[发明专利]一种用于超低温液氢泵的超高转速测量装置及方法

说明书

本发明涉及一种用于超低温液氢泵的超高转速测量装置及方法，装置包括泵壳体、诱导轮套、诱导轮、电涡流式转速线圈和密封垫；所述诱导轮通过紧固件直接固定在轴的端部并置于泵壳体内腔，诱导轮套固装在所述的泵壳体内腔且不改变诱导轮流场；所述的诱导轮套相对泵壳体内腔外侧设置盲孔；电涡流式转速线圈放置在所述的盲孔内并与盲孔底部留有间隙，电涡流式转速线圈与泵壳体之间密封固定，所述电涡流式转速线圈位置与诱导轮叶尖相对，通过电涡轮原理获得诱导轮的转速值。

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，尤其涉及一种极低温液氢中、以超高转速运转的液氢泵的无磁转速测量装置。

背景技术

当前我国正在逐步实施月球探索、火星探索甚至月球登陆等重要航天计划，以美国为首的传统航天强国也陆续启动了各种空间探索项目。对任何国家而言，现阶段最有效、最强大的火箭推进仍依靠化学燃料燃烧产生的能量，液氢/液氧作为比冲最高的燃料，无可替代。涡轮泵作为输送液氢液氧介质的关键组件，是对发动机性能和可靠性影响最大的核心技术之一。

目前广泛采用的转速测量原理为轴系内设置磁棒，壳体上设置转速线圈，当轴系高速旋转时，转速线圈切割磁棒产生的磁感线，从而产生正弦分布的电压值，输出并处理后即可获得转速值。

为追求高能量密度指标，氢涡轮泵转速不断提高，上述传统的转速测量系统中轴端必须旋入一个轴端螺钉用于内置磁棒，较长的悬臂长度导致轴系高速动特性设计日益面临边界，难度越来越大。另外，传统的转速线圈体积较大，对于“锱铢必较”的航天产品而言不容忽视。

因此，亟待采用更先进的测量手段，简化测量系统，减短轴系悬臂长度，大幅提升高速动特性设计的安全裕度，同时有利于减重。

发明内容

本发明解决的技术问题是：本发明提出一种用于超低温液氢泵的超高转无磁速测量装置，是为简化轴系、解决轴系高速动特性安全裕度不足的问题。

本发明解决技术的方案是：一种用于超低温液氢泵的超高转速测量装置，包括泵壳体、诱导轮套、诱导轮、电涡流式转速线圈和密封垫；

所述诱导轮通过紧固件直接固定在轴的端部并置于泵壳体内腔，诱导轮套固装在所述的泵壳体内腔且不改变诱导轮流场；所述的诱导轮套相对泵壳体内腔外侧设置盲孔；电涡流式转速线圈放置在所述的盲孔内并与盲孔底部留有间隙，电涡流式转速线圈与泵壳体之间密封固定，所述电涡流式转速线圈位置与诱导轮叶尖相对，通过电涡轮原理获得诱导轮的转速值。

进一步的，所述的电涡流式转速线圈通过导线缠绕工艺缠绕后采用低温树脂固化工艺将导线固定；所述的低温与液氢泵的工作环境相对应，在低温-253℃时仍可保证良好的粘合性。

进一步的，所述的导线缠绕工艺为脱骨绕制，无需增加内部支承骨架结构。

进一步的，环氧树脂中的甲、乙胶按重量比1:1充分混合均匀，在40±5℃下固化4h。

进一步的，所述转速线圈与盲孔底部间隙范围0.5～1mm。

进一步的，盲孔底部厚度范围1～1.5mm。

进一步的，所述泵壳体上设置螺纹孔，该螺纹孔的位置与诱导轮上盲孔位置一致，所述螺纹孔上设置密封圆槽，上述转速线圈与泵壳体通过上述螺纹孔进行拧紧联接，并通过安装在所述密封圆槽内的密封垫、圈密封刺实现密封。

一种利用所述装置的转速测量方法，包括如下步骤：

利用火箭直流电源经信号调理对转速线圈进行激励供电，通过电涡流原理，诱导轮的金属叶尖周期性掠过转速线圈时，转速线圈感应到电涡流效应产生的周期性变化，生成周期信号，输出并处理后即获得转速值。

所述测量装置实时监测转速，诱导轮上有2个叶片，若涡轮泵每转一圈得到n个信号，则轴的转速为n/2。

本发明与现有技术相比的有益效果是：