CN202194853U - 一种可实现轴向力平衡的浮动环密封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有轴向力平衡能力的浮动密封装置，浮动环设置有浮动环径向密封面和浮动环轴向密封面；浮动环轴向密封面为锥形密封面；叶轮外侧面设置有与浮动环轴向密封面相适配的叶轮轴向锥形密封面；叶轮轴向密封面和浮动环轴向密封面之间形成锥形密封间隙。本实用新型提供了一种可实现轴向力平衡的浮动环密封装置，适用于涡轮泵转子密封，其具有常规的浮动密封减小泄漏的作用，还实现了平衡轴向力的功能。

Description

一种可实现轴向力平衡的浮动环密封装置

技术领域

本实用新型属于发动机涡轮泵技术领域，涉及发动机泵转子密封，尤其涉及一种具有轴向力平衡能力的浮动密封装置。

背景技术

在发动机工程领域，为减小泵内泄漏，提高泵效率，在泵转子密封凸肩处设置密封。业内人士所熟知和广泛应用的转子密封有固定式或浮动式密封，浮动环即为浮动式密封中的一种。对于浮动环密封，工作中如果与之配合的转子产生径向运动，则浮动环会与转子产生同步径向运动，能够补偿转子相对壳体的不同心度和径向摆动，这样可以使密封间隙设置的很小，能够达到更好的密封效果。对于固定密封，由于不能自动适应转子运动情况，因此要保证泵可靠工作其间隙要比浮动环间隙大很多，这会导致泵的容积效率降低，相同转速下使用迷宫密封泵需要的功率要比使用浮动环密封泵的大。由于上述优点，浮动环密封得到了广泛的应用。

随着宇航技术的飞速发展，发动机用离心泵已越来越向高速高压的方向发展。叶轮出口压力很高，泵轮和液封轮中只要存在较小的不平衡面积就可能产生很大的轴向力。结构上能采取一定措施平衡一部分轴向力，但仍有一部分未被平衡掉的轴向力作用在止推轴承上。此外，对于大多数发动机，要求能在大范围内变工况条件下稳定可靠工作，为了保证径向止推轴承能在一个合适的轴向载荷范围下正常运行，需设计专门的轴向力平衡装置。现有浮动环密封装置的不足在于：只有密封的功能，不能起到平衡轴向力的作用，要平衡轴向力需单独设置轴向力平衡装置，使涡轮泵结构复杂，重量增加。

实用新型内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种可实现轴向力平衡的浮动环密封装置，适用于涡轮泵转子密封，其具有常规的浮动密封减小泄漏的作用，还实现了平衡轴向力的功能。

本实用新型的技术解决方案是：一种可实现轴向力平衡的浮动环密封装置，包括设置在叶轮和泵壳体之间的浮动环，其特征在于：所述浮动环设置有浮动环径向密封面和浮动环轴向密封面；所述浮动环轴向密封面为锥形密封面；所述叶轮外侧面设置有与浮动环轴向密封面相适配的叶轮轴向锥形密封面；所述叶轮轴向密封面和浮动环轴向密封面之间形成锥形密封间隙。

上述浮动环轴向密封面的锥角是10～30°。

上述浮动环径向密封面是设置在浮动环侧面的凸环结构。

上述可实现轴向力平衡的浮动环密封装置还包括可对浮动环1进行限位的浮动环限位装置。

本实用新型与现有技术相比的优点在于：

本实用新型的浮动密封装置主要由锥形轴向密封面的浮动环和锥形轴向密封面的转子组成。该浮动密封装置将传统的圆柱形轴向密封面改为圆锥形的，从而实现了轴向力调节功能，省略了复杂的轴向力平衡装置，使泵结构简单，另外由于其密封间隙较小，较其它轴向力平衡装置泄漏量小，泵的功率不会增大。本实用新型的浮动环密封装置已经在产品上进行过试验，收到了很好的效果，解决了旋转机械转子轴向力平衡问题，拓展了浮动密封装置的功能，可在类似的旋转机械高压密封中推广应用。

