[發(fā)明專利]一種火箭渦輪泵浮動環(huán)密封測試試驗(yàn)臺

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010537874.6
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111636981A
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張廣輝;劉占生;陳暉;封紀(jì)港;趙經(jīng)明
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: F02K9/96
• 分類號: F02K9/96;F04D15/00
• 代理公司: 黑龍江立超同創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 23217
• 代理人: 楊立超

火箭渦輪泵浮動環(huán)密封的試驗(yàn)臺，它涉及一種試驗(yàn)臺。本發(fā)明解決了現(xiàn)有渦輪泵轉(zhuǎn)子在運(yùn)行過程中易發(fā)生流激振動失穩(wěn)現(xiàn)象，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子振動增大，在渦輪泵富氧條件下，極易產(chǎn)生富氧燃燒，火箭發(fā)動機(jī)存在穩(wěn)定性和可靠性低的問題。試驗(yàn)臺本體的兩端均設(shè)置有定位環(huán)和腔體迷宮密封，定位環(huán)的外環(huán)面及側(cè)端面與前腔體或后腔體高精度配合，定位環(huán)與試驗(yàn)臺本體通過腔體迷宮密封進(jìn)行密封，前腔體和后腔體的內(nèi)側(cè)均設(shè)置有臺肩，前腔體和后腔體的臺肩與中腔體構(gòu)成浮動環(huán)工作的高壓腔室，浮動環(huán)被限制在高壓腔室內(nèi)，前腔體和后腔體上均加工有孔道，所述孔道均與浮動環(huán)的通道連通，浮動環(huán)和軸承座上均安裝有電渦流位移傳感器。本發(fā)明用于火箭渦輪泵浮動環(huán)密封試驗(yàn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種密封測試試驗(yàn)臺，具體涉及一種用于火箭渦輪泵浮動環(huán)密封測試的試驗(yàn)臺，屬于航天技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在現(xiàn)代的工業(yè)裝置系統(tǒng)中，由于流體機(jī)械的廣泛的使用，密封起到至關(guān)重要的作用。密封問題的設(shè)計(jì)研究在科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域有著非常重要的意義，對于航空航天發(fā)動機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的設(shè)計(jì)尤為重要。

液體火箭發(fā)動機(jī)的渦輪泵裝置向噴射引擎的燃燒室提供低溫氧化劑和燃料，其設(shè)計(jì)中一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)就是隔離低溫燃料，所以密封措施關(guān)系到火箭發(fā)動機(jī)的工作效率和可靠性。在火箭渦輪泵內(nèi)高轉(zhuǎn)速、高壓差、超低溫和超高溫的嚴(yán)苛環(huán)境下，各類接觸式密封技術(shù)如刷式密封、柔性片密封等難以滿足苛刻的環(huán)境要求。對于液體火箭發(fā)動機(jī)的核心部件-液氫渦輪泵來說，迷宮密封是渦輪泵所使用的最為廣泛的密封形式。轉(zhuǎn)子在運(yùn)行過程中，因自身的不平衡質(zhì)量造成的軸系渦動使密封處于偏心狀態(tài)，此時(shí)密封內(nèi)部存在不均勻壓力分布。這種不均勻的壓力分布，當(dāng)變化的頻率與軸系模態(tài)頻率接近時(shí)，極易發(fā)生流激振動失穩(wěn)現(xiàn)象，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子振動增大，在渦輪泵富氧條件下，極易產(chǎn)生富氧燃燒，降低火箭發(fā)動機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性。為了保證可靠性，液氧渦輪泵中固定間隙密封的間隙量一般遠(yuǎn)大于常規(guī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，成為限制渦輪泵效率提高的瓶頸。由于浮動環(huán)間隙密封的間隙高度可遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于固定式間隙密封，顯著降低工質(zhì)的泄露量，提高旋轉(zhuǎn)機(jī)械的效率，而且浮動環(huán)密封具有大直接阻尼和小的交叉耦合剛度系數(shù)，故其為抗振動高性能渦輪機(jī)械的首選設(shè)備。

低泄漏和高阻尼性能的旋轉(zhuǎn)密封技術(shù)是進(jìn)一步提高透平機(jī)械能量轉(zhuǎn)換效率和運(yùn)行穩(wěn)定性最有效和最經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵革新技術(shù)。因此，對浮動環(huán)密封的泄漏特性和動力學(xué)特性的研究有著顯著的意義和價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有的渦輪泵轉(zhuǎn)子在運(yùn)行過程中易發(fā)生流激振動失穩(wěn)現(xiàn)象，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子振動增大，在渦輪泵富氧條件下，極易產(chǎn)生富氧燃燒，火箭發(fā)動機(jī)存在穩(wěn)定性和可靠性低的問題，進(jìn)而提供一種火箭渦輪泵浮動環(huán)密封測試試驗(yàn)臺。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是：

本發(fā)明的火箭渦輪泵浮動環(huán)密封測試試驗(yàn)臺包括試驗(yàn)基礎(chǔ)平臺1、伺服電機(jī)2、變速齒輪箱3、轉(zhuǎn)子4、試驗(yàn)臺本體、T型槽導(dǎo)軌6、兩個(gè)軸承座5、兩個(gè)定位環(huán)13和多個(gè)電渦流位移傳感器7；兩個(gè)T型槽導(dǎo)軌6沿試驗(yàn)基礎(chǔ)平臺1的長度方向依次設(shè)置，伺服電機(jī)2和變速齒輪箱3依次設(shè)置在T型槽導(dǎo)軌6上，轉(zhuǎn)子4通過兩個(gè)軸承座5安裝在T型槽導(dǎo)軌6上，伺服電機(jī)2的輸出軸通過變速齒輪箱3、聯(lián)軸器與轉(zhuǎn)子4連接；其特征在于：試驗(yàn)臺本體包括前腔體8、中腔體9、后腔體10和兩個(gè)腔體迷宮密封，試驗(yàn)臺本體的兩端均設(shè)置有定位環(huán)13和腔體迷宮密封，定位環(huán)13的內(nèi)環(huán)面與轉(zhuǎn)子4高精度配合，定位環(huán)13的外環(huán)面及側(cè)端面與前腔體8或后腔體10高精度配合，定位環(huán)13與試驗(yàn)臺本體通過腔體迷宮密封進(jìn)行密封，前腔體8、中腔體9和后腔體10依次套裝在轉(zhuǎn)子4上，前腔體8、中腔體9和后腔體10之間密封連接，前腔體8和后腔體10的內(nèi)側(cè)均設(shè)置有臺肩，前腔體8和后腔體10的臺肩與中腔體9構(gòu)成浮動環(huán)工作的高壓腔室，浮動環(huán)被限制在高壓腔室內(nèi)，前腔體8和后腔體10上均加工有孔道，所述孔道均與浮動環(huán)的通道連通，浮動環(huán)和軸承座5上均安裝有電渦流位移傳感器7。

在一個(gè)實(shí)施方案中，前腔體8、中腔體9和后腔體10三者之間通過多根貫穿螺栓固定連接為一體，相鄰兩個(gè)腔體之間通過密封端面墊環(huán)密封。