[发明专利]一种大压差、高转速浮动环密封测试试验台

说明书

一种大压差、高转速浮动环密封测试试验台，它涉及航空航天领域。本发明解决了现有的火箭涡轮泵浮动环密封测试试验台采用供水泵直接给高压腔室增压，存在增压能力有限，无法满足大压差、高转速浮动环密封测试的问题。本发明的转子右端面中心沿轴向加工有深度至轮盘中心位置的空心供水孔，所述空心供水孔右端与承压水箱连通，所述轮盘内部沿圆周方向均匀加工有多个与空心供水孔相切的甩水孔，轮盘外缘面沿圆周方向加工有与甩水孔一一对应的多个平衡孔，每个甩水孔两端分别与对应的空心供水孔和平衡孔相连通，左集水腔体和右集水腔体通过水循环系统与承压水箱进行工作介质循环。本发明用于给浮动环测试提供所需的试验环境。

技术领域

本发明涉及航空航天领域，主要涉及液体火箭发动机涡轮泵的密封与动态响应测试设备，具体为一种大压差、高转速浮动环密封测试试验台。

背景技术

在现代的航天工业部门的过程装备中，由于机械设备运行条件苛刻，密封占据至关重要的地位。密封技术不仅因其产品性能的好坏直接影响流体机械的正常运行，而将其视为综合性工程学范畴，对提高机器的整体密封水平有其特殊意义，对于航空航天领域的旋转机械尤为重要。

液体火箭发动机涡轮是将氧化剂和燃料通过涡轮泵增压后推入燃烧室，而间隙密封是控制涡轮泵泄漏的关键部件，直接关系到液体火箭发动机的工作效率和运行稳定性。在液体火箭发动机涡轮泵内高转速、大压差、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、柔性片密封难以满足工作要求。由于加工误差、动力弯曲和热变形等客观因素的存在，转子的振动往往会造成转子表面与固定式间隙密封壁面发生碰摩，导致密封失效。在液氧液体火箭发动机涡轮泵内富氧环境下，转子与静子部件发生碰摩极易引起金属的富氧燃烧，降低液体火箭发动机的可靠性。浮动间隙密封是一种可相对转子运动的间隙密封元件，具有相对转子自动定中心的功能，其间隙高度可远远小于固定式间隙密封，显著降低工作介质的泄漏。且间隙密封流体可以给转子系统提供一定的刚度和阻尼，可以提高涡轮泵转子系统的稳定性。

浮动环具有结构简单、密封可靠、安装容易、适应苛刻环境等一系列优点，近些年来被广泛应用到航天领域的液体火箭发动机中。而高密封效率和高运行稳定性的浮动间隙密封技术是进一步提高液体火箭发动机运行可靠性有效和最经济的关键技术。目前，浮动间隙密封已有较为系统的理论方法和仿真基础，但是高转速、大压差下浮动间隙密封泄漏量、浮动环结构的动态响应及运行稳定性技术还需要在试验方面进一步研究。

公开号为CN111636981A、公开日为2020年9月8日的中国发明专利公开了一种火箭涡轮泵浮动环密封测试试验台。该浮动环密封测试试验台通过在构成浮动环工作的高压腔室的前腔体和后腔体上加工与浮动环的通道连通的孔道，再采用供水泵通过所述孔道直接给高压腔室增压，该增压方式导致高压腔室内压力值直接由供水泵的增压值决定，由于供水泵的增压能力有限，导致供水泵所能够提供的压力最大值相对较小，可为浮动环测试提供1.5-2.5MPa密封压差，无法满足大压差、高转速浮动环密封测试。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的火箭涡轮泵浮动环密封测试试验台采用供水泵直接给高压腔室增压，存在增压能力有限，无法满足大压差、高转速浮动环密封测试的问题，进而提供一种大压差、高转速浮动环密封测试试验台。

本发明的技术方案是：