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CN112066116B - 用于液体火箭发动机涡轮泵水力试验的球面密封接头 - Google Patents

用于液体火箭发动机涡轮泵水力试验的球面密封接头 Download PDF

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CN112066116B CN202010980246.5A CN202010980246A CN112066116B CN 112066116 B CN112066116 B CN 112066116B CN 202010980246 A CN202010980246 A CN 202010980246A CN 112066116 B CN112066116 B CN 112066116B
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Abstract

本发明涉及涡轮泵的密封技术领域，具体涉及用于液体火箭发动机涡轮泵水力试验用密封接头。本发明的目的是解决现有技术易对涡轮泵密封面造成损伤，且密封性差、通用性差，成本较高的问题。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。

Description

用于液体火箭发动机涡轮泵水力试验的球面密封接头
技术领域
本发明涉及一种涡轮泵水力试验用密封接头，具体涉及用于液体火箭发动机涡轮泵水力试验用球面密封接头。
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，若采用现有的密封方式易对涡轮泵密封面造成损伤，严重情况下会导致密封面失效、产品报废；作为与涡轮泵凹球面对接的凸球面试验工艺装备，长期反复使用会导致工艺装备磨损严重，使其密封失效，且其成本较高，通用性差。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术易对涡轮泵密封面造成损伤，且密封性差、通用性差，成本较高的问题，而提供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。
本发明的技术方案是：
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，其特殊之处在于：
包括密封接头、球面密封垫；
所述密封接头上设置有台阶密封面、径向密封面和螺栓孔；
所述台阶密封面与密封接头端面平行；
所述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；
所述球面密封垫包括端面配合面、径向配合面、球面配合面；
所述端面配合面与台阶密封面贴合；所述径向配合面与径向密封面贴合；
所述球面配合面与涡轮泵密封接头的凹球面相匹配。
进一步地，所述台阶密封面上设置有至少两个密封刺。
进一步地，所述径向密封面上设置有至少两个密封刺。设置密封刺可使密封效果更佳。
进一步地，所述台阶密封面上设置有一个矩形密封槽，所述矩形密封槽内设置有O形密封圈。
进一步地，所述球面配合面中间位置设置有三角形槽；所述三角形槽设置内有O形密封圈。
进一步地，所述球面配合面中间位置设置有矩形槽；所述矩形槽设置有O 内形密封圈。
进一步地，所述径向密封面与径向配合面为过盈配合；
所述球面配合面的弧面所对应半径比涡轮泵密封接头的凹球面的弧面所对应半径的长度多1mm～2mm。
进一步地，所述球面密封垫材质为聚四氟乙烯或聚酰亚胺。
所述O形密封圈材质为丁腈橡胶或氟橡胶，丁腈橡胶和氟橡胶都具有耐高温、抗腐蚀且耐磨的优点。
进一步地，所述密封刺的开口角度X为30°～90°，开口深度Y为0.3mm～ 0.6mm，开口可使球面密封垫完全与密封面相接触。
本发明的有益效果是：
(1)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。
(2)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，抗高压和抗负压的能力均可满足技术指标的要求，同时还提高了密封工艺装备的使用寿命。
(3)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，在试验过程中很容易更换密封接头，且密封接头的加工也较方便。
附图说明
图1是本发明用于液体发动机涡轮泵水力试验的球面密封接头结构示意图；
图2是本发明用于液体发动机涡轮泵水力试验的球面密封接头实施例一中密封接头结构示意图；
图3是图2的A处球面密封垫局部放大图；
图4是本发明用于液体发动机涡轮泵水力试验的球面密封接头实施例二中密封接头结构示意图；
图5是图4中B处局部放大图；
图6是本发明用于液体发动机涡轮泵水力试验的球面密封接头实施例三中密封接头结构示意图；
图7是本发明用于液体发动机涡轮泵水力试验的球面密封接头实施例四中密封接头结构示意图；
图8是本发明用于液体发动机涡轮泵水力试验的球面密封接头实施例五中密封接头结构示意图；
图9是图8中C处球面密封垫的局部放大图；
图10是本发明用于液体发动机涡轮泵水力试验的球面密封接头实施例六中密封接头结构示意图；
图11是本发明用于液体发动机涡轮泵水力试验的球面接头实施例七中密封接头结构示意图；
图12是本发明用于液体发动机涡轮泵水力试验的球面密封接头实施例八中密封接头结构示意图；
