CN116398473A - 一种用于发动机涡轮泵的球面密封接头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水力涡轮泵领域，具体公开了一种用于发动机涡轮泵的球面密封接头，包括上封管和下封管，上封管和下封管之间通过螺栓固定连接，上封管和下封管之间设置有用于密封上封管和下封管之间间隙的第一密封环，下封管的中间位置转动连接有换流球，下封管在对应换流球的位置设置有改变换流球朝向的换流机构，下封管上还设置有用于密封换流球和下封管之间间隙的密封机构，使得本发明既能够起到良好的密封作用，同时又能够改变水流通过截面积从而防止水中杂质容易在接口处沉积和保护密封接头。

Description

一种用于发动机涡轮泵的球面密封接头
技术领域
本发明涉及水力涡轮泵领域，尤其涉及一种用于发动机涡轮泵的球面密封接头。
背景技术
现有液体火箭发动机涡轮泵接口大多采用球面密封结构，在凹球面和凸球面之间通过金属硬连接产生密封带进行密封。但涡轮泵水力试验作为液体火箭发动机涡轮泵验收的一个重要环节。
现有技术中的专利，申请号为CN202010980246.5公布了一种用于液体火箭发动机涡轮泵水力试验的球面密封接头，在密封接头上设置有台阶密封面、径向密封面和螺栓孔；台阶密封面与密封接头端面平行；径向密封面位于在密封接头端面和台阶密封面之间且与台阶密封面垂直；台阶密封面与端面配合面封面贴合；径向密封面与径向配合面贴合；球面配合面与涡轮泵密封接头的凹球面相匹配。本发明提供的用于液体发动机涡轮泵水力试验的球面密封接头，通过球面密封垫与端面、径向密封面相配合的作用，可提高密封性和通用性且成本较低。
上述密封接头的密封端为单一的斜面状，在经过长时间的使用后往往容易产生漏水的现象，同时现有的涡轮泵的密封接头往往只有一种通路状态，其通过水流的截面的面积不会发生变化，这样并不能根据实际的水流量的要求改变通过水流的截面的面积，因为当通过截面较大的时候，水流速度较缓慢，水中杂质容易在接口处沉积，水流速度过大的时候，接头受到的磨损也会加大，从而影响到密封接头的使用寿命。
发明内容
本发明提供一种既能够起到良好的密封作用，同时又能够改变水流通过截面积的用于发动机涡轮泵的球面密封接头。
本发明提供一种用于发动机涡轮泵的球面密封接头，包括上封管和下封管，所述上封管和所述下封管之间通过螺栓固定连接，所述上封管和所述下封管之间设置有用于密封上封管和下封管之间间隙的第一密封环，所述下封管的中间位置转动连接有换流球，所述下封管在对应换流球的位置设置有改变换流球朝向的换流机构，所述下封管上还设置有用于密封换流球和下封管之间间隙的密封机构。
优选的，所述换流球的上下位置开设有第一流水口，两个第一流水口之间通过第一流水道相通，所述换流球的前后位置开设有第二流水口，前后位置的两个第二流水口之间通过第二流水道相通，所述第二流水道为两个，且分布在所述第一流水道的左右两侧，两个第二流水道的中间呈圆滑的圆弧弯曲状越过第一流水道，两个第二流水道的截面的面积之和的大小和第一流水道的截面的面积的大小不同。
优选的，所述第一流水口和第二流水口的远离换流球的中心的边线处为圆滑过渡状，所述第一流水口与第一流水道的连接处加工呈圆环过渡状，所述第二流水口和第二流水道的连接处也加工呈圆滑过渡状。
优选的，所述下封管的外侧在对应换流球的中间位置开设有换流槽，所述换流机构包括换流齿轮、上换流齿环、下换流齿环和第一转动环，所述换流齿轮在换流槽的左右两侧各分布有一个，所述换流齿轮与所述下封管转动连接，且所述换流齿轮与所述换流球固定连接，所述第一转动环转动套设在所述下封管上换流槽的外侧的位置，所述第一转动环的右侧的位置的上端固定连接有上换流齿环，所述上换流齿环与右侧的所述换流齿轮相啮合，所述第一转动环的左侧的下端的位置固定连接有下换流齿环，所述下换流齿环与左侧的换流齿轮相啮合。