1)本实用新型设计的具有圆锥形密封面的浮动环密封装置，解决了涡轮泵轴向力平衡问题；

2)本实用新型的提出，拓展了常规浮动环密封装置的功能，使其具有轴向力平衡功能；

3)本实用新型的提出，使涡轮泵省去了轴向力平衡装置，简化结构，减轻结构质量；

4)本实用新型提出的锥形轴向密封面的方法简单有效。

附图说明

图1是本实用新型的主视图；

图2是本实用新型的局部放大图；

其中：

1-含锥形密封面的浮动环；2-叶轮；3-浮环限位装置；4-锥形轴向密封面；5-径向密封面；6-锥形密封间隙；7-平衡腔；8-泵壳体；9-锥角；21-叶轮轴向锥形密封面。

具体实施方式

本实用新型拓展现有浮动环密封装置的功能，提供一种新型浮动环密封装置，该装置除了能够起到密封的作用，还能够平衡转子轴向力，省去了涡轮泵复杂的轴向力平衡装置。

如图1所示，本实用新型的浮动环密封装置的主视图，也是本实用新型的一个优选实施例。主要由锥形轴向密封面的浮动环1、锥形轴向密封面的转子2和浮动环限位装置3组成。密封面由圆锥形轴向密封面4和径向密封面5组成，轴向密封面4允许流体少量泄漏，径向密封面5不允许流体泄漏。转子系统受到不平衡力作用发生位移时，转子在这个力的作用下就会发生轴向移动，由转子和浮动环形成的锥形密封间隙6就会增大(或减小)，引起浮动环节流面积增大(或减小)，导致泵轮密封凸肩处的泄漏量增大(或减小)，平衡腔7内压强分布进而发生变化，引起作用在转子盖板上的轴向力减小(或增大)，盖板上轴向力的变化与最初的不平衡轴向力相反，这样就起到了调节转子轴向力的作用。由转子和浮动环形成的锥形密封间隙6相应变化，最终达到平衡转子轴向力的目的。锥形密封上述各部分均位于浮动环和转子基体之上，整个浮动环密封装置采用机械加工方法获得，结构简单、稳定，具有良好的强度。

如图2所示，浮动密封装置由锥形密封面4实现轴向力调节，圆锥形锥角的大小，直接影响锥形浮动环的平衡能力及灵敏度。一般锥角为10°～30°，锥角越大则平衡能力和灵敏度越高。锥形密封面间隙6可以达到很小，为保证在较小间隙下不会发生浮动环与转子抱死，对锥形密封面的尺寸公差及形位公差要求严格。

工作中如果与浮动环轴向密封面配合的转子产生径向运动，则浮动环会与转子产生同步径向运动，从而保证轴向密封面不与转子发生碰磨，这样可以使密封间隙设置的很小，以达到更好的密封效果，其密封效果较一般的轴向力平衡装置要好。

径向密封面5工作过程中承受一定正压力，该力过大会造成浮动环无法与转子同步运动，造成轴向密封面与转子发生碰磨，该力过小会造成浮动环在粘性力作用下发生旋转，造成径向密封面5局部发热汽蚀破坏密封面。径向密封面密封面积的选取，需保证浮动环的稳定工作。

再如图2所示，浮动密封装置的径向密封面5为浮动环表面凸出的一道环形结构，环形面积通过计算，保证浮动环能够可靠工作。

Claims (4)

1.一种可实现轴向力平衡的浮动环密封装置，包括设置在叶轮和泵壳体之间的浮动环，其特征在于：所述浮动环设置有浮动环径向密封面和浮动环轴向密封面；所述浮动环轴向密封面为锥形密封面；所述叶轮外侧面设置有与浮动环轴向密封面相适配的叶轮轴向锥形密封面；所述叶轮轴向密封面和浮动环轴向密封面之间形成锥形密封间隙。

2.根据权利要求1所述的可实现轴向力平衡的浮动环密封装置，其特征在于：所述浮动环轴向密封面的锥角是10～30°。

3.根据权利要求1或2所述的可实现轴向力平衡的浮动环密封装置，其特征在于：所述浮动环径向密封面是设置在浮动环侧面的凸环结构。

4.根据权利要求3所述的可实现轴向力平衡的浮动环密封装置，其特征在于：可实现轴向力平衡的浮动环密封装置还包括可对浮动环进行限位的浮动环限位装置。 

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