本發(fā)明涉及一種渦輪泵轉(zhuǎn)速測量地面試驗裝置，特別涉及一種液體火箭發(fā)動機渦輪泵轉(zhuǎn)速測量地面試驗裝置，屬于轉(zhuǎn)速測量。

背景技術(shù)：

1、在液體火箭發(fā)動機中，渦輪泵作為推進劑供給系統(tǒng)的核心組件，其轉(zhuǎn)速是表征發(fā)動機性能和工作穩(wěn)定性的重要參數(shù)，無論地面試驗還是飛行遙測均需要對渦輪泵轉(zhuǎn)速進行準(zhǔn)確測量。

2、由于轉(zhuǎn)速傳感器及磁性材料產(chǎn)品的實際性能散差，可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)速測量信號不穩(wěn)定，因此在研制過程中必須搭建試驗裝置進行傳感器輸出信號測試，以獲得輸出幅值、波形曲線等特征。

3、現(xiàn)行轉(zhuǎn)速測量結(jié)構(gòu)的地面驗證試驗一般采用電機驅(qū)動的方式，轉(zhuǎn)速傳感器通過螺紋連接安裝在工裝夾具上，磁棒安裝在工裝內(nèi)，并通過鎖緊結(jié)構(gòu)鎖緊，防止磁棒在轉(zhuǎn)動過程中甩出。磁棒固定工裝通過螺紋與試驗工裝軸連接。試驗時，將轉(zhuǎn)速傳感器與示波器或毫伏表相連，用電機帶動工裝軸和磁棒固定工裝一起轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速傳感器內(nèi)線圈切割磁棒轉(zhuǎn)動形成的磁感線輸出信號波形，波形被測量終端識別轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)速信號輸出顯示。

4、現(xiàn)有技術(shù)存在以下問題：

5、1)通常情況下，轉(zhuǎn)速測量地面試驗采用機床的電機帶動，這類電機轉(zhuǎn)速較低，一般為500～3000r/min，而渦輪泵的工作轉(zhuǎn)速高達10000～60000r/min，傳統(tǒng)試驗裝置不能得到轉(zhuǎn)速測量結(jié)構(gòu)在渦輪泵工作轉(zhuǎn)速下的輸出信號，無法有效驗證其實際功能；

6、2)使用高速電機進行測速時，需要利用增速箱將轉(zhuǎn)速提高到較高的水平，但增速箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴，生產(chǎn)周期慢，且需要經(jīng)常維護，不利于轉(zhuǎn)速測量結(jié)構(gòu)的研制。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種渦輪泵轉(zhuǎn)速測量地面試驗裝置，實現(xiàn)對發(fā)動機渦輪泵轉(zhuǎn)速測量結(jié)構(gòu)的功能驗證。

2、本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

3、本發(fā)明公開了一種渦輪泵轉(zhuǎn)速測量地面試驗裝置，包括：渦輪盤、轉(zhuǎn)速傳感器、被測結(jié)構(gòu)、壓緊螺母、殼體、軸、支板、軸承；其中，

4、渦輪盤安裝在軸上，由被測結(jié)構(gòu)和壓緊螺母固定，渦輪盤與軸通過花鍵傳遞扭矩；

5、軸由軸承支撐在殼體中，被測結(jié)構(gòu)安裝在軸上靠近渦輪盤的一端；

6、轉(zhuǎn)速傳感器通過支板安裝在殼體上；

7、磁棒鑲嵌在被測結(jié)構(gòu)上；

8、轉(zhuǎn)速傳感器與磁棒的中心線對齊；

9、轉(zhuǎn)速傳感器與被測結(jié)構(gòu)組成轉(zhuǎn)速測量結(jié)構(gòu)；

10、渦輪殼體靠近渦輪盤進氣端設(shè)置噴嘴；

11、試驗時，將高壓氣體通入渦輪殼體的噴嘴，驅(qū)動渦輪盤旋轉(zhuǎn)，磁棒在渦輪盤的帶動下高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生變化的磁場，激發(fā)轉(zhuǎn)速傳感器輸出電信號，通過調(diào)節(jié)高壓氣體的壓力及流量，控制渦輪盤的轉(zhuǎn)速，從而得到不同轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)速傳感器的輸出信號，對轉(zhuǎn)速傳感器的輸出信號幅值及波形進行檢測，實現(xiàn)發(fā)動機渦輪泵轉(zhuǎn)速測量結(jié)構(gòu)的功能驗證。

