压力对膜盒式端面密封平衡直径的影响
2021-04-22 12:03:52姜绪强
火箭推进
2021年2期
吴 霖，姜绪强，李 铭
( 北京航天动力研究所，北京市 100076)
0 引言
膜盒式端面密封由于不需要辅助密封，能够适应低温、高温、强腐蚀或氧化环境，并且泄漏量极小，广泛应用于液体火箭发动机涡轮泵中。密封环配对材料多为软-硬组合，需要在高振动、高压力、高转速及特殊的密封介质环境下工作。一般在PV值不高的场合，多采用接触式结构；在PV值较高的场合，则采用端面开槽的非接触式结构。由于低温液体火箭发动机涡轮泵一般转速较高，即摩擦面线速度V较高，对于密封的端面比压p
的要求较高，而密封端面比压过大则易引起磨损严重、摩擦发热温升过高等问题，端面比压过小则易引起泄漏量增大、密封工作不稳定等问题。端面比压由两部分组成，一部分是膜盒压缩产生的压缩力，另一部分是正反向介质压力作用面积不同产生的轴向力。介质压力对膜盒作用力一般通过平衡直径来计算，但平衡直径一般是受压力影响的，而关于压力波动影响平衡直径的国内外资料少之又少，简单理论公式一般不予考虑，各生产厂家的经验公式误差也很大，与实际表现完全不符。本文采用数值算法研究了压缩量、工作压力对膜盒应力分布、平衡直径、载荷系数和端面比压的影响，并进一步设计了比压测量装置，验证了数值仿真得出的规律。根据仿真分析和测试结果，发现某型氦气端面密封实际端面比压较初始理论设计值显著偏大，可以适当降低，进行了结构调整，最终实现了降低摩擦发热的效果，而泄漏量没有显著增大。……
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