密封静环、密封动环及密封装置与涡轮泵的制作方法

本发明涉及机械密封技术领域，具体涉及一种密封静环、密封动环及密封装置与涡轮泵。

背景技术：

涡轮泵是发动机燃油控制装置的核心部件。例如，液体火箭发动机的甲烷泵，甲烷泵产生抽吸增压，从而使低温燃料克服管路阀门等部件的流阻，流动到指定位置。为了防止低温燃料从甲烷泵的涡轮一侧泄漏至驱动泵体的一侧，燃料泄漏造成泵效率低以及安全隐患的问题，需要在甲烷泵的转动轴上设置用于防止低温燃料从储存介质的介质侧泄漏的密封装置。

现有技术中的甲烷泵，如图6所示，包括转轴101、壳体102以及用于防止介质从介质侧穿过转轴101和壳体102之间间隙进入泄漏腔的密封机构，密封机构包括与转轴101固定在一起的动环103以及通过静环座105固定在壳体102上的静环104，静环座105在弹簧106的驱动下带动静环104和动环103相抵接从而阻止燃料泄漏。

上述甲烷泵的触式机械密封虽然可以阻止燃料泄漏。但是，在工作过程中其静环和动环的摩擦面磨损量较大，多次使用后，会造成涡轮泵的静态和动态密封性能严重下降，甚至失效的问题。而且，甲烷泵输送的低温甲烷易发生汽化，会导致静环和动环之间发生干摩擦，进一步加重了静环和动环之间的磨损。导致触式机械密封的密封形式不能满足涡轮泵高转速、高压力、径向跳动量大等恶劣工况下长寿命和重复使用的要求。

技术实现要素：

因此，本发明旨在提供一种密封静环、密封动环及密封装置与涡轮泵，以解决现有技术中的密封装置其静环和动环使用一段时间后，密封动环和密封静环发生磨损，导致涡轮泵的静态和动态密封性能严重下降，甚至失效的问题。为此，本发明提供一种密封静环，用于与密封动环配合形成密封机构，所述密封动环可相对所述密封静环绕轴向转动和沿所述轴向往复移动，所述密封静环具有用于与所述密封动环的第一摩擦面密封贴合的第二摩擦面，及贯穿所述密封静环、用于将介质引入到所述第二摩擦面和第一摩擦面之间的至少一个介质引流通道。

通过所述介质引流通道引入到所述第二摩擦面和第一摩擦面之间的介质推动所述密封静环远离所述密封动环从而在其二者之间形成介质薄膜。

所述第二摩擦面上设置有与所述介质引流通道相连通、用于容置所述介质的至少一个集液环槽。

所述集液环槽为一个，设置在所述密封动环和所述密封动环摩擦面的中心位置。

所述介质引流通道为多个，均匀布置在所述密封静环的周向方向上。

所述介质引流通道包括垂直于所述第二摩擦面与所述集液环槽相连的第一介质通道，以及与介质容腔相连通的第二介质通道。

所述第二介质通道的直径大于所述第一介质通道的直径。

一种密封装置，包括：

上述密封静环；

以及密封壳体，设置在转动轴上的密封动环，以及安装在所述密封壳体上的密封静环，所述密封静环与所述密封动环受驱动地贴合相连，用于防止介质从所述转动轴和所述密封壳体之间泄漏。

密封装置，包括用于固定所述密封静环的静环座，所述静环座推动所述密封静环与所述密封动环紧密贴合。

所述密封壳体上设有限位件，所述限位件设置在所述密封静环朝向远离所述密封动环方向的移动路径上，用于阻挡所述密封静环。

所述限位件与所述静环座相对设置，阻挡所述静环座朝向远离所述密封动环方向移动。

所述密封静环与所述密封动环紧密贴合时，所述限位件和所述静环座之间具有供所述密封静环远离所述密封动环的活动间隙，所述活动间隙为0.02mm至0.03mm。

所述静环座上设有供所述限位件插入的插孔，所述限位件阻挡所述静环座与所述密封壳体之间相对转动。

所述静环座具有容置所述密封静环的容置槽，所述密封静环和所述容置槽之间设置有用于防止所述介质从其二者之间泄漏的密封层。

所述容置槽为与所述密封静环形状相适配的弧形槽。

一种密封动环，用于与密封静环配合形成密封机构，所述密封动环可相对所述密封静环绕轴向转动和沿所述轴向往复移动，所述密封动环具有用于与所述密封静环的第二摩擦面密封贴合的第一摩擦面，及贯穿所述密封动环、用于将介质引入到所述第二摩擦面和第一摩擦面之间的至少一个介质引流通道。