12、進一步地，在上述裝置中，所述殼體，包括渦輪殼體、試驗器殼體、前蓋板和密封墊；其中，渦輪殼體和試驗器殼體連接，前蓋板與試驗器殼體的端部連接，通過密封墊形成密閉腔體；前蓋板上設(shè)置進水口，試驗器殼體靠近渦輪殼體的一端設(shè)置出水口；從進水口不斷注入冷卻水，對軸承進行冷卻，冷卻后的水由出水口排出。

13、進一步地，在上述裝置中，還包括：迷宮下襯套和迷宮環(huán)；其中，迷宮環(huán)安裝在渦輪殼體上靠近試驗器殼體的一側(cè)；迷宮下襯套安裝在迷宮環(huán)與軸之間。

14、進一步地，在上述裝置中，所述軸承，包括止推軸承和徑向軸承；其中，止推軸承位于軸與試驗器殼體之間，靠近前蓋板一端；徑向軸承位于軸與試驗器殼體之間，靠近渦輪殼體一端。

15、進一步地，在上述裝置中，所述止推軸承和徑向軸承通過冷水進行冷卻，冷卻水由前蓋板進水口a進入，冷卻軸承后從試驗器殼體的出水口b流出。

16、進一步地，在上述裝置中，所述迷宮環(huán)與迷宮下襯套留有間隙l，迷宮環(huán)在軸旋轉(zhuǎn)時對流動液體進行間隙密封，防止大量流動液體進入由渦輪盤和渦輪殼體形成的渦輪腔中；其中，l＝0.1mm～0.2mm。

17、進一步地，在上述裝置中，通過調(diào)整迷宮下襯套的長度，調(diào)整渦輪盤與渦輪殼體的軸向間隙m1＝1～2mm，同時通過渦輪殼體的內(nèi)徑保證渦輪盤徑向間隙m2＝1～2mm。

18、進一步地，在上述裝置中，通過選擇不同規(guī)格的支板，調(diào)整轉(zhuǎn)速傳感器端面與磁棒的距離，以驗證不同距離下轉(zhuǎn)速傳感器的信號輸出能力；通過更換不同被測結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)各類型轉(zhuǎn)速測量結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)速測量試驗。

19、進一步地，在上述裝置中，所述渦輪盤采用無磁性材料。

20、進一步地，在上述裝置中，所述軸為空心軸。

21、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的有益效果在于：

22、(1)本發(fā)明采用了渦輪驅(qū)動的方案，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)速測量結(jié)構(gòu)在高轉(zhuǎn)速下的測量特性試驗的技術(shù)效果，解決了使用電機進行驅(qū)動而無法達到渦輪泵較高工作轉(zhuǎn)速，從而無法獲得高轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)速測量結(jié)構(gòu)特性的技術(shù)問題；

23、(2)本發(fā)明采用了渦輪驅(qū)動的方案，實現(xiàn)了特殊尺寸轉(zhuǎn)速測量結(jié)構(gòu)的測量特性試驗的技術(shù)效果，解決了因結(jié)構(gòu)尺寸限制而無法利用電機驅(qū)動進行測試的技術(shù)問題；

24、(3)本發(fā)明采用了渦輪驅(qū)動的方案，實現(xiàn)了低成本進行轉(zhuǎn)速測量結(jié)構(gòu)在高轉(zhuǎn)速下的測量特性試驗的技術(shù)效果，解決了使用高速電機進行測試成本較高的問題。