图13是图12中D处球面密封垫的局部放大图；
图14是本发明用于液体发动机涡轮泵水力试验的球面密封接头实施例九中密封接头结构示意图；
图15是本发明用于液体发动机涡轮泵水力试验的球面密封接头实施例十中密封接头结构示意图。
附图标记说明：
1-密封接头，11-台阶密封面，12-径向密封面，13-螺栓孔，14-密封接头端面，2-球面密封垫，21-端面配合面，22-径向配合面，23-球面配合面，24-三角形槽，25-矩形槽，3-密封刺，4-矩形密封槽，5-涡轮泵密封接头的凹球面。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地说明。
实施例一：如图1、图2、图3所示，本发明提供的用于液体火箭发动机涡轮泵水力试验的球面接头，包括密封接头1、球面密封垫2；
密封接头1上设置有台阶密封面11、径向密封面12和螺栓孔13；
台阶密封面11与密封接头端面14平行；
径向密封面12位于在密封接头端面14和台阶密封面11之间且与台阶密封面11垂直；
球面密封垫2包括端面配合面21、径向配合面22、球面配合面23；
端面配合面21与台阶密封面11完全紧贴；所述径向配合面22与径向密封面12完全紧贴；
球面配合面23与涡轮泵密封接头的凹球面5相匹配。
结合实施例一做了如下的优化：
实施例二：如图4所示，所述台阶密封面11上设置两个密封刺3；所述端面配合面21与台阶密封面11紧密贴合，所述径向配合面22与径向密封面12 过盈配合；所述球面配合面23与涡轮泵密封接头的凹球面5相匹配。
实施例三：如图6所示，所述台阶密封面11与径向密封面12上均设置两个密封刺3；所述端面配合面21与台阶密封面11紧密贴合，所述径向配合面 22与径向密封面12过盈配合；所述球面配合面23与涡轮泵密封接头的凹球面 5相匹配。
实施例四：如图7所示，所述台阶密封面11上设置有一个矩形密封槽4；所述矩形密封槽4内设置有O形密封圈；所述端面配合面21与台阶密封面11 紧密贴合，所述径向配合面22与径向密封面12过盈配合；所述球面配合面23 与涡轮泵密封接头的凹球面5相匹配。
实施例五：如图8、图9所示，所述台阶密封面11上设置两个密封刺3；所述球面配合面23中间位置设置有三角形槽24；所述三角形槽24设置有O形密封圈；所述端面配合面21与台阶密封面11紧密贴合，所述径向配合面22与径向密封面12过盈配合；所述球面配合面23与涡轮泵密封接头的凹球面5相匹配。
实施例六：如图10所示，所述台阶密封面11与径向密封面12上均设置两个密封刺3；所述球面配合面23中间位置设置有三角形槽24；所述三角形槽24 设置有O形密封圈；所述端面配合面21与台阶密封面11紧密贴合，所述径向配合面22与径向密封面12过盈配合；所述球面配合面23与涡轮泵密封接头的凹球面5相匹配。
实施例七：如图11所示，所述台阶密封面11上设置有一个矩形密封槽4，所述矩形密封槽4内设置有O形密封圈；所述球面配合面23中间位置设置有三角形槽24；所述三角形槽24设置有O形密封圈；所述端面配合面21与台阶密封面11紧密贴合，所述径向配合面22与径向密封面12过盈配合；所述球面配合面23与涡轮泵密封接头的凹球面5相匹配。
实施例八：如图12、图13所示，所述台阶密封面11上设置两个密封刺3；所述球面配合面23中间位置设置有矩形槽25；所述矩形槽25设置有O形密封圈；所述端面配合面21与台阶密封面11紧密贴合，所述径向配合面22与径向密封面12过盈配合；所述球面配合面23与涡轮泵密封接头的凹球面5相匹配。
实施例九：如图14所示，所述台阶密封面11与径向密封面12上均设置两个密封刺3；所述球面配合面23中间位置设置有矩形槽25；所述矩形槽25设置有O形密封圈；所述端面配合面21与台阶密封面11紧密贴合，所述径向配合面22与径向密封面12过盈配合；所述球面配合面23与涡轮泵密封接头的凹球面5相匹配。
实施例十：如图15所示，所述台阶密封面11上设置有一个矩形密封槽4，所述矩形密封槽4内设置有O形密封圈；所述球面配合面23中间位置设置有矩形槽25；所述矩形槽25设置有O形密封圈；所述端面配合面21与台阶密封面 11紧密贴合，所述径向配合面22与径向密封面12过盈配合；所述球面配合面 23与涡轮泵密封接头的凹球面5相匹配。
如图5所示，所述球面配合面23的弧度所对应半径比涡轮密封接头的凹球面5的弧度所对应半径的长度多1°～2°；所述密封刺3的开口角度X为30°～ 90°，开口深度Y为0.3mm～0.6mm；所述球面密封垫3材质为聚四氟乙烯或聚酰亚胺，所述O形密封圈材质为丁腈橡胶或氟橡胶。
如图9、图13所示，所述三角形槽24的槽面积或矩形槽25的槽面积与O 形密封圈的横截面面积有以下关系：
(O形密封圈横截面面积S1-开槽横截面面积S2)÷O形密封圈横截面面积S1＝(25％～30％)即O形密封圈的压缩量满足(25％～30％)即可。
所述矩形密封槽4应加工于台阶密封面11上，若加工于径向密封面12上会导致装配过程中O形密封圈划伤，从而失去密封作用。
所述三角形槽24和矩形槽25开槽位于应位于球面配合面23中间位于，若加工时开槽位置靠前容易在高压下使O形密封圈溢出失效，若加工时开槽位置靠后则O形密封圈的密封比压太小，容易失效从而无法密封。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对于本领域的普通专业技术人员来说，可以对前述各实施例所记载的具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所保护技术方案的范围。