通过所述介质引流通道引入到所述第二摩擦面和第一摩擦面之间的介质推动所述密封静环远离所述密封动环从而在其二者之间形成介质薄膜。

所述第一摩擦面上设置有与所述介质引流通道相连通、用于容置所述介质的至少一个集液环槽。

所述集液环槽为一个，设置在所述密封动环和所述密封动环摩擦面的中心位置。

所述介质引流通道为多个，均匀布置在所述密封动环的周向方向上。

所述介质引流通道包括垂直于所述第一摩擦面与所述集液环槽相连的第一介质通道，以及与介质容腔相连通的第二介质通道。

所述第二介质通道的直径大于所述第一介质通道的直径。

一种涡轮泵，包括：

上述涡轮泵用密封装置。

所述涡轮泵为甲烷泵。

本发明的技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的密封静环，通过在密封静环上设置有用于将介质引入密封动环和密封静环二者摩擦面位置的至少一个介质引流通道，上述介质引流通道将介质引入密封动环和密封静环的贴合面处形成介质薄膜，从而保护密封动环和密封静环，防止其二者发生磨损。而且，通过介质将密封动环和密封静环分开，可以有效地降低其二者摩擦所产生的热量，避免介质在贴合面位置发生气化，避免了密封动环和密封静环发生干摩擦的问题，其二者严重损坏，进一步地防止涡轮泵的静态和动态密封性能下降的问题。且通过介质引流通道进入密封动环和密封静环的贴合面处的介质较少，不会影响密封动环和密封静环二者之间的密封效果，避免密封动环和密封静环使用一段时间后，涡轮泵的静态和动态密封性能严重下降的问题发生。

2.本发明提供的密封静环，在介质压力达到一定值后，介质推动密封静环远离密封动环，第二摩擦面和第一摩擦面的贴合面打开，可以进一步降低密封静环和密封动环之间的摩擦。

3.本发明提供的密封静环，通过将介质引流通道设置在密封静环上，因为密封静环静止不动，将介质引流通道设置在密封静环可以保证厂商在生产制造密封装置的过程中，保证密封静环和密封动环的密封效果，以避免在密封动环上加工介质引流通道时，介质引流通道会影响密封静环和密封动环密封效果的问题。

4.本发明提供的密封静环，通过在密封静环上设置与介质引流通道相连通，用于容置介质的集液环槽，通过上述集液环槽可以有效地通过集液环槽的尺寸调整密封动环和密封静环之间介质的多少，控制密封动环和密封静环之间的介质压力大小。而且，环形结构的集液环槽还可以有效地保证密封动环和密封静环之间的压力均匀，保证密封装置的密封效果。

5.本发明提供的密封静环，介质引流通道为多个，均匀布置在密封静环的周向方向上，多个介质引流通道可以将介质均匀地导入密封动环和密封静环之间的集液环槽内，并且还有效地避免了其中一个介质引流通道发生堵塞，介质无法正常引至密封动环和密封静环之间的问题，保证了密封装置的使用可靠性。

6.本发明提供的密封静环，介质引流通道包括垂直于摩擦面与集液环槽相连的第一介质通道，以及与密封装置外侧的介质容腔相连通的第二介质通道，第一介质通道垂直于摩擦面与集液环槽相连使介质可以流畅地进入集液环槽，保证密封动环和密封静环之间介质所产生一定使其二者分开的压力。

7.本发明提供的密封静环，集液环槽为一个，设置在密封动环和密封动环摩擦面的中心位置，将集液环槽设置在密封动环和密封动环摩擦面的中心位置可以使配合相连的密封动环和密封动环其二者之间受到均匀的分离压力，避免出现密封动环和密封动环之间受到分离压力不均匀，影响密封装置的密封效果。

8.本发明提供的密封静环，第二介质通道的直径大于第一介质通道的直径，直径较大的第二介质通道可以减少流阻将介质稳定可靠地引入第一介质通道内，保证介质供应可靠性并避免第二介质通道阻塞。

9.本发明提供的密封静环，第一介质通道远离摩擦面的一端具有延伸至第二介质通道端部以外的延伸部，上述延伸部具有方便厂家加工第一介质通道的优点。

10.本发明提供的密封装置，包括用于固定密封静环的静环座，静环座在两端分别与静环座和密封壳体焊接相连的波纹管20的推动作用下，密封静环与密封动环紧密贴合，通过上述静环座可以稳定可靠地驱动密封静环和密封动环相贴合完成涡轮泵用密封装置的密封作用。

