第二段712位于第一段711的下侧，第一段711的内部设置有第二螺纹73，第一顶杆8与第一段711的第二螺纹73配合连接，第二顶杆10具有与第二段712相适配的主体部。第二段712的孔径小于第一段711的孔径。第二顶杆10的顶部还设置有凸缘102，凸缘102的直径与第一段711的内径相适配。通过将第二端的孔径小于第一段的孔径可以减少压紧工装的材料使用，从而能够节省成本。

可选地，在本发明的一些实施例中，如图1所示，抵压部103还设置有第一缓冲垫11。可以避免抵压部103直接接触机械密封13，防止蹭伤机械密封13，提高了产品的完整性。

沿靠近机械密封13的方向，抵压部103的直径逐渐减小，呈圆台型设置。拧紧工装7的作用部72为适于嵌入压紧螺母12的凹槽中的第一凸台。第一凸台的数量根据压紧螺母12的凹槽数量进行设置，第一凸台和凹槽设置的目的是为了给压紧螺母12施加力矩。

可选地，在本发明的一些实施例中，如图1所示，拧紧工装7的本体还设置有第二凸台74，呈环状，环绕设置在本体靠近压紧螺母12的一端。该机械密封安装工装还包括固定壳体4，适于与涡轮泵壳体14固定连接，固定壳体4套设在本体上，并与第二凸台74抵接。

在施工时，先通过压紧工装施加力矩将机械密封13缓慢压缩，当机械密封13压缩到一定程度时，将固定壳体4与涡轮泵壳体14进行固定，保证拧紧工装7的凸台固定在压紧螺母12的凹槽内。由于固定壳体4固定在涡轮泵壳体14上，所以固定壳体4通过与第二凸台74抵接，能够将拧紧工装7的凸台固定在压紧螺母12的凹槽内。

固定壳体4还开设有若干第一螺钉孔41，第一螺钉6适于穿过第一螺钉孔41并顶靠在第二凸台74上。本发明实施例通过设置固定壳体4、第二凸台74以及第一螺钉孔41，可以对拧紧工装7的进行全方位的固定，防止对机械密封13进行压缩，导致力矩较大时，防止拧紧工装7打滑，对产品造成伤害。

该机械密封安装工装还包括第二缓冲垫5，如图1所示，第二缓冲垫5套设在本体上，并位于第二凸台74上。在施工时，第一螺钉6适于穿过第一螺钉孔41并对第二缓冲垫5进行顶压，然后第一螺钉6顶靠在第二凸台74上。

实施例2

如图1所示，本发明实施例还提供了一种涡轮泵安装系统，该安装系统包括涡轮泵壳体14以及如上述的机械密封安装工装。

涡轮泵壳体14，设置有机械密封13，机械密封13通过压紧螺母12安装在涡轮泵壳体14上，涡轮泵壳体14适于与固定壳体4固定连接。

固定壳体4的外周边缘可以开设多个第二螺钉孔42，涡轮泵壳体14在与第二螺钉孔42相对应的位置开设有第三螺钉孔，第二螺钉1穿过第二螺钉孔42和第三螺钉孔将固定壳体4固定在涡轮泵壳体14上。为保证第二螺钉1的稳定性，还将第二螺钉1与螺母3连接，并且还在第二螺钉1与螺母3之间设置有垫圈2。

可选地，在本发明的一些实施例中，固定壳体4与涡轮泵壳体14之间具有间隙。

涡轮泵安装系统的工作过程：

将拧紧工装7放在压紧螺母12上，将第二缓冲垫5放在拧紧工装7上；

通过第二螺钉1、垫圈2、螺母3将固定壳体4与涡轮泵壳体14连接；

将第一缓冲垫11黏在第二顶杆10上；

将第一顶杆8、钢球9、第二顶杆10安装到拧紧工装7上，通过施加力矩将机械密封13缓慢压缩；

当机械密封13压缩到一定程度时，将第一螺钉6拧紧，保证拧紧工装7的凸台固定在压紧螺母12的凹槽内；

最后，将第一顶杆8、钢球9、第二顶杆10拆下，通过对拧紧工装7施加力矩，保证压紧螺母12安装到位且力矩符合要求。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通工人来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (16)

