[發(fā)明專利]一種用于超低溫液氫泵的超高轉(zhuǎn)速測量裝置及方法

有效

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• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113376397B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉洪杰;李銘;王怡萱;吳霖;岳文龍;胡曉睿;杜家磊;葉小明;聞林元
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航天動力研究所
• 主分類號: G01P3/49
• 分類號: G01P3/49;F02K9/96
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

本發(fā)明涉及一種用于超低溫液氫泵的超高轉(zhuǎn)速測量裝置及方法，裝置包括泵殼體、誘導(dǎo)輪套、誘導(dǎo)輪、電渦流式轉(zhuǎn)速線圈和密封墊；所述誘導(dǎo)輪通過緊固件直接固定在軸的端部并置于泵殼體內(nèi)腔，誘導(dǎo)輪套固裝在所述的泵殼體內(nèi)腔且不改變誘導(dǎo)輪流場；所述的誘導(dǎo)輪套相對泵殼體內(nèi)腔外側(cè)設(shè)置盲孔；電渦流式轉(zhuǎn)速線圈放置在所述的盲孔內(nèi)并與盲孔底部留有間隙，電渦流式轉(zhuǎn)速線圈與泵殼體之間密封固定，所述電渦流式轉(zhuǎn)速線圈位置與誘導(dǎo)輪葉尖相對，通過電渦輪原理獲得誘導(dǎo)輪的轉(zhuǎn)速值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空航天技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種極低溫液氫中、以超高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)的液氫泵的無磁轉(zhuǎn)速測量裝置。

背景技術(shù)

當(dāng)前我國正在逐步實(shí)施月球探索、火星探索甚至月球登陸等重要航天計(jì)劃，以美國為首的傳統(tǒng)航天強(qiáng)國也陸續(xù)啟動了各種空間探索項(xiàng)目。對任何國家而言，現(xiàn)階段最有效、最強(qiáng)大的火箭推進(jìn)仍依靠化學(xué)燃料燃燒產(chǎn)生的能量，液氫/液氧作為比沖最高的燃料，無可替代。渦輪泵作為輸送液氫液氧介質(zhì)的關(guān)鍵組件，是對發(fā)動機(jī)性能和可靠性影響最大的核心技術(shù)之一。

目前廣泛采用的轉(zhuǎn)速測量原理為軸系內(nèi)設(shè)置磁棒，殼體上設(shè)置轉(zhuǎn)速線圈，當(dāng)軸系高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)速線圈切割磁棒產(chǎn)生的磁感線，從而產(chǎn)生正弦分布的電壓值，輸出并處理后即可獲得轉(zhuǎn)速值。

為追求高能量密度指標(biāo)，氫渦輪泵轉(zhuǎn)速不斷提高，上述傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)中軸端必須旋入一個軸端螺釘用于內(nèi)置磁棒，較長的懸臂長度導(dǎo)致軸系高速動特性設(shè)計(jì)日益面臨邊界，難度越來越大。另外，傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)速線圈體積較大，對于“錙銖必較”的航天產(chǎn)品而言不容忽視。

因此，亟待采用更先進(jìn)的測量手段，簡化測量系統(tǒng)，減短軸系懸臂長度，大幅提升高速動特性設(shè)計(jì)的安全裕度，同時(shí)有利于減重。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：本發(fā)明提出一種用于超低溫液氫泵的超高轉(zhuǎn)無磁速測量裝置，是為簡化軸系、解決軸系高速動特性安全裕度不足的問題。

本發(fā)明解決技術(shù)的方案是：一種用于超低溫液氫泵的超高轉(zhuǎn)速測量裝置，包括泵殼體、誘導(dǎo)輪套、誘導(dǎo)輪、電渦流式轉(zhuǎn)速線圈和密封墊；

所述誘導(dǎo)輪通過緊固件直接固定在軸的端部并置于泵殼體內(nèi)腔，誘導(dǎo)輪套固裝在所述的泵殼體內(nèi)腔且不改變誘導(dǎo)輪流場；所述的誘導(dǎo)輪套相對泵殼體內(nèi)腔外側(cè)設(shè)置盲孔；電渦流式轉(zhuǎn)速線圈放置在所述的盲孔內(nèi)并與盲孔底部留有間隙，電渦流式轉(zhuǎn)速線圈與泵殼體之間密封固定，所述電渦流式轉(zhuǎn)速線圈位置與誘導(dǎo)輪葉尖相對，通過電渦輪原理獲得誘導(dǎo)輪的轉(zhuǎn)速值。

進(jìn)一步的，所述的電渦流式轉(zhuǎn)速線圈通過導(dǎo)線纏繞工藝?yán)p繞后采用低溫樹脂固化工藝將導(dǎo)線固定；所述的低溫與液氫泵的工作環(huán)境相對應(yīng)，在低溫-253℃時(shí)仍可保證良好的粘合性。

進(jìn)一步的，所述的導(dǎo)線纏繞工藝為脫骨繞制，無需增加內(nèi)部支承骨架結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，環(huán)氧樹脂中的甲、乙膠按重量比1:1充分混合均勻，在40±5℃下固化4h。

進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)速線圈與盲孔底部間隙范圍0.5～1mm。

進(jìn)一步的，盲孔底部厚度范圍1～1.5mm。

進(jìn)一步的，所述泵殼體上設(shè)置螺紋孔，該螺紋孔的位置與誘導(dǎo)輪上盲孔位置一致，所述螺紋孔上設(shè)置密封圓槽，上述轉(zhuǎn)速線圈與泵殼體通過上述螺紋孔進(jìn)行擰緊聯(lián)接，并通過安裝在所述密封圓槽內(nèi)的密封墊、圈密封刺實(shí)現(xiàn)密封。

一種利用所述裝置的轉(zhuǎn)速測量方法，包括如下步驟：

利用火箭直流電源經(jīng)信號調(diào)理對轉(zhuǎn)速線圈進(jìn)行激勵供電，通過電渦流原理，誘導(dǎo)輪的金屬葉尖周期性掠過轉(zhuǎn)速線圈時(shí)，轉(zhuǎn)速線圈感應(yīng)到電渦流效應(yīng)產(chǎn)生的周期性變化，生成周期信號，輸出并處理后即獲得轉(zhuǎn)速值。

所述測量裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測轉(zhuǎn)速，誘導(dǎo)輪上有2個葉片，若渦輪泵每轉(zhuǎn)一圈得到n個信號，則軸的轉(zhuǎn)速為n/2。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：