[发明专利]一种用于高速涡轮泵的机械密封端面比压测量装置及方法

说明书

本发明涉及一种用于高速涡轮泵的机械密封端面比压测量装置及方法，装置包括壳体、主轴、直线轴承、测力传感器、动环、蜗轮、蜗杆、升降丝杠；待测静环组件的上侧安装在壳体的一端，下端通过压紧力与动环上端面贴紧；所述的动环通过压紧套和定位套定位在主轴的一端，所述的主轴为台阶轴，待测静环组件、动环、壳体、主轴之间形成充压腔，充压腔两侧安装入口接头和出口接头；主轴的另一端安装用于实现主轴定位的直线轴承，主轴下方安装测力传感器并与升降丝杠连接，升降丝杠上安装蜗轮，蜗杆通过轮齿啮合与蜗轮连接，通过蜗杆转动调节主轴的高度从而改变待测静环组件的压缩量，进而实现不同压缩量即充压腔内不同介质压力下静环组件端面压紧力的测量。

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，尤其涉及一种用于高速涡轮泵的机械密封端面比压测量装置。

背景技术

目前我国正向着成为航天强国的目标迈进，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，每一次航天发射任务的圆满成功完成都离不开运载火箭的正常运行。

氢氧发动机是运载火箭发动机的重要研究方向，掌握氢氧发动机技术是一个国家成为航天强国的关键标志，关于大推力氢氧发动机的研究是国内外液体火箭发动机技术的主要发展趋势。作为输送液氢液氧介质的关键组件，涡轮泵是对氢氧发动机性能影响最大的核心技术之一。机械密封是涡轮泵的重要组成部分，其性能决定了产品的安全性和可靠性。端面比压是反映密封性能的重要参数，端面比压过大则温升过大，容易造成密封环变形、热裂；端面比压过小则端面压紧力过小，导致密封泄漏。

因此，针对机械密封端面比压测量方法的研究具有重要意义。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提出一种用于高速涡轮泵的机械密封端面比压测量装置，是为简化装配过程，解决轴向定位不准、安装准确度低以及试验重复性差等问题不足的问题。

本发明解决技术的方案是：一种用于高速涡轮泵的机械密封端面比压测量装置，包括壳体、主轴、直线轴承、测力传感器、动环、蜗轮、蜗杆、升降丝杠；

待测静环组件的上侧安装在壳体的一端，下端通过压紧力与动环上端面贴紧；所述的动环通过压紧套和定位套定位在主轴的一端，所述的主轴为台阶轴，待测静环组件、动环、壳体、主轴之间形成充压腔，充压腔两侧安装入口接头和出口接头；主轴的另一端安装用于实现主轴定位的直线轴承，主轴下方安装测力传感器并与升降丝杠连接，升降丝杠上安装蜗轮，蜗杆通过轮齿啮合与蜗轮连接，通过蜗杆转动调节主轴的高度从而改变待测静环组件的压缩量，进而实现不同压缩量即充压腔内不同介质压力下静环组件端面压紧力的测量。

进一步的，所述台阶轴包括同轴的上端轴、中间轴和下端轴组成；其中上端轴用于与压紧套和定位套配合安装动环，中间轴用于与所述壳体间隙配合，中间轴的上端面与待测静环组件、动环下端面及壳体之间形成充压腔；主轴的下端轴用于安装直线轴承。

进一步的，所述台阶轴的同轴度应小于Φ0.03mm。

进一步的，主轴的中间轴外径与静环组件密封端面中径相等。

进一步的，所述的间隙配合为小间隙配合，间隙范围0.005-0.01mm。

进一步的，主轴上安装两个直线轴承，其摩擦系数应小于0.05；配合处主轴外径不大于中间轴外径，且粗糙度应小于Ra0.4μm。

进一步的，壳体与两个直线轴承的配合面同轴度应小于Φ0.03mm，粗糙度应小于Ra0.4μm。

进一步的，所述的壳体为由上下两端均带有安装法兰的两个开口腔体组成，上端开口腔用于形成充压腔；下端开口腔与压盖连接，其上设置通孔与大气相通；下端开口腔内设置通孔结构用于安装实现主轴定位的直线轴承。

进一步的，所述的压盖下方安装用于支撑蜗轮、蜗杆以及升降丝杠的箱体，压盖上下两侧设置凸台，通过凸台保证壳体与箱体定位；压盖上设置轴承定位面，用于定位蜗轮上端的轴承。