超高压变工况机械密封技术研究

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-新型动力装置采用外燃式旋转燃烧室， 这不仅
能将燃烧室与动力装置供气环节中的高温超高压燃气
机械密封转变为常温超高压液体燃料静密封， 减小燃
气的泄漏量， 而且能够提高燃烧室的燃烧效率， 降低
动力装置的燃料比耗量， 提高动力装置的经济性。使
燃烧室旋转起来的关键是需在燃烧室头部燃料供应通
路中增加旋转动密封装置。由于该燃烧室头部空间狭
小， 密封介质压力高， 极限工作压力超过 30 MPa， 工
作转速高， 为 0 2 100 r / mi n。尤为恶劣的是， 在工作
过程中燃烧室工况频繁变换， 工作压力和转速经常大
范围变动， 压力变化量达到 1 0 MPa， 转速变动范围超
过 5 00r/ m i n， 这些都为这种超高压变工况机械密封装
置的设计带来非常不利的影响。然而， 由于该动力装
置要求旋转燃烧室的工作时间相对较短， 这又为实现
这种机械密封的设计提供了可能。本文就是针对这种
机械密封技术进行了专题研究， 并经试验验证成功地
解决了该旋转燃烧室燃料的密封难题。
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设计分析
( 1) 密封形式选择
尽管该旋转燃烧室燃料通路中旋转动密封装置的
工作条件极其恶劣， 工作压力超过 30 MPa， 又是变工
况运转， 但由于旋转燃烧室头部的设计空间狭小， 不
可能按多端面机械密封进行布局， 因此只能选择单端
面机械密封形式进行设计。
在超高压的工作环境中， 通常选择平衡型机械密