[發明專利]一種測量渦輪泵軸向力的裝置

有效

• 申請號: 202011382016.5
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112523900B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 李春樂;李昌奐;毛凱;苗旭升;王曉鋒;楊寶鋒;張亞太
• 申請（專利權）人: 西安航天動力研究所
• 主分類號: F02K9/96
• 分類號: F02K9/96
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 任林沖

本發明涉及一種測量渦輪泵軸向力的裝置，包括渦輪泵軸、軸端密封件、軸端螺母、第一螺母、位移傳感器、調整墊片、位移傳感器支架和泵殼體，軸端密封件通過軸端螺母固定連接在渦輪泵軸的一端，防止泵殼體中的介質外泄；位移傳感器、調整墊片通過第一螺母與位移傳感器支架的一端連接，位移傳感器支架的另一端與泵殼體連接，通過調整墊片調整位移傳感器與測量面之間的初始距離；向渦輪泵軸分別施加指向軸兩端的軸向力，渦輪泵軸發生移動，通過位移傳感器獲取位移數據，建立軸向力與軸位移的關系式。本發明將傳感器安裝在軸端，而不影響其他位置的軸系布局，并直接測量工作狀態下的渦輪泵軸向力，不需要換算，結果準確。

技術領域

本發明涉及一種測量渦輪泵軸向力的裝置，屬于發動機控制技術領域。

背景技術

液體火箭發動機渦輪泵轉速高，揚程大，轉子系統軸向力較大，軸向力全部由軸承承受，容易造成軸承損壞，造成渦輪泵故障。為保證渦輪泵正常工作，需要精確調整渦輪泵軸向力，但渦輪泵軸向力受很多因素影響，渦輪泵的不平衡軸向力、產品的制造偏差、系統的調節偏差，會隨著尺寸和工作壓力的增大而逐漸增大，發動機變工況、起動、關機時，渦輪泵中均產生很大軸向力沖擊。

在大推力液體火箭發動機渦輪泵中，這些問題更為突出，軸向力的可靠性和可靠性直接決定了渦輪泵的工作可靠性，這其中，軸向力的準確測量是解決以上問題的關鍵。

由于專門的軸向力傳感器需要安裝在止推軸承外環，所需安裝空間較大，而且會降低軸承的軸向剛度，渦輪泵緊湊的結構布局一般無法滿足該要求。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提出一種測量渦輪泵軸向力的裝置，實現在發動機工作時實時測量渦輪泵軸向力。

本發明解決技術的方案是：

一種測量渦輪泵軸向力的裝置，包括渦輪泵軸、軸端密封件、軸端螺母、第一螺母、位移傳感器、調整墊片、位移傳感器支架和泵殼體，

軸端密封件通過軸端螺母固定連接在渦輪泵軸的一端，防止泵殼體中的介質外泄；

位移傳感器、調整墊片通過第一螺母與位移傳感器支架的一端連接，位移傳感器支架的另一端與泵殼體連接，通過調整墊片調整位移傳感器與測量面之間的初始距離；

向渦輪泵軸分別施加指向軸兩端的軸向力，渦輪泵軸發生移動，通過位移傳感器獲取位移數據，建立軸向力與軸位移的關系式；

發動機試車時通過軸向力與軸位移的關系關系式，根據位移傳感器所獲取位移的數據，確定軸所受的真實軸向力。

進一步的，軸端螺母上帶有一圈測量面，移傳感器探頭位于測量面包絡范圍內，確保工作時位移傳感器可靠工作。

進一步的，通過調整墊調節位移傳感器與測量面的距離。

進一步的，軸端螺母的測量面外徑大于位移傳感器安裝分布圓直徑與位移傳感器探頭直徑之和。

進一步的，位移傳感器和測量面的距離為位移傳感器測試額定值。

進一步的，位移傳感器測試額定值為1mm-3mm。

進一步的，軸向力不大于30kN，從0開始，每隔5kN記錄一次。

進一步的，軸向力30kN時，如果位移變化0.1-0.14mm，可判斷軸系質量合格。

本發明與現有技術相比的有益效果是：

(1)本發明位移傳感器、調整墊片通過第一螺母與位移傳感器支架的一端連接，位移傳感器支架的另一端與泵殼體連接，通過調整墊片調整位移傳感器與測量面之間的初始距離；將傳感器安裝在軸端，而不影響其他位置的軸系布局，并直接測量工作狀態下的渦輪泵軸向力，不需要換算，結果準確；