[发明专利]一种火箭涡轮泵浮动环密封测试试验台

说明书

火箭涡轮泵浮动环密封的试验台，它涉及一种试验台。本发明解决了现有涡轮泵转子在运行过程中易发生流激振动失稳现象，导致转子振动增大，在涡轮泵富氧条件下，极易产生富氧燃烧，火箭发动机存在稳定性和可靠性低的问题。试验台本体的两端均设置有定位环和腔体迷宫密封，定位环的外环面及侧端面与前腔体或后腔体高精度配合，定位环与试验台本体通过腔体迷宫密封进行密封，前腔体和后腔体的内侧均设置有台肩，前腔体和后腔体的台肩与中腔体构成浮动环工作的高压腔室，浮动环被限制在高压腔室内，前腔体和后腔体上均加工有孔道，所述孔道均与浮动环的通道连通，浮动环和轴承座上均安装有电涡流位移传感器。本发明用于火箭涡轮泵浮动环密封试验。

技术领域

本发明涉及一种密封测试试验台，具体涉及一种用于火箭涡轮泵浮动环密封测试的试验台，属于航天技术领域。

背景技术

在现代的工业装置系统中，由于流体机械的广泛的使用，密封起到至关重要的作用。密封问题的设计研究在科学和技术领域有着非常重要的意义，对于航空航天发动机等旋转机械的设计尤为重要。

液体火箭发动机的涡轮泵装置向喷射引擎的燃烧室提供低温氧化剂和燃料，其设计中一个关键技术就是隔离低温燃料，所以密封措施关系到火箭发动机的工作效率和可靠性。在火箭涡轮泵内高转速、高压差、超低温和超高温的严苛环境下，各类接触式密封技术如刷式密封、柔性片密封等难以满足苛刻的环境要求。对于液体火箭发动机的核心部件-液氢涡轮泵来说，迷宫密封是涡轮泵所使用的最为广泛的密封形式。转子在运行过程中，因自身的不平衡质量造成的轴系涡动使密封处于偏心状态，此时密封内部存在不均匀压力分布。这种不均匀的压力分布，当变化的频率与轴系模态频率接近时，极易发生流激振动失稳现象，导致转子振动增大，在涡轮泵富氧条件下，极易产生富氧燃烧，降低火箭发动机的稳定性和可靠性。为了保证可靠性，液氧涡轮泵中固定间隙密封的间隙量一般远大于常规设计标准，成为限制涡轮泵效率提高的瓶颈。由于浮动环间隙密封的间隙高度可远远小于固定式间隙密封，显著降低工质的泄露量，提高旋转机械的效率，而且浮动环密封具有大直接阻尼和小的交叉耦合刚度系数，故其为抗振动高性能涡轮机械的首选设备。

低泄漏和高阻尼性能的旋转密封技术是进一步提高透平机械能量转换效率和运行稳定性最有效和最经济的关键革新技术。因此，对浮动环密封的泄漏特性和动力学特性的研究有着显著的意义和价值。

发明内容

本发明为解决现有的涡轮泵转子在运行过程中易发生流激振动失稳现象，导致转子振动增大，在涡轮泵富氧条件下，极易产生富氧燃烧，火箭发动机存在稳定性和可靠性低的问题，进而提供一种火箭涡轮泵浮动环密封测试试验台。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

本发明的火箭涡轮泵浮动环密封测试试验台包括试验基础平台1、伺服电机2、变速齿轮箱3、转子4、试验台本体、T型槽导轨6、两个轴承座5、两个定位环13和多个电涡流位移传感器7；两个T型槽导轨6沿试验基础平台1的长度方向依次设置，伺服电机2和变速齿轮箱3依次设置在T型槽导轨6上，转子4通过两个轴承座5安装在T型槽导轨6上，伺服电机2的输出轴通过变速齿轮箱3、联轴器与转子4连接；其特征在于：试验台本体包括前腔体8、中腔体9、后腔体10和两个腔体迷宫密封，试验台本体的两端均设置有定位环13和腔体迷宫密封，定位环13的内环面与转子4高精度配合，定位环13的外环面及侧端面与前腔体8或后腔体10高精度配合，定位环13与试验台本体通过腔体迷宫密封进行密封，前腔体8、中腔体9和后腔体10依次套装在转子4上，前腔体8、中腔体9和后腔体10之间密封连接，前腔体8和后腔体10的内侧均设置有台肩，前腔体8和后腔体10的台肩与中腔体9构成浮动环工作的高压腔室，浮动环被限制在高压腔室内，前腔体8和后腔体10上均加工有孔道，所述孔道均与浮动环的通道连通，浮动环和轴承座5上均安装有电涡流位移传感器7。

在一个实施方案中，前腔体8、中腔体9和后腔体10三者之间通过多根贯穿螺栓固定连接为一体，相邻两个腔体之间通过密封端面垫环密封。