[发明专利]一种液体火箭发动机涡轮泵用低温高速端面密封试验装置

说明书

一种液体火箭发动机涡轮泵用低温高速端面密封试验装置，应用于液氢液氧推进剂的火箭发动机端面密封组件的抽检试验、跑合试验及研究性试验中，将端面密封组件产品(发动机静环组件和发动机动环)装配到本发明试验装置中，模拟发动机涡轮泵的工作环境，考核密封组件产品的密封性能和结构合理性，并且可以定量的检测密封组件产品的密封性能。本发明试验装置在低温环境下不收缩变形，高速下运行稳定，为改进端面密封组件产品设计中出现的各种问题提供重要依据。

技术领域

本发明涉及一种液体火箭发动机涡轮泵用低温高速端面密封试验装置，应用于液氢液氧推进剂的火箭发动机端面密封组件的抽检试验、跑合试验及研究性试验，属于液体火箭发动机涡轮泵用端面密封应用领域。

背景技术

涡轮泵是液体火箭发动机的重要组件，端面密封又是涡轮泵中的关键件，端面密封的可靠性是发动机可靠性的基础。低温高转速条件下，端面密封的密封性能与压力、转速、静环膜盒刚度以及静环压缩量等因素有关。端面密封试验装置是模拟发动机涡轮泵的工作环境：包括压力、温度和流量来测试端面密封的密封性能和结构合理性。试验装置需要在低温高速状态下具有良好的性能，结构稳定，在低温环境下不收缩变形，设计时也需考虑系统稳定性及阶梯主轴临界转速避开工作转速等问题。目前还没有适用于低温高转速条件下的端面密封试验装置。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种液体火箭发动机涡轮泵用低温高速端面密封试验装置。

本发明的技术解决方案是：一种液体火箭发动机涡轮泵用低温高速端面密封试验装置，包括阶梯主轴、壳体、前轴承、后轴承、前轴承压盖、后轴承压盖、锁紧螺帽、前端盖和后端盖；

阶梯主轴位于壳体内，通过前轴承和后轴承支撑；前轴承通过前轴承压盖固紧在壳体上，后轴承通过后轴承压盖固紧在壳体上；发动机动环以间隙配合方式安装于阶梯主轴前端；发动机静环组件穿过阶梯主轴，固紧在壳体上，发动机静环组件与前轴承压盖之间形成试验腔；壳体上加工有三个与试验腔连通的通孔，其中位于壳体最下方的通孔作为介质入口，另外两个分别用于测量试验腔的压力和温度；前端盖固紧在壳体前端，前端盖和发动机静环组件之间形成泄漏腔，前端盖上加工有三个与泄漏腔连通的通孔，分别用于测量泄漏腔的压力、温度和泄漏量；后端盖固紧在壳体后端，前轴承和后端盖之间形成轴承腔，壳体后端最上方加工有与轴承腔连通的介质出口；阶梯主轴穿出后端盖，与外部增速箱连接。

还包括密封叶轮，所述密封叶轮安装在阶梯主轴上，用于实现后端盖和阶梯主轴之间的动密封。

还包括第二轴套，所述第二轴套安装在阶梯主轴上，位于后轴承和密封叶轮之间；

第二轴套和密封叶轮之间设置有调整垫，用于调整密封叶轮和后端盖之间的间隙。

所述后端盖上加工有圆形凹槽，凹槽内安装有两个密封皮碗，两个密封皮碗之间有隔垫，两个密封皮碗通过皮碗压盖固定在后端盖上，用于实现后端盖和阶梯主轴之间的静密封。

还包括第一轴套，所述第一轴套安装在阶梯主轴上，且位于前轴承和发动机动环之间。

还包括锁紧螺帽，所述锁紧螺帽与阶梯主轴螺纹连接，用于将发动机动环固紧在阶梯主轴上。

所述发动机静环组件和壳体之间、前端盖和壳体之间、后端盖和壳体之间、锁紧螺帽和发动机动环之间均设置有密封垫。

所述密封垫材料为铝，在机械加工后进行退火处理。

后轴承和后轴承压盖之间设置有钢垫，用于对前轴承和后轴承施加预紧力。

所述阶梯主轴为刚性轴，同时进行低速动平衡去重。

所述试验装置各组成部件在精加工之前，在液氮中冷处理。