一种液体火箭发动机涡轮泵用高速氦气端面密封试验装置制造方法及图纸

技术编号:30074086 阅读:41 留言:0更新日期:2021-09-18 08:28
本发明专利技术涉及一种液体火箭发动机涡轮泵用高速氦气端面密封试验装置,包括壳体、主轴、前轴承、后轴承、前轴承压盖、前轴封、前轴封压盖;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;主轴前端安装有轴套和动环,轴套位于前轴承、调整轴套和动环之间;前锁紧螺帽与主轴前端连接,用于将动环垫片、动环、调整轴套和轴套固定在主轴上;静环组件穿过轴套和主轴,固紧在壳体上,静环组件与前端盖之间形成密封腔;前端盖固紧在壳体上,前端盖和壳体之间设置有密封垫。本发明专利技术既可以用工艺动环验证静环组件的密封性能,也可用工艺静环考核动环的结构合理性。可用工艺静环考核动环的结构合理性。可用工艺静环考核动环的结构合理性。

【技术实现步骤摘要】
一种液体火箭发动机涡轮泵用高速氦气端面密封试验装置


[0001]本专利技术涉及一种液体火箭发动机涡轮泵用高速氦气端面密封试验装置,应用于液氢液氧推进剂火箭发动机氦气端面密封组件的抽检、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试验技术应用领域。