11.本发明提供的密封装置，通过在密封壳体上设有限位件，限位件在密封静环朝向远离密封动环方向的移动路径上，阻挡密封静环远离密封动环，通过上述限位件可以有效地控制密封静环与密封动环的相对间隙，避免密封静环与密封动环之间的间隙过大使涡轮泵用密封装置失去密封效果。

12.本发明提供的密封装置，限位件与静环座相对设置，阻挡静环座朝向远离密封动环方向移动，通过限位件对静环座限位可以有效地限制密封静环的移动位置，并且也不会对密封静环造成损伤。

13.本发明提供的密封装置，密封静环与密封动环紧密贴合时，限位件和静环座之间具有供密封静环远离密封动环的活动间隙，活动间隙为0.02mm至0.03mm，上述活动间隙可以供密封静环在介质压力作用下远离密封动环，上述0.02mm至0.03mm范围的间隙既不会影响密封静环和密封动环之间的密封效果，又有效地保护密封动环和密封静环防止其二者发生磨损，降低密封动环和密封静环摩擦所产生的热量，避免介质在贴合面位置发生气化，密封动环和密封静环发生干摩擦的问题。

14.本发明提供的密封装置，静环座上设有供限位件插入的插孔，限位件阻挡静环座与密封壳体之间相对转动。上述限位件为多个，多个限位件共同作用可以牢固可靠地阻止静环座相对于密封壳体发生转动，使限位件在起到限制密封静环远离密封动环的移动距离的同时对静环座进行位置固定。

15.本发明提供的密封装置，静环座具有容置密封静环的容置槽，通过在密封静环和容置槽之间设置密封层，上述密封层可以有效地防止介质从密封静环和容置槽之间泄漏，从而提高涡轮泵用密封装置的密封能力。

16.本发明提供的密封动环，介质引流通道还可以设置在密封动环上，通过在密封动环上设置有用于将介质引入密封动环和密封静环二者摩擦面位置的至少一个介质引流通道，上述介质引流通道将介质引入密封动环和密封静环的贴合面处形成介质薄膜，介质压力达到一定值后贴合面打开，从而保护密封动环和密封静环，防止其二者发生磨损。而且，通过介质将密封动环和密封静环分开，可以有效地降低其二者摩擦所产生的热量，避免介质在贴合面位置发生气化，避免了密封动环和密封静环发生干摩擦的问题，其二者严重损坏，进一步地防止涡轮泵的静态和动态密封性能下降的问题。且通过介质引流通道进入密封动环和密封静环的贴合面处的介质较少，不会影响密封动环和密封静环二者之间的密封效果，避免密封装置其密封动环和密封静环使用一段时间后，涡轮泵的静态和动态密封性能严重下降的问题发生。

17.本发明提供的密封动环，在介质压力达到一定值后，介质推动密封静环远离密封动环，第二摩擦面和第一摩擦面的贴合面打开，可以进一步降低密封静环和密封动环之间的摩擦。

18.本发明提供的密封动环，通过在密封动环上设置与介质引流通道相连通，用于容置介质的集液环槽，通过上述集液环槽可以有效地通过集液环槽的尺寸调整密封动环和密封静环之间介质的多少，控制密封动环和密封静环之间的介质压力大小。而且，环形结构的集液环槽还可以有效地保证密封动环和密封静环之间的压力均匀，保证密封装置的密封效果。

19.本发明提供的密封动环，介质引流通道为多个，均匀布置在密封动环的周向方向上，多个介质引流通道可以将介质均匀地导入密封动环和密封静环之间的集液环槽内，并且还有效地避免了其中一个介质引流通道发生堵塞，介质无法正常引至密封动环和密封静环之间的问题，保证了密封装置的使用可靠性。

20.本发明提供的密封动环，介质引流通道包括垂直于摩擦面与集液环槽相连的第一介质通道，以及与密封装置外侧的介质容腔相连通的第二介质通道，第一介质通道垂直于摩擦面与集液环槽相连使介质可以流畅地进入集液环槽，保证密封动环和密封静环之间介质所产生一定使其二者分开的压力。