优选的，所述下封管和第一转动环上还设置有用于换流球定位的定位机构，所述定位机构包括定位环、定位杆和定位弹簧，所述定位环固定连接在所述下封管上位于第一转动环的上端的位置，所述定位环上间隔一段角度开设有两个定位孔，所述第一转动环上沿竖直方向开设有第一滑杆槽，所述第一滑杆槽中滑动连接有定位杆，所述定位杆与所述第一滑杆槽的下端之间的位置固定连接有定位弹簧，所述定位杆插入到其中一个定位孔中。
优选的，所述密封机构包括包括第二密封环、提拉杆和第二转动环，所述下封管内在换流球的上端对应换流球的外壁沿竖直方向开设有密封槽，所述密封槽中沿竖直方向滑动连接有可与密封球的球面相贴合的第二密封环，所述下封管在密封槽的上端开设有与密封槽相通的提拉槽，所述提拉槽中滑动连接有提拉和下压第二密封含的提拉杆，所述下封管在对应提拉槽的位置开设有侧面槽，所述侧面槽中滑动连接有与提拉杆固定连接的侧面杆，所述下封管的外侧转动连接有第二转动环，所述第二转动环开设有与侧面杆滑动连接的换位槽，所述换位槽包括呈倾斜状的倾斜段和呈水平状的水平段，所述倾斜段的两端均连接有一段水平段。
优选的，所述提拉杆包括提拉块和杆体，所述第二密封环红开设有压紧槽，所述压紧槽的截面的下端为三角形斜面状，所述压紧槽截面的上端为内扣状，所述提拉块和压紧槽滑动连接，且提拉块的与所述压紧槽下端相吻合，所述第二密封环为橡胶材质，所述提拉块的上端固定连接有杆体，所述杆体与所述侧面杆固定连接。
优选的，所述下封管的上端固定连接有止水环，所述止水环的外侧套设有第一密封环，所述第一密封环的截面为L形状，所述第一密封环的截面的竖直段的外侧面为倾斜状，所述上封管的下端开设有与第一密封环的侧面和止水环的上端相吻合的止水槽。
优选的，所述第一密封环的下端加工成多个凸起状，所述下封管上加工有与第一密封环下端的凸起相吻合的槽体。
有益效果：
（1）本发明通过换流机构改变换流球的方向，当第一流水口面向上封管的时候，水流通过第一流水道流动，当第二流水口面向上封管的时候，水流通过第二流水道流动，由于两个第二流水道的截面的面积之和的大小和第一流水道的截面的面积的大小不同，从而起到了可通过改变流水截面面积大小的方式适用于不同的流水速率的要求，这样既可以防止水流速度过大导致密封接头的磨损加大影响密封接头的使用寿命，同时又可以防止水流速度过缓导致杂质在接口处沉积。
（2）本发明通过在上封管和下封管之间设置第一密封环从而增加了上封管和下封管之间的密封性，本发明通过密封结构对换流球和下封管之间的间隙进行密封，从而进一步的提高整体结构的密封性。
（3）本发明通过止水槽对第一密封环的竖直段产生向内侧的压力，从而使第一密封环与止水环和止水槽的贴合更加的紧密。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明中的总体结构示意图。
图2为本发明的右视图；
图3为本发明图2中A处结构放大示意图；
图4为本发明的前视剖视图；
图5为本发明图4中B处结构放大示意图；
图6为本发明图4中C处结构放大示意图；
图7为本发明图4中D处结构放大示意图；
图8为本发明图4中E处结构放大示意图；
图9为本发明中换流球的前视剖视图；
图10为本发明中换流球的上视剖视图；
图11为本发明中第二转动环和第二密封环的连接示意图；
图12为本发明图11中F处结构放大示意图。