技术介绍

[0002]涡轮泵是液体火箭发动机的核心动力组件,也是整个发动机中最复杂的组件。端面密封是涡轮泵中隔离不同工作介质的关键组件,对涡轮泵安全工作和功能实现至关重要;端面密封的可靠性是发动机可靠性的基础。
[0003]氦气端面密封是用来隔离涡轮泵中液氧与液氢的接触,防止氢氧接触后产生爆炸。高转速条件下,氦气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。
[0004]氦气端面密封试验装置是模拟发动机涡轮泵的工作环境,包括工作介质、工作转速、密封腔压力以及泄漏量来判断端面密封产品的密封性能和结构合理性。试验装置需要在高速状态下具有良好的结构性能和密封性能,设计时也需考虑试验装置的可靠性和稳定性问题。目前还没有适用于高转速条件下的氦气端面密封试验装置。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提出一种液体火箭发动机涡轮泵用高速氦气端面密封试验装置,实现高转速条件下的氦气端面密封。
[0006]本专利技术解决技术的方案是:
[0007]一种液体火箭发动机涡轮泵用高速氦气端面密封试验装置,包括壳体、主轴、前轴承、后轴承、前轴承压盖、前轴封、前轴封压盖、静环组件、轴套、调整轴套、动环、前锁紧螺帽、前端盖、后轴承压盖、隔环、调整垫片、调整轴套、后锁紧螺帽、后轴封、后轴封压盖和后端盖;
[0008]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;
[0009]主轴前端安装有轴套和动环,轴套位于前轴承、调整轴套和动环之间;前锁紧螺帽与主轴前端连接,用于将动环垫片、动环、调整轴套和轴套固定在主轴上;
[0010]静环组件穿过轴套和主轴,固紧在壳体上,静环组件与前端盖之间形成密封腔;
[0011]前端盖固紧在壳体上,前端盖和壳体之间设置有密封垫;
[0012]前轴封压盖和静环组件之间形成泄出腔;
[0013]前轴承压盖固紧在壳体上;
[0014]后轴承通过后轴承压盖固紧在壳体上;后轴承和后轴承压盖之间设置有不同厚度的调整垫片,用于施加前轴承和后轴承的轴向装配预紧力,消除轴承的轴向游隙;
[0015]主轴后端安装有后锁紧螺帽,后锁紧螺帽位于后轴承和后端盖之间,用于将后轴
承内圈固紧在主轴上;
[0016]后端盖固紧在壳体上,后端盖和壳体之间设置有密封垫;前油封压盖和后端盖之间形成轴承腔,壳体前端靠近前轴承的位置加工有一个与轴承腔相通的冷却液进口,壳体后端靠近后轴承的最上方加工有与轴承腔连通的冷却液出口;主轴穿出后端盖,与外部动力驱动装置的输出轴联接。
[0017]进一步的,前端盖固紧在壳体上,前端盖和壳体之间设置有密封垫。
[0018]进一步的,试验装置包括密封腔、泄出腔和轴承腔,静环组件和动环构成密封组件,密封组件与前端盖形成密封腔;静环组件、壳体与前轴承压盖形成泄出腔;前轴承压盖和后端盖形成轴承腔。
[0019]进一步的,密封腔的前端盖设置密封垫片进行密封腔的密封。
[0020]进一步的,轴承腔前端通过O型圈和前轴封组合密封,后端通过后轴封进行密封。
[0021]进一步的,密封腔设置进介质口、压力测量接口和温度测量接口。
[0022]进一步的,轴承腔设置冷却液进口和出口。
[0023]进一步的,泄出腔设置气体泄出口和液体泄出口。
[0024]进一步的,前锁紧螺帽和动环之间设置有动环垫片。
[0025]进一步的,静环组件和壳体之间设置有静环垫片,既用于调整静环组件的压缩量,又实现密封。
[0026]进一步的,与密封腔相通的前端盖上加工有三个通孔,一个通孔作为介质入口安装有流量计测量入口流量,另外两个分别用于测量密封腔的压力和密封腔温度。
[0027]进一步的,在壳体上与泄出腔相通的位置加工有三个通孔,分别用于测量泄漏腔的压力、气体泄出口和液体泄出口。
[0028]进一步的,隔环为前轴封安装的端面,隔环上设计有安装O型圈槽。
[0029]进一步的,在后端盖上加工有环形凹槽,环形凹槽内安装有后轴封,通过后轴封后盖固定在后端盖上。
[0030]本专利技术与现有技术相比的有益效果是:
[0031](1)本专利技术试验装置功能性强,在高速状态下性能良好,可进行氦端面静环运转试验、动环抽检试验,既可以用工艺动环验证静环组件的密封性能,也可用工艺静环考核动环的结构合理性;
[0032](2)本专利技术试验装置将主轴设计为刚性轴,使其工作转速避开了一阶临界转速,保证了足够的刚度和稳定性;
[0033](3)本专利技术前端盖设计成凸字形形状,可以减少壳体的长度和重量;并采用3个焊接接管嘴设计,减轻了端盖厚度和重量;
[0034](4)本专利技术高转速下工艺密封采用轴封和O形圈组合使用保证冷却介质不泄漏,降低试验成本;
[0035](5)本专利技术试验装置在介质进口设置流量计,采用介质进入多少等于密封组件泄漏量即是多少的原理,测量的泄漏量准确可靠;
[0036](6)本专利技术在装配静环组件时,对于固紧用螺栓加工有专用工装,拧紧力矩是一固定值,保证静环组件装配的力矩为固定值;在装配发动机动环时,采用前锁紧螺帽固紧动环,锁紧螺帽拧紧力矩是一固定值,既要保证动环被压紧,还要保证动环平面不变形;
[0037](7)本专利技术试验装置同轴精度高,结构合理,装配方便。对于主轴、壳体及装配在主轴上的零件的关键配合面均要求加工精度为0.8级,形位公差要求小于0.02mm,从而确保了试验装置的主轴与试验台驱动轴的同轴度精度。
[0038](8)本专利技术设计的一种液体火箭发动机氧涡轮泵用氦气端面密封试验装置,加工精度高,结构合理,在高速状态下装置稳定性强,目前已经投入使用并完成了多批次氦气端面密封跑合试验、抽检试验和研究性试验,使用效果良好。
附图说明
[0039]图1为本专利技术装配图。
具体实施方式
[0040]下面结合实施例对本专利技术作进一步阐述。
[0041]为了进行液体火箭发动机涡轮泵用高速氦气端面密封跑合试验、抽检试验和研究性试验,检测静环组件和动环之间的密封性能,本专利技术设计了一种试验装置,该装置首先要求机械精度高,静环组件压缩量可以调节,工艺密封性能良好,并且工作转速、密封腔压力、密封腔温度满足技术条件要求。
[0042]按照技术要求的压缩量及装配程序将氦气端面密封产品(静环组件和动环)装配到本专利技术试验装置中,然后进行常温气密性检查,合格后将试验装置安装到试验台架上,连接好介质管路及冷却润滑系统后,安装测量测试设备。按照技术条件给密封腔额定的工作压力的介质本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液体火箭发动机涡轮泵用高速氦气端面密封试验装置,其特征在于,包括壳体(1)、主轴(4)、前轴承(11)、后轴承(12)、前轴承压盖(10)、前轴封(3)、前轴封压盖(2)、静环组件(20)、轴套(21)、调整轴套(23)、动环(22)、前锁紧螺帽(13)、前端盖(14)、后轴承压盖(5)、隔环(19)、调整垫片(17)、调整轴套(23)、后锁紧螺帽(7)、后轴封(9)、后轴封压盖(8)和后端盖(6);主轴(4)位于壳体(1)内,通过前轴承(11)和后轴承(12)支撑;前轴承(11)通过前轴承压盖(10)固紧在壳体(1)上;主轴(4)前端安装有轴套(21)和动环(22),轴套(21)位于前轴承(11)、调整轴套(23)和动环(22)之间;前锁紧螺帽(13)与主轴(4)前端连接,用于将动环垫片(24)、动环(22)、调整轴套(23)和轴套(21)固定在主轴(4)上;静环组件(20)穿过轴套(21)和主轴(4),固紧在壳体(1)上,静环组件(20)与前端盖(14)之间形成密封腔;前轴封压盖(2)和静环组件(20)之间形成泄出腔;前轴承压盖(10)固紧在壳体(1)上;后轴承(12)通过后轴承压盖(5)固紧在壳体(1)上;后轴承(12)和后轴承压盖(5)之间设置有不同厚度的调整垫片(17),用于施加前轴承(11)和后轴承(12)的轴向装配预紧力,消除轴承的轴向游隙;主轴(4)后端安装有后锁紧螺帽(7),后锁紧螺帽(7)位于后轴承(12)和后端盖(6)之间,用于将后轴承(12)内圈固紧在主轴(4)上;后端盖(6)固紧在壳体(1)上,后端盖(6)和壳体(1)之间设置有密封垫(16);前油封压盖(2)和后端盖(6)之间形成轴承腔,壳体(1)前端靠近前轴承(11)的位置加工有一个与轴承腔相通的冷却液进口,壳体(1)后端靠近后轴承(12)的最上方加工有与轴承腔连通的冷却液出口;主轴(4)穿出后端盖(6),与外部动力驱动装置的输出轴联接。2.根据权利要求1所述的一种液体火箭发动机涡轮泵用高速氦气端面密封试验装置,其特征在于,前端盖(14)固紧在壳体(1)上,前端盖(14)和壳体(1)之间设置有密封垫(15)。3.根据权利要求1所述的一种液体火箭发动机涡轮泵用高速氦气端面密封试验装置,其特征在于,试验装置包括密封腔、泄出腔和轴承腔,静环组件(2...

【专利技术属性】
技术研发人员:董丽双何伟锋王洪福张栋孟博丁刘国龙刘妺
申请(专利权)人:北京航天动力研究所
类型:发明
国别省市:

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