21.本发明提供的密封动环，集液环槽为一个，设置在密封动环和密封动环摩擦面的中心位置，将集液环槽设置在密封动环和密封动环摩擦面的中心位置可以使配合相连的密封动环和密封动环其二者之间受到均匀的分离压力，避免出现密封动环和密封动环之间受到分离压力不均匀，影响密封装置的密封效果。

22.本发明提供的密封动环，第二介质通道的直径大于第一介质通道的直径，直径较大的第二介质通道可以减少流阻将介质稳定可靠地引入第一介质通道内，保证介质供应可靠性并避免第二介质通道阻塞。

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，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明提供的涡轮泵用密封装置内部结构示意图；

图2为本发明提供的密封动环和密封静环的连接结构示意图；

图3为本发明提供的密封静环的剖视图；

图4为图3所示的密封静环a部分的局部放大示意图；

图5为本发明提供的静环座的剖视图；

图6为现有技术中的涡轮泵用密封装置内部结构示意图。

附图标记说明：

1-密封壳体；2-转动轴；3-密封动环；4-密封静环；5-轴套；6-介质引流通道；7-集液环槽；8-第一介质通道；9-第二介质通道；10-延伸部；11-静环座；12-限位件；13-活动间隙；14-容置槽；15-密封层；16-轴承；17-固定螺钉；18-防转销钉；19-密封圈；20-波纹管；101-转轴；102-壳体；103-动环；104-静环；105-静环座；106-弹簧。

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，本领域普通技术人员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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，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。

实施例1

本实施例提供一种涡轮泵，涡轮泵为甲烷泵。其包括：涡轮泵用密封装置。如图1所示，涡轮泵用密封装置包括：设置在涡轮泵上的密封壳体1，设置在涡轮泵的转动轴2上的密封动环3，以及安装在密封壳体1上的密封静环4，密封静环4与密封动环3受驱动地贴合相连，用于防止介质从转动轴2和密封壳体1之间泄漏。

如图2至图4所示，密封静环4上设置有用于将介质引入密封动环3和密封静环4二者摩擦面位置的四个介质引流通道6。上述介质引流通道6将介质引入密封动环3和密封静环4的贴合面处形成介质薄膜，介质压力达到一定值后贴合面打开，从而保护密封动环3和密封静环4，防止其二者发生磨损。而且，通过介质将密封动环3和密封静环4分开，可以有效地降低其二者摩擦所产生的热量，避免介质在贴合面位置发生气化，避免了密封动环3和密封静环4发生干摩擦的问题，其二者严重损坏，进一步地防止涡轮泵的静态和动态密封性能下降的问题。且通过介质引流通道6进入密封动环3和密封静环4的贴合面处的介质较少，不会影响密封动环3和密封静环4二者之间的密封效果，避免密封装置其密封动环3和密封静环4使用一段时间后，涡轮泵的静态和动态密封性能严重下降的问题发生。而且，通过将上述介质引流通道6设置在密封静环4上，因为密封静环4静止不动，将介质引流通道6设置在密封静环4可以保证厂商在生产制造涡轮泵用密封装置的过程中，保证密封静环4和密封动环3的密封效果，以避免在密封动环3上加工介质引流通道6时，介质引流通道6会影响密封静环4和密封动环3密封效果的问题。密封静环4上设置有与介质引流通道6相连通，用于容置介质的一个集液环槽7。通过上述集液环槽7可以有效地通过集液环槽7的尺寸调整密封动环3和密封静环4之间介质的多少，控制密封动环3和密封静环4之间的介质压力大小。而且，环形结构的集液环槽7还可以有效地保证密封动环3和密封静环4之间的压力均匀，保证密封装置的密封效果。集液环槽7为一个，设置在密封动环3和密封动环3摩擦面的中心位置。将集液环槽7设置在密封动环3和密封动环3摩擦面的中心位置可以使配合相连的密封动环3和密封动环3其二者之间受到均匀的分离压力，避免出现密封动环3和密封动环3之间受到分离压力不均匀，影响密封装置的密封效果。