技術(shù)特征：

1.一種渦輪泵轉(zhuǎn)速測量地面試驗裝置，其特征在于，包括：渦輪盤(1)、轉(zhuǎn)速傳感器(3)、被測結(jié)構(gòu)(4)、壓緊螺母(10)、殼體、軸(14)、支板(18)、軸承；其中，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種渦輪泵轉(zhuǎn)速測量地面試驗裝置，其特征在于：所述殼體，包括渦輪殼體(2)、試驗器殼體(6)、前蓋板(7)、軸承間長套(8)和密封墊(13)；其中，渦輪殼體(2)和試驗器殼體(6)同軸連接，前蓋板(7)與試驗器殼體(6)的端部連接，通過密封墊(13)形成密閉腔體；前蓋板(7)上設(shè)置進水口，試驗器殼體(6)靠近渦輪殼體(2)的一端設(shè)置出水口；從進水口不斷注入冷卻水，對軸承進行冷卻，冷卻后的水由出水口排除。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種渦輪泵轉(zhuǎn)速測量地面試驗裝置，其特征在于，還包括：迷宮下襯套(15)和迷宮環(huán)(9)；其中，迷宮環(huán)(9)安裝在渦輪殼體(2)上靠近試驗器殼體(6)的一側(cè)；迷宮下襯套(15)安裝對應(yīng)位置的軸(14)上。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種渦輪泵轉(zhuǎn)速測量地面試驗裝置，其特征在于：所述軸承，包括止推軸承(17)和徑向軸承(16)；其中，止推軸承(17)位于軸(14)與試驗器殼體(6)之間，靠近前蓋板(7)一端；徑向軸承(16)位于軸(14)與試驗器殼體(6)之間，靠近渦輪殼體(2)一端。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種渦輪泵轉(zhuǎn)速測量地面試驗裝置，其特征在于：所述止推軸承(17)和徑向軸承(16)通過冷水進行冷卻，冷卻水由前蓋板(7)進水口a進入，冷卻軸承后從試驗器殼體(6)的出水口b流出。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種渦輪泵轉(zhuǎn)速測量地面試驗裝置，其特征在于：所述迷宮環(huán)(9)與迷宮下襯套(15)留有間隙l，迷宮環(huán)(9)在軸(14)旋轉(zhuǎn)時對流動液體進行間隙密封，防止大量流動液體進入由渦輪盤(1)和渦輪殼體(2)形成的渦輪腔中；其中，l＝0.1mm～0.2mm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種渦輪泵轉(zhuǎn)速測量地面試驗裝置，其特征在于：通過調(diào)整迷宮下襯套(15)的長度，調(diào)整渦輪盤(1)與渦輪殼體(2)的軸向間隙m1＝1～2mm，徑向間隙m2＝1～2mm。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種渦輪泵轉(zhuǎn)速測量地面試驗裝置，其特征在于：在渦輪盤(1)和被測結(jié)構(gòu)(4)之間安裝調(diào)整墊(12)，通過改變調(diào)整墊(12)的厚度，保證磁棒(5)和轉(zhuǎn)速傳感器(3)的軸線對齊。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種渦輪泵轉(zhuǎn)速測量地面試驗裝置，其特征在于：通過選擇不同規(guī)格的支板(18)，調(diào)整轉(zhuǎn)速傳感器(3)端面與磁棒(5)的徑向距離，以驗證不同距離下轉(zhuǎn)速傳感器(3)的信號輸出能力；通過更換不同被測結(jié)構(gòu)(4)，實現(xiàn)各類型轉(zhuǎn)速測量結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)速測量試驗。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種渦輪泵轉(zhuǎn)速測量地面試驗裝置，其特征在于：所述渦輪盤(1)采用無磁性材料；所述軸(14)為空心軸。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種渦輪泵轉(zhuǎn)速測量地面試驗裝置，包括：渦輪盤、轉(zhuǎn)速傳感器、被測結(jié)構(gòu)、壓緊螺母、殼體、軸、支板、軸承；其中，試驗時，將高壓氣體通入渦輪殼體的噴嘴，帶動渦輪盤旋轉(zhuǎn)，磁棒在渦輪盤的帶動下高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生變化的磁場，激發(fā)轉(zhuǎn)速傳感器輸出電信號，通過調(diào)節(jié)高壓氣體流經(jīng)噴嘴的壓力及流量，控制渦輪盤的轉(zhuǎn)速，從而得到不同轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)速傳感器的輸出信號及波形，對轉(zhuǎn)速傳感器的輸出信號及波形進行檢測，實現(xiàn)對轉(zhuǎn)速傳感器發(fā)動機渦輪泵轉(zhuǎn)速測量結(jié)構(gòu)的功能驗證。

技術(shù)研發(fā)人員：安近懷遠,徐楠,葉樹波,尉星航,董飛揚,王海波,付瑜
受保護的技術(shù)使用者：西安航天動力研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10