Claims (3)

1.一种用于液体火箭发动机涡轮泵水力试验的球面密封接头，其特征在于：
包括密封接头(1)、球面密封垫(2)；
所述密封接头(1)上设置有台阶密封面(11)、径向密封面(12)和螺栓孔(13)；
所述台阶密封面(11)与密封接头端面(14)平行；
所述径向密封面(12)位于在密封接头端面(14)和台阶密封面(11)之间且与台阶密封面(11)垂直；
所述球面密封垫(2)包括端面配合面(21)、径向配合面(22)、球面配合面(23)；
所述端面配合面(21)与台阶密封面(11)贴合；所述径向配合面(22)与径向密封面(12)贴合；
所述球面配合面(23)与涡轮泵密封接头的凹球面(5)相匹配；
所述台阶密封面(11)上设置有至少两个密封刺(3)；
所述台阶密封面(11)上设置有一个矩形密封槽(4)，所述矩形密封槽内设置有O形密封圈；
所述径向密封面(12)上设置有至少两个密封刺(3)；
所述径向密封面(12)与径向配合面(22)为过盈配合；
所述球面配合面(23)的弧面所对应半径比涡轮泵密封接头的凹球面(5)的弧度所对应半径的长度多1mm～2mm；
所述球面密封垫(2)的材质为聚四氟乙烯或聚酰亚胺；
所述O形密封圈的材质为丁腈橡胶或氟橡胶；
所述密封刺(3)的开口角度X为30°～90°，开口深度Y为0.3mm～0.6mm。
2.根据权利要求1所述的用于液体火箭发动机涡轮泵水力试验的球面密封接头，其特征在于：
所述球面配合面(23)中间位置设置有三角形槽(24)；所述三角形槽(24)内设置有所述O形密封圈。
3.根据权利要求1所述的用于液体火箭发动机涡轮泵水力试验的球面密封接头，其特征在于：
所述球面配合面(23)中间位置设置有矩形槽(25)；所述矩形槽(25)内设置有所述O形密封圈。
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