1.一种机械密封安装工装，其特征在于，包括：

拧紧工装(7)，包括本体，所述本体的一端设置有适于与压紧螺母(12)配合工作的作用部(72)，所述本体设有贯穿通孔(71)，所述贯穿通孔(71)的中心与所述本体的中轴线重合；

压紧工装，适于伸入所述贯穿通孔(71)中，一端设置有适于抵压机械密封(13)的抵压部(103)，并用于向下运动压缩所述机械密封(13)。

2.根据权利要求1所述的机械密封安装工装，其特征在于，

所述压紧工装包括第一顶杆(8)和第二顶杆(10)，所述第二顶杆(10)位于所述第一顶杆(8)的下方，所述第二顶杆(10)远离所述第一顶杆(8)的一端设置有所述抵压部(103)；所述第一顶杆(8)适于推动所述第二顶杆(10)压缩所述机械密封(13)。

3.根据权利要求2所述的机械密封安装工装，其特征在于，

所述第一顶杆(8)的外周设置有第一螺纹(81)；

所述贯穿通孔(71)的内壁设置有适于与所述第一螺纹(81)配合工作的第二螺纹(73)。

4.根据权利要求3所述的机械密封安装工装，其特征在于，

所述第一顶杆(8)与所述第二顶杆(10)之间设置有至少一个钢球(9)。

5.根据权利要求4所述的机械密封安装工装，其特征在于，所述第一顶杆(8)设置有适于所述钢球(9)嵌入的第一凹槽(82)，和/或所述第二顶杆(10)设置有适于所述钢球(9)嵌入的第二凹槽(101)。

6.根据权利要求5所述的机械密封安装工装，其特征在于，所述第一凹槽(82)位于所述第一顶杆(8)的中心，所述第二凹槽(101)位于所述第二顶杆(10)的中心。

7.根据权利要求3所述的机械密封安装工装，其特征在于，

所述贯穿通孔(71)包括第一段(711)、第二段(712)，第二段(712)位于第一段(711)的下侧，第一段(711)的内壁设有所述第二螺纹(73)，所述第一顶杆(8)与所述第二螺纹(73)配合连接，所述第二顶杆(10)具有与所述第二段(712)相适配的主体部。

8.根据权利要求7所述的机械密封安装工装，其特征在于，所述第二顶杆(10)还具有凸缘(102)，以使所述第二顶杆(10)的顶部与所述第一段(711)的内径相适配。

9.根据权利要求1-8任一项所述的机械密封安装工装，其特征在于，

所述抵压部(103)设置有第一缓冲垫(11)。

10.根据权利要求7所述的机械密封安装工装，其特征在于，沿靠近所述机械密封(13)的方向，所述抵压部(103)的直径逐渐减小。

11.根据权利要求1-8任一项所述的机械密封安装工装，其特征在于，所述作用部(72)为适于嵌入所述压紧螺母(12)的凹槽中的第一凸台。

12.根据权利要求1-8任一项所述的机械密封安装工装，其特征在于，还包括：

第二凸台(74)，为环状，环绕设置在所述本体靠近所述压紧螺母(12)的一端；

固定壳体(4)，适于与涡轮泵壳体(14)固定连接，所述固定壳体(4)套设在所述本体上，并与所述第二凸台(74)抵接。

13.根据权利要求12所述的机械密封安装工装，其特征在于，所述固定壳体(4)开设有若干第一螺钉孔(41)，第一螺钉(6)适于穿过所述第一螺钉孔(41)并顶靠在所述第二凸台(74)上。

14.根据权利要求13所述的机械密封安装工装，其特征在于，还包括：

第二缓冲垫(5)，套设在所述本体上并位于所述第二凸台(74)上；所述第一螺钉(6)适于穿过所述第一螺钉孔(41)并通过所述第二缓冲垫(5)顶靠在所述第二凸台(74)上。

15.一种涡轮泵安装系统，其特征在于，包括：

如权利要求1-14任一项所述的机械密封安装工装；所述机械密封安装工装包括固定壳体(4)；

涡轮泵壳体(14)，设置有所述机械密封(13)，所述机械密封(13)通过所述压紧螺母(12)安装在所述涡轮泵壳体(14)上，所述涡轮泵壳体(14)适于与所述固定壳体(4)固定连接。

16.根据权利要求15所述的涡轮泵安装系统，其特征在于，所述固定壳体(4)与所述涡轮泵壳体(14)之间具有间隙。

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