图中：1、上封管；11、止水槽；2、下封管；21、换流槽；22、提拉槽；23、侧面槽；24、换位槽；25、止水环；3、第一密封环；4、换流球；41、第一流水口；42、第一流水道；43、第二流水口；44、第二流水道；5、换流机构；51、换流齿轮；52、上换流齿环；53、下换流齿环；54、第一转动环；541、第一滑杆槽；6、密封机构；61、第二密封环；611、压紧槽；62、提拉杆；621、提拉块；622、杆体；63、第二转动环；64、侧面杆；65、密封槽；7、定位机构；71、定位环；711、定位孔；72、定位杆；73、定位弹簧。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1、图2、图4、图6和图8所示，本发明提供一种用于发动机涡轮泵的球面密封接头，包括上封管1和下封管2，所述上封管1和所述下封管2之间通过螺栓固定连接，所述上封管1和所述下封管2之间设置有用于密封上封管1和下封管2之间间隙的第一密封环3，所述下封管2的中间位置转动连接有换流球4，所述下封管2在对应换流球4的位置设置有改变换流球4朝向的换流机构5，所述下封管2上还设置有用于密封换流球4和下封管2之间间隙的密封机构6。
需要说明的是，在密封接头工作的时候，水流流经上封管1进入到下封管2中，之后再通过下封管2进入到换流球4中，再由换流球4中流出，再此过程中，通过上封管1和下封管2之间的第一密封环3增加上封管1和下封管2之间的密封性，从而起到了增加密封性的要求。同时当需要改变水流的通过的截面积的时候，通过换流机构5改变换流球4的方向，从而起到改变水流通过截面积的目的。
如图9和图10所示，所述换流球4的上下位置开设有第一流水口41，两个第一流水口41之间通过第一流水道42相通，所述换流球4的前后位置开设有第二流水口43，前后位置的两个第二流水口43之间通过第二流水道44相通，所述第二流水道44为两个，且分布在所述第一流水道42的左右两侧，两个第二流水道44的中间呈圆滑的圆弧弯曲状越过第一流水道42，两个第二流水道44的截面的面积之和的大小和第一流水道42的截面的面积的大小不同。
需要说明的是，在水流通过换流球4的过程中，当第一流水口41面向上上封管1的时候，水流通过第一流水道42流动，当第二流水口43面向上封管1的时候，水流通过第二流水道44流动，由于两个第二流水道44的截面的面积之和的大小和第一流水道42的截面的面积的大小不同，从而起到了可通过改变流水截面面积大小的方式适用于不同的流水速率的要求。
如图9和图10所示，所述第一流水口41和第二流水口43的远离换流球4的中心的边线处为圆滑过渡状，所述第一流水口41与第一流水道42的连接处加工呈圆环过渡状，所述第二流水口43和第二流水道44的连接处也加工呈圆滑过渡状。
需要说明的是，通过上述的设计，可以使得水流在流过第一流水口41、第一流水道42、第二流水口43和第二流水道44的时候对换流球4产生更小的磨损。
如图4、图6和图7所示，所述下封管2的外侧在对应换流球4的中间位置开设有换流槽21，所述换流机构5包括换流齿轮51、上换流齿环52、下换流齿环53和第一转动环54，所述换流齿轮51在换流槽21的左右两侧各分布有一个，所述换流齿轮51与所述下封管2转动连接，且所述换流齿轮51与所述换流球4固定连接，所述第一转动环54转动套设在所述下封管2上换流槽21的外侧的位置，所述第一转动环54的右侧的位置的上端固定连接有上换流齿环52，所述上换流齿环52与右侧的所述换流齿轮51相啮合，所述第一转动环54的左侧的下端的位置固定连接有下换流齿环53，所述下换流齿环53与左侧的换流齿轮51相啮合。
需要说明的是，在通过换流机构5带动换流球4的转动的过程中，通过转动第一转动环54带动上换流齿环52和下换流齿环53的转动，上换流齿环52和下换流齿环53带动左右两侧的换流齿轮51的转动，换流齿环的转动带动换流球4的转动，从而分别使第一流水口41和第二流水口43面向上封管1的方向，从而起到改变水流通过截面积的目的。
