液体推进系统高温高压动密封发展趋势分析

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1、第36卷第4期2010年8月火箭推进JOURNALOFROCKETPROPULSIONV01．36．№．4Aug．2010液体推进系统高温高压动密封发展趋势分析杨霞辉，王少鹏，侯宁涛(西安航天动力研究所，陕西西安710100)摘要：航天液体动力系统液体燃料的供给与调节系统的密封工作条件非常恶劣，密封压差大、温度高、线速度大、工作时间长，对密封件技术带来很大挑战。本文介绍了国内外密封技术方面的一些新技术、新工艺、新概念等关键技术的应用，探讨了密封技术长寿命、高转速、高压力、高温环境和泄漏量小(甚至零泄漏)的发展

2、趋势，分析了高温高压动密封的难点及关键技术。关键词：液体推进系统；密封技术；发展趋势中图分类号：V434文献标识码：A文章编号：(2010)04-0031-05TrendofsealsworkingunderhightemperaturesandpressuresforliquidpropellantenginesYangXiahui，WangShaopeng，HouNingtao(Xi'anAerospacePropulsionInstitute，Xi"an710100，China)Abstmat：Itis

3、achallengeforsealingtechnologyforsealsworkingunderhightemperatures，hi曲pressures，greatlinearspeedandlongworkduration．Thispaperintroducestheapplicationsofnewtechnologiesandnewconceptsusedinthewodd．Thedevelopmenttrendofsealsoflonglife，hishrotatingspeed，hishtem

4、peratureOrhi【shpressure，andlitdeleakageisdiscussed．Basedoncomparingseveralsealconfigurationsandanalizingtheiradvantagesanddisadvantages，solutionstothemotivesealproblemsareputforwardforliquidpropellantenginesunderhi【ghtemperaturesandhighpressures．Keywords：li

5、quidpropellantengine；sealstechnology；directions收稿日期：2010--03-24；修回日期：2010-04-16。作者简介：杨霞辉(1970-．)，女，高级工程师，研究领域为机械密封设计。32火箭推进2010年8月0引言随着液体火箭发动机推力、燃烧室压力和涡轮泵转速等工作参数的不断提高，对密封技术的要求也越来越苛刻。不仅要求承受介质高压力、高温度、高线速度、动载荷大(PV500MPa·m／s)的条件，而且要与介质绝对相容，还要实现可重复使用。美国和俄罗斯等航天大国

6、，在发动机密封技术的研究方面取得了一些重要成就，中国在发动机动密封技术方面依然存在一定差距。目前涡轮泵用机械密封通常是在边界润滑条件下工作，由于端面摩擦产生了大量热量，即使是具有最好热传导性和冷却特性的摩擦副材料，其PV值极限也很低(PV≤150MPa·m／s)，已不能满足先进发动机研制的需求。本文就高温高压动密封的发展方向、关键技术以及对材料、制造工艺的需求进行了论述。1高温高压动密封发展趋势分析高温高压旋转动密封在高速运转过程中，密封端面间需形成一层完整的薄膜，改善密封的润滑工况，降低端面摩擦系数，高温滑

7、动密封需采用特殊材料，特殊结构设计及特殊表面处理，达到耐高温、低摩擦、微泄漏的要求。1．1旋转动密封高温高压旋转动密封采用机械密封结构较为理想。机械端面密封是一种轴向端面密封，简称机械密封，又称端面密封，是常用的旋转轴密封。与其它形式的密封如压盖软填料密封、迷宫密封相比，具有泄漏量低、摩擦磨损小、使用寿命长、工作可靠、维护简单等一系列优点，因此在现代工业生产中得到了广泛应用，特别是在石油化工装置设备中应用普遍。典型的机械密封由动环、静环、弹性元件、辅助密封等构成，结构如图l所示。1一静环；2-动环；3—传动销

8、；4--弹簧；5-弹簧座；6．紧定镙钉；7一传动螺钉；8-动环O形圈；9一静环O形圈；10一防转销；11-压盖；12一推环；13一轴套；I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V、Ⅵ一泄漏点图1典型机械密封结构Fig．1TypicMmechanicalseal机械密封的应用已有100多年的历史，1885年在英国出现了第一个机械密封专利【11，直到1900年才开始用于轴承密封。1930年用于内燃机水泵轴封。上世纪50．60年