[發明專利]一種火箭發動機用低溫高轉速浮動環密封試驗裝置

有效

• 申請號: 202011029540.4
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112324591B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 楊軍;張小平;鄭國真;李勇;姜圣杰;趙玉龍;周小義;任榮波;張士強;周旭
• 申請（專利權）人: 藍箭航天技術有限公司
• 主分類號: F02K9/96
• 分類號: F02K9/96
• 代理公司: 北京科石知識產權代理有限公司 11595
• 代理人: 劉艷春

本發明提供一種火箭發動機用低溫高轉速浮動環密封試驗裝置，其包括殼體，其包括殼體I、殼體II和殼體III；設置在殼體內部的階梯主軸；套設在階梯主軸上的前浮動環密封組件和后浮動環密封組件；前浮動環密封組件和后浮動環密封組件在殼體II內形成試驗腔。本發明所述的火箭發動機用低溫高轉速浮動環密封試驗裝置，功能性強，兼容性好，在低溫高速狀態下性能良好，可進行多種浮動環低溫密封試驗，既可驗證浮動環組件的密封性能，也可考核浮動環結構的合理性。

技術領域

本發明涉及液體火箭發動機渦輪泵用浮動環密封應用領域，且特別涉及一種多用途火箭發動機用低溫高轉速浮動環密封試驗裝置，應用于多種液體火箭發動機浮動環密封組件的批次抽檢試驗、跑合試驗及研究性試驗。

背景技術

高速旋轉渦輪泵是液體火箭發動機的重要組件，浮動環密封組件是渦輪泵中的關鍵件，浮動環密封的可靠性是發動機可靠性的基礎。在低溫高轉速工況下，浮動環密封組件的密封性能與工作壓力、轉速、浮環間隙等因素有關。此浮動環密封試驗裝置可模擬發動機渦輪泵的真實工況，并可進行密封試驗腔入口壓力變化和轉速邊界的低溫運轉試驗偏工況考核及驗證密封方案、結構設計及性能的合理性。設計此裝置時需考慮密封產品在試驗裝置上的可兼容性好，拆裝方便，利用率高，試驗裝置在低溫環境下密封試驗運行具有良好的性能，結構穩定，在低溫環境下不收縮變形，設計時也需考慮系統穩定性及階梯主軸的安全及可靠性，工作轉速需避開臨界轉速等問題。目前還未發現適用于低溫高轉速工況下的浮動環密封試驗裝置。

中國專利CN 108708802 A公開了一種液體火箭發動機渦輪泵用低溫高速端面密封試驗裝置。該裝置應用于液氫液氧推進劑的火箭發動機端面密封組件的抽檢試驗、跑合試驗及研究性試驗中，將端面密封組件產品裝配到本發明試驗裝置中，模擬發動機渦輪泵的工作環境。該裝置存在下列缺點：一是僅用于端面密封產品試驗，不能用于浮動環密封產品高速低溫運轉考核試驗。

因此，如何提供一種適用于浮動環密封產品高速低溫運轉考核試驗的火箭發動機用低溫高轉速浮動環密封試驗裝置是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

為了解決至少部分上述技術問題，本發明提供一種火箭發動機用低溫高轉速浮動環密封試驗裝置，該試驗裝置包括：殼體，其包括殼體I、殼體II和殼體III；設置在所述殼體內部的階梯主軸，所述階梯主軸的一端通過前軸承固定在所述殼體I上，所述階梯主軸的另一端穿過所述殼體II通過后軸承固定在所述殼體III上；套設在所述階梯主軸上的前浮動環密封組件和后浮動環密封組件；所述前浮動環密封組件通過前浮動環殼體固定至所述殼體II上，所述后浮動環密封組件通過后浮動環殼體固定至所述殼體II上，前浮動環密封組件和后浮動環密封組件在所述殼體II內形成試驗腔；其中，所述殼體II上開設有用于向所述試驗腔輸入試驗介質的第一通孔，用于測量所述試驗腔壓力的第二通孔，以及用于測量所述試驗腔溫度的第三通孔。

在某些實施方式中，所述的火箭發動機用低溫高轉速浮動環密封試驗裝置中，殼體I內壁的前端面上開設有第一圓形凹槽，所述第一圓形凹槽內利用3個第一皮碗進行密封，所述第一皮碗通過第一皮碗壓蓋固定在殼體I內壁上，所述第一圓形凹槽、殼體I和前浮動環組件形成一道泄漏腔；所述后浮動環密封組件、所述殼體II內壁的后端面和所述殼體III圍成二道泄漏腔。

在某些實施方式中，所述的火箭發動機用低溫高轉速浮動環密封試驗裝置中，所述殼體I上開設有3個與所述一道泄漏腔連通的第四通孔，和3個與所述二道泄漏腔連通的第五通孔；所述殼體II上開設有3個與所述一道泄漏腔連通的第六通孔，和3個與所述二道泄漏腔連通的第七通孔。

在某些實施方式中，所述的火箭發動機用低溫高轉速浮動環密封試驗裝置中，該試驗裝置還包括設置在所述殼體I上的前端蓋和設置在所述殼體III上的后端蓋。

在某些實施方式中，所述的火箭發動機用低溫高轉速浮動環密封試驗裝置中，所述后端蓋上開設有第二圓形凹槽，所述第二圓形凹槽內利用3個第二皮碗進行密封，所述第二皮碗通過第二皮碗壓蓋固定在所述后端蓋上。