如图1、图2和图3所示，所述下封管2和第一转动环54上还设置有用于换流球4定位的定位机构7，所述定位机构7包括定位环71、定位杆72和定位弹簧73，所述定位环71固定连接在所述下封管2上位于第一转动环54的上端的位置，所述定位环71上间隔一段角度开设有两个定位孔711，所述第一转动环54上沿竖直方向开设有第一滑杆槽541，所述第一滑杆槽541中滑动连接有定位杆72，所述定位杆72与所述第一滑杆槽541的下端之间的位置固定连接有定位弹簧73，所述定位杆72插入到其中一个定位孔711中。
需要说明的是，在完成换流球4的方向的变换之后，需要将换流球4的位置进行固定，进而使水流能够稳定的通过换流球4，通过定位弹簧73将定位杆72顶进定位孔711，从而将第一转动环54进行定位，第一转动环54被固定之后，连同换流齿轮51也被固定，从而起到定位换流球4的目的，而将定位杆72顶进两个不同的定位孔711中，从而起到了使第一换流口和第二换流口分别面向上封管1的方向的目的。
如图4、图8、图11和图12所示，所述密封机构6包括包括第二密封环61、提拉杆62和第二转动环63，所述下封管2内在换流球4的上端对应换流球4的外壁沿竖直方向开设有密封槽65，所述密封槽65中沿竖直方向滑动连接有可与密封球的球面相贴合的第二密封环61，所述下封管2在密封槽65的上端开设有与密封槽65相通的提拉槽22，所述提拉槽22中滑动连接有提拉和下压第二密封含的提拉杆62，所述下封管2在对应提拉槽22的位置开设有侧面槽23，所述侧面槽23中滑动连接有与提拉杆62固定连接的侧面杆64，所述下封管2的外侧转动连接有第二转动环63，所述第二转动环63开设有与侧面杆64滑动连接的换位槽631，所述换位槽631包括呈倾斜状的倾斜段和呈水平状的水平段，所述倾斜段的两端均连接有一段水平段。
需要说明的是，通过转动第二转动环63使侧面杆64滑入到位于下侧的换位槽631的水平段中，此时侧面杆64带动提拉杆62将第二密封环61与换流球4顶死，从而防止了水流从换流球4与下封管2之间的间隙流出，起到了增加密封性的目的，当需要转动换流球4的时候，转动第二转动环63，使侧面杆64顺着换位槽631的倾斜段滑入到位于上侧的换位槽631的水平段中，此时侧面杆64带动提拉杆62拉动第二密封环61与换流球4的侧面分离，从而不影响到换流球4的转动。
如图8所示，所述提拉杆62包括提拉块621和杆体622，所述第二密封环61红开设有压紧槽611，所述压紧槽611的截面的下端为三角形斜面状，所述压紧槽611截面的上端为内扣状，所述提拉块621和压紧槽611滑动连接，且提拉块621的与所述压紧槽611下端相吻合，所述第二密封环61为橡胶材质，所述提拉块621的上端固定连接有杆体622，所述杆体622与所述侧面杆64固定连接。
需要说明的是，在提拉杆62向下压第二密封环61的时候，提拉块621的下端会挤压压紧槽611的下端的斜面，从而使密封环与压紧槽611的侧面贴合的更加紧密，进而起到提高密封性的目的。
如图4和图5所示，所述下封管2的上端固定连接有止水环25，所述止水环25的外侧套设有第一密封环3，所述第一密封环3的截面为L形状，所述第一密封环3的截面的竖直段的外侧面为倾斜状，所述上封管1的下端开设有与第一密封环3的侧面和止水环25的上端相吻合的止水槽11。
需要说明的是，在通过螺栓固定上封管1和下封管2的时候，止水槽11会对第一密封环3的竖直段产生向内侧的压力，从而使第一密封环3与止水环25和止水槽11的贴合更加的紧密，从而起到增加密封性的目的。
