一种用于高速液氧涡轮泵的机械式端面密封比压测量装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106932157A(43)申请公布日2017.07.07(21)申请号201710178523.9(22)申请日2017.03.23(71)申请人北京航天动力研究所地址100076北京市丰台区南大红门路1号（北京9200信箱11分箱）(72)发明人吴霖姜绪强褚宝鑫窦唯须村刘洋刘洪杰李铭叶小明于槟凯(74)专利代理机构中国航天科技专利中心11009代理人陈鹏(51)Int.Cl.G01M3/26(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种用于高速液氧涡轮泵的机械式端面密封比压测量装置(57)摘要一种用于高速液氧涡轮泵的机械式端面密封比压测量装置，用于准确测量端面密封比压数据。该装置包括密封静环组件、动环、第一轴套、壳体、轴、充压管嘴、密封垫、第二轴套、压力传感器，该装置克服了原有密封设计时不能准确测量比压数据的问题，能够保持活塞轴受力平衡，提高测量精度，适用于高转速氧涡轮泵机械密封，可以满足各种液体和气体介质，操作简便，加工简单，且能适应发动机工作条件，同时能满足产品试验用的密封端面比压测试，可应用范围较广。CN106932157ACN106932157A权利要求书1/1页1.一种用于高速液氧涡轮泵的机械式端面密封比压测量装置，其特征在于：包括密封静环组件(2)、动环(3)、第一轴套(1)、壳体(4)、轴(5)、充压管嘴(6)、密封垫(7)、第二轴套(8)、压力传感器(9)，其中轴(5)为两段式结构，包括细段的轴体部分与粗段的活塞部分，第一轴套(1)和第二轴套(8)从上部和下部分别套接在所述轴体部分上，第一轴套(1)和第二轴套(8)的连接处通过密封垫(7)与动环(3)固定连接，密封静环组件(2)固定于第一轴套上(1)，动环(3)的上端与密封静环组件(2)紧贴，壳体(4)的上端与密封静环组件(2)固定连接，壳体(4)的下端与活塞部分相连，壳体(4)、密封静环组件(2)、第一轴套(1)、第二轴套(8)及活塞部分共同围成一个密闭的充压腔(10)，充压管嘴(6)固定在壳体(4)外部并与所述充压腔(10)连通，压力传感器(9)位于活塞部分的底端。2.根据权利要求1所述的一种用于高速液氧涡轮泵的机械式端面密封比压测量装置，其特征在于：密封静环组件(2)包括静环壳体(201)，金属膜盒(202)，石墨环(203)，金属膜盒(202)装于静环壳体(201)内，石墨环(203)装于静环壳体(201)下端，其中石墨环(203)下端与动环(3)相连，静环壳体(201)与壳体(4)相连。3.根据权利要求1或2所述的一种用于高速液氧涡轮泵的机械式端面密封比压测量装置，其特征在于：所述活塞部分与壳体(4)为间隙配合。4.根据权利要求1或2所述的一种用于高速液氧涡轮泵的机械式端面密封比压测量装置，其特征在于：所述的活塞部分直径与端面密封静环组件(2)中石墨环(203)的内径一致。5.根据权利要求1或2所述的一种用于高速液氧涡轮泵的机械式端面密封比压测量装置，其特征在于：所述密封静环组件(2)压缩量通过密封垫片(7)进行调节。2CN106932157A说明书1/3页一种用于高速液氧涡轮泵的机械式端面密封比压测量装置技术领域[0001]本发明涉及液体火箭发动机涡轮泵用机械密封应用领域，是一种用于高速液氧涡轮泵的机械式端面密封比压测量装置，主要应用于液氢液氧推进剂的火箭发动机端面密封比压测量试验。背景技术[0002]进入21世纪以来，世界各航天大国纷纷推出了各自的新一代运载火箭，氢氧膨胀循环火箭发动机因其系统简单、可靠性高、性能高、适应性强、可多次启动等优点而在国外新一代运载火箭上面级得到普遍应用。[0003]氢氧涡轮泵是氢氧膨胀循环火箭发动机的核心组件之一，其常采用的密封形式有端面密封、迷宫密封等形式，其中端面密封泄漏量小，但是存在结构复杂、摩擦生热量大、膜盒变形大等缺点。特别是在液氢液氧发动机涡轮泵中，为确保安全工作，氢氧介质需要氦气起隔离氢、氧介质的作用，但是氦气润滑性较差，而且限于发动机工作条件，氦气端面密封工作时无冷却液，在发动机正常试车中常出现氦腔压力升高，发热量较大的现象。[0004]氦密封腔温度和压力升高不仅会造成氦密封的工况严重偏离设计工况，造成密封性能改变，同时还存在一定的安全隐患，温度过高会造成氦密封石墨环与静环座过盈量不足，使石墨环从静环座中脱出断裂，动环涂层产生严重磨损甚至热裂现象，压力过高会造成膜盒应力过大，产生变形甚至破裂，均会导致氦密封失效，无法起到隔绝氢氧介质的作用，影响氧涡轮泵工作可靠性，并且会造成氦气用量过大，发动机控制气不足，阀门无法动作导致发动机无法关机或二次起动。[0005]目前氦密封比压计算均是采用理论公式计算不充