在本实施例中，如图4所示，介质引流通道6为四个，均匀布置在密封静环4的周向方向上。介质引流通道6均匀布置在密封静环4的周向方向上，多个介质引流通道6可以将介质均匀地导入密封动环3和密封静环4之间的集液环槽7内，并且还有效地避免了其中一个介质引流通道6发生堵塞，介质无法正常引至密封动环3和密封静环4之间的问题，保证了密封装置的使用可靠性。介质引流通道6包括垂直于摩擦面与集液环槽7相连的第一介质通道8，以及与密封装置外侧的介质相连通的第二介质通道9，且第二介质通道9的直径大于第一介质通道8的直径。第一介质通道8垂直于摩擦面与集液环槽7相连使介质可以流畅地进入集液环槽7，保证密封动环3和密封静环4之间介质所产生一定使其二者分开的压力。而且，直径较大的第二介质通道9可以减少流阻将介质稳定可靠地引入第一介质通道8内，保证介质供应可靠性并避免第二介质通道9阻塞。第一介质通道8的直径为0.8mm，其远离摩擦面的一端具有延伸至第二介质通道9端部以外的延伸部10，上述延伸部10具有方便厂家加工第一介质通道8的优点。

在本实施例中，如图3和图5所示，涡轮泵用密封装置还包括：用于固定密封静环4的静环座11，静环座11在两端分别与静环座11和密封壳体1焊接相连的波纹管20的推动作用下，密封静环4与密封动环3紧密贴合，通过上述静环座11可以稳定可靠地驱动密封静环4和密封动环3相贴合完成涡轮泵用密封装置的密封作用。如图1所示，密封壳体1上设有限位件12，限位件12设置在密封静环4朝向远离密封动环3方向的移动路径上，与静环座11相对设置，阻挡静环座11朝向远离密封动环3方向移动。密封静环4与密封动环3紧密贴合时，限位件12和静环座11之间具有供密封静环4远离密封动环3的活动间隙13，活动间隙13为0.02mm。通过上述限位件12可以有效地控制密封静环4与密封动环3的相对间隙最大为0.02mm，避免密封静环4与密封动环3之间的间隙过大使涡轮泵用密封装置失去密封效果。上述0.02mm范围的间隙既不会影响密封静环4和密封动环3之间的密封效果，又有效地保护密封动环3和密封静环4防止其二者发生磨损，降低密封动环3和密封静环4摩擦所产生的热量，避免介质在贴合面位置发生气化，密封动环3和密封静环4发生干摩擦的问题。静环座11上设有供限位件12插入的插孔，限位件12为三个，阻挡静环座11与密封壳体1之间相对转动。多个限位件12共同作用可以牢固可靠地阻止静环座11相对于密封壳体1发生转动，使限位件12在起到限制密封静环4远离密封动环3的移动距离的同时对静环座11进行位置固定。静环座11具有容置密封静环4的容置槽14，密封静环4和容置槽14之间设置有用于防止介质从其二者之间泄漏的密封层15。密封层15为喷涂在容置槽14内的聚四氟乙烯。容置槽14为与密封静环4形状相适配的弧形槽，弧形槽保证密封静环4在转子大振动条件下可靠工作。上述密封层15可以有效地防止介质从密封静环4和容置槽14之间泄漏，从而提高涡轮泵用密封装置的密封能力。

当然，本发明申请对密封静环4上设置的介质引流通道6数量不做具体限制，在其它实施例中，密封静环4上设置有用于将介质引入密封动环3和密封静环4二者摩擦面位置的6个介质引流通道6。多个介质引流通道6可以将介质均匀地导入密封动环3和密封静环4之间的集液环槽7内，并且还有效地避免了其中一个介质引流通道6发生堵塞，介质无法正常引至密封动环3和密封静环4之间的问题，保证了密封装置的使用可靠性。

当然，本发明申请对集液环槽7的数量不做具体限制，在其它实施例中，集液环槽7为三个，设置在密封动环3和密封动环3摩擦面的中心位置。多个集液环槽7可以为密封动环3和密封动环3提供更大的使其二者分离的力。

当然，本发明申请对活动间隙13的大小不做具体限制，在其它实施例中，活动间隙13为0.03mm，或者0.02mm至0.03mm之间的任意值。上述0.02mm至0.03mm范围的间隙既不会影响密封静环4和密封动环3之间的密封效果，又有效地保护密封动环3和密封静环4防止其二者发生磨损，降低密封动环3和密封静环4摩擦所产生的热量，避免介质在贴合面位置发生气化，密封动环3和密封静环4发生干摩擦的问题。

当然，本发明申请对推动静环座11使密封静环4与密封动环3紧密贴合的驱动部件不做具体限制，在其它实施例中，静环座11在弹簧的推动下，带动密封静环4与密封动环3紧密贴合。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，密封动环3上设置有用于将介质引入密封动环3和密封静环4二者摩擦面位置的至少一个介质引流通道6，密封静环4上设置有与介质引流通道6相连通，用于容置介质的集液环槽7。

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技术人员来说，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。