如图5所示，所述第一密封环3的下端加工成多个凸起状，所述下封管2上加工有与第一密封环3下端的凸起相吻合的槽体。
需要说明的是，通过上述的机构可以使水流在流过第一密封环3和下封管2之间的间隙的时候受到更多的阻碍，从而使上封管1和下封管2之间的密封性更加好。
本发明的工作原理是，在密封接头工作的时候，水流流经上封管1进入到下封管2中，之后再通过下封管2进入到换流球4中，再由换流球4中流出，再此过程中，通过上封管1和下封管2之间的第一密封环3增加上封管1和下封管2之间的密封性，从而起到了增加密封性的要求。同时当需要改变水流的通过的截面积的时候，通过换流机构5改变换流球4的方向，当第一流水口41面向上上封管1的时候，水流通过第一流水道42流动，当第二流水口43面向上封管1的时候，水流通过第二流水道44流动，由于两个第二流水道44的截面的面积之和的大小和第一流水道42的截面的面积的大小不同，从而起到了可通过改变流水截面面积大小的方式适用于不同的流水速率的要求，这样既可以防止水流速度过大导致密封接头的磨损加大影响密封接头的使用寿命，同时又可以防止水流速度过缓导致杂质在接口处沉积，过在上封管1和下封管2之间设置第一密封环3从而增加了上封管1和下封管2之间的密封性，本发明通过密封结构6对换流球4和下封管2之间的间隙进行密封，从而进一步的提高整体结构的密封性，在此过程中，通过转动第二转动环63使侧面杆64滑入到位于下侧的换位槽631的水平段中，此时侧面杆64带动提拉杆62将第二密封环61与换流球4顶死，从而防止了水流从换流球4与下封管2之间的间隙流出，起到了增加密封性的目的。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施方式和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种用于发动机涡轮泵的球面密封接头，包括上封管(1)和下封管(2)，所述上封管(1)和所述下封管(2)之间通过螺栓固定连接；
其特征在于；所述上封管(1)和所述下封管(2)之间设置有用于密封上封管(1)和下封管(2)之间间隙的第一密封环(3)，所述下封管(2)的中间位置转动连接有换流球(4)，所述下封管(2)在对应换流球(4)的位置设置有改变换流球(4)朝向的换流机构(5)，所述下封管(2)上还设置有用于密封换流球(4)和下封管(2)之间间隙的密封机构(6)。
2.根据权利要求1所述的一种用于发动机涡轮泵的球面密封接头，其特征在于；所述换流球(4)的上下位置开设有第一流水口(41)，两个第一流水口(41)之间通过第一流水道(42)相通，所述换流球(4)的前后位置开设有第二流水口(43)，前后位置的两个第二流水口(43)之间通过第二流水道(44)相通，所述第二流水道(44)为两个，且分布在所述第一流水道(42)的左右两侧，两个第二流水道(44)的中间呈圆滑的圆弧弯曲状越过第一流水道(42)，两个第二流水道(44)的截面的面积之和的大小和第一流水道(42)的截面的面积的大小不同。
3.根据权利要求2所述的一种用于发动机涡轮泵的球面密封接头，其特征在于；所述第一流水口(41)和第二流水口(43)的远离换流球(4)的中心的边线处为圆滑过渡状，所述第一流水口(41)与第一流水道(42)的连接处加工呈圆环过渡状，所述第二流水口(43)和第二流水道(44)的连接处也加工呈圆滑过渡状。
4.根据权利要求2或3所述的一种用于发动机涡轮泵的球面密封接头，其特征在于；所述下封管(2)的外侧在对应换流球(4)的中间位置开设有换流槽(21)，所述换流机构(5)包括换流齿轮(51)、上换流齿环(52)、下换流齿环(53)和第一转动环(54)，所述换流齿轮(51)在换流槽(21)的左右两侧各分布有一个，所述换流齿轮(51)与所述下封管(2)转动连接，且所述换流齿轮(51)与所述换流球(4)固定连接，所述第一转动环(54)转动套设在所述下封管(2)上换流槽(21)的外侧的位置，所述第一转动环(54)的右侧的位置的上端固定连接有上换流齿环(52)，所述上换流齿环(52)与右侧的所述换流齿轮(51)相啮合，所述第一转动环(54)的左侧的下端的位置固定连接有下换流齿环(53)，所述下换流齿环(53)与左侧的换流齿轮(51)相啮合。
5.根据权利要求4所述的一种用于发动机涡轮泵的球面密封接头，其特征在于；所述下封管(2)和第一转动环(54)上还设置有用于换流球(4)定位的定位机构(7)，所述定位机构(7)包括定位环(71)、定位杆(72)和定位弹簧(73)，所述定位环(71)固定连接在所述下封管(2)上位于第一转动环(54)的上端的位置，所述定位环(71)上间隔一段角度开设有两个定位孔(711)，所述第一转动环(54)上沿竖直方向开设有第一滑杆槽(541)，所述第一滑杆槽(541)中滑动连接有定位杆(72)，所述定位杆(72)与所述第一滑杆槽(541)的下端之间的位置固定连接有定位弹簧(73)，所述定位杆(72)插入到其中一个定位孔(711)中。
6.根据权利要求5所述的一种用于发动机涡轮泵的球面密封接头，其特征在于；所述密封机构(6)包括包括第二密封环(61)、提拉杆(62)和第二转动环(63)，所述下封管(2)内在换流球(4)的上端对应换流球(4)的外壁沿竖直方向开设有密封槽(65)，所述密封槽(65)中沿竖直方向滑动连接有可与密封球的球面相贴合的第二密封环(61)，所述下封管(2)在密封槽(65)的上端开设有与密封槽(65)相通的提拉槽(22)，所述提拉槽(22)中滑动连接有提拉和下压第二密封含的提拉杆(62)，所述下封管(2)在对应提拉槽(22)的位置开设有侧面槽(23)，所述侧面槽(23)中滑动连接有与提拉杆(62)固定连接的侧面杆(64)，所述下封管(2)的外侧转动连接有第二转动环(63)，所述第二转动环(63)开设有与侧面杆(64)滑动连接的换位槽(631)，所述换位槽(631)包括呈倾斜状的倾斜段和呈水平状的水平段，所述倾斜段的两端均连接有一段水平段。
7.根据权利要求6所述的一种用于发动机涡轮泵的球面密封接头，其特征在于；所述提拉杆(62)包括提拉块(621)和杆体(622)，所述第二密封环(61)红开设有压紧槽(611)，所述压紧槽(611)的截面的下端为三角形斜面状，所述压紧槽(611)截面的上端为内扣状，所述提拉块(621)和压紧槽(611)滑动连接，且提拉块(621)的与所述压紧槽(611)下端相吻合，所述第二密封环(61)为橡胶材质，所述提拉块(621)的上端固定连接有杆体(622)，所述杆体(622)与所述侧面杆(64)固定连接。
8.根据权利要求7所述的一种用于发动机涡轮泵的球面密封接头，其特征在于；所述下封管(2)的上端固定连接有止水环(25)，所述止水环(25)的外侧套设有第一密封环(3)，所述第一密封环(3)的截面为L形状，所述第一密封环(3)的截面的竖直段的外侧面为倾斜状，所述上封管(1)的下端开设有与第一密封环(3)的侧面和止水环(25)的上端相吻合的止水槽(11)。
9.根据权利要求8所述的一种用于发动机涡轮泵的球面密封接头，其特征在于；所述第一密封环(3)的下端加工成多个凸起状，所述下封管(2)上加工有与第一密封环(3)下端的凸起相吻合的槽体。
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