CN103278413A

CN103278413A - 一种适用于不同参数诱导轮的试验装置

Info

Publication number: CN103278413A
Application number: CN2013102079865A
Authority: CN
Inventors: 李家文; 蔡国飙; 李欣
Original assignee: Beihang University
Current assignee: Beihang University
Priority date: 2013-05-30
Filing date: 2013-05-30
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2033-05-30
Also published as: CN103278413B

Abstract

本发明公开了一种适用于不同参数诱导轮的试验装置，包括上游管路、双头螺栓、透明壳体、诱导轮、可更换导叶、滑动轴承、固定导叶、轴、螺栓、下游管路、固定导叶壳体、连接法兰。诱导轮安装在透明壳体内，用双头螺栓固紧在连接法兰内部，拆装方便，可根据不同外径的诱导轮选用相应内径的透明壳体。诱导轮后采用两级导叶，第一级为可更换导叶，第二级为固定导叶，可更换导叶根据不同诱导轮参数进行设计，其通过螺纹安装在固定导叶上，拆装方便，使同一试验装置能满足不同诱导轮的试验要求，节约试验成本。可更换导叶内部装有滑动轴承，方便对滑动轴承的维护更换。

Description

一种适用于不同参数诱导轮的试验装置

技术领域

本发明属于液体火箭发动机推进技术领域，具体涉及一种适用于不同参数诱导轮的试验装置。

背景技术

诱导轮是一种具有较少叶片数、特殊设计的轴流叶轮，它具有较高的抗汽蚀性能，能够提供一定的压头，从而保证涡轮泵系统的正常工作。

随着航天技术的发展，要求运载火箭具有更大的载荷能力和更低的发射成本。增加运载火箭有效载荷的有效措施之一是减少燃料和氧化剂储箱的增压压力，从而降低储箱壁厚、减少储箱的质量。为保证涡轮泵在较低的入口压力条件下安全可靠的工作，必需提高涡轮泵中诱导轮的汽蚀性能。对于诱导轮汽蚀性能的研究主要有数值模拟和试验两种方法，由于汽蚀流动的复杂性，准确模拟汽蚀流动是非常困难的，所以试验分析的方法是各国在该领域的主要研究手段。目前，国内外使用的诱导轮试验装置，基本是针对特定诱导轮进行设计，如果要用同样的装置对不同诱导轮进行试验，需要进行较大的改动。为了设计出较高抗汽蚀性能的诱导轮，需要比较同样工作条件下不同参数诱导轮的汽蚀性能，但是现在的试验装置很少能同时满足不同半径、不同轮毂形状、不同叶片角的诱导轮的工作条件，因此需要有一种不用变动或简单变动就能满足不同诱导轮试验要求的诱导轮试验装置。

发明内容

本发明针对现有试验装置存在的问题，提出了一种适用于不同参数诱导轮的试验装置。

一种适用于不同参数诱导轮的试验装置，包括上游管路、双头螺栓、透明壳体、诱导轮、可更换导叶、滑动轴承、固定导叶、轴、螺栓、下游管路、固定导叶壳体、连接法兰A、连接法兰B、连接法兰C、连接法兰D、连接法兰E、连接法兰F；

连接法兰B、连接法兰C上均设有内外两圈螺栓孔，透明壳体的两端分别连接连接法兰B、连接法兰C，连接法兰B、连接法兰C上外圈的螺栓孔之间通过双头螺栓连接；连接法兰A、连接法兰D、连接法兰E、连接法兰F上均设有一圈螺栓孔；上游管路的一端焊接在连接法兰A上，连接法兰A的螺栓孔与连接法兰B内圈的螺栓孔通过螺栓连接；固定导叶壳体的两端分别焊接在连接法兰D、连接法兰E上，连接法兰D的螺栓孔与连接法兰C内圈的螺栓孔通过螺栓连接；下游管路的一端焊接在连接法兰F上，连接法兰F的螺栓孔与连接法兰E的螺栓孔通过螺栓连接；固定导叶的外缘焊接在固定导叶壳体的内缘上，可更换导叶安装在固定导叶的前端，可更换导叶内设有滑动轴承，轴位于滑动轴承和固定导叶内部，诱导轮安装在轴上，诱导轮安装在透明壳体内部。

本发明的优点和积极效果在于：

（1）诱导轮安装在有机玻璃制成的透明壳体内，用双头螺栓固紧在连接法兰内部，拆装方便，可根据不同外径的诱导轮选用相应内径的透明壳体；

（2）诱导轮后采用两级导叶，第一级为可更换导叶，第二级为固定导叶，可更换导叶根据不同诱导轮参数进行设计，与不同参数诱导轮一一对应，其通过螺纹安装在固定导叶上，拆装方便，使同一试验装置能满足不同诱导轮的试验要求，节约试验成本；同时两级导叶的结构布局能够使得从诱导轮出口流出的具有周向速度的流体平稳的沿轴向流动；

（3）可更换导叶内部装有滑动轴承，方便对滑动轴承的维护更换。

附图说明

图1是本发明的试验装置结构图。

图2是针对诱导轮外径比上游管路内径小很多的入口带收缩段的透明壳体。

图中：

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。

本发明的一种适用于不同参数诱导轮的试验装置，如图1所示，包括上游管路1、双头螺栓3、透明壳体4、诱导轮5、可更换导叶6、滑动轴承7、密封圈8、固定导叶9、轴10、螺栓11、下游管路12、固定导叶壳体18、连接法兰A2、连接法兰B13、连接法兰C14、连接法兰D15、连接法兰E16、连接法兰F17。

连接法兰B13、连接法兰C14上均设有内外两圈螺栓孔，透明壳体4的两端分别连接连接法兰B13的中心孔、连接法兰C14的中心孔，连接法兰B13、连接法兰C14上外圈的螺栓孔之间通过双头螺栓3连接，双头螺栓3将透明壳体4固定在连接法兰B13、连接法兰C14内部，透明壳体4与连接法兰B13、连接法兰C14之间采用密封圈8密封；

连接法兰A2、连接法兰D15、连接法兰E16、连接法兰F17上均设有一圈螺栓孔；

上游管路1的一端连接连接法兰A2的中心孔，上游管路1与连接法兰A2焊接在一起，连接法兰A2的螺栓孔与连接法兰B13内圈的螺栓孔通过螺栓11连接，连接法兰A2与连接法兰B13之间采用密封圈8密封；

固定导叶壳体18的两端分别连接连接法兰D15的中心孔、连接法兰E16的中心孔，固定导叶壳体18两端分别与连接法兰D15、连接法兰E16焊接在一起，连接法兰D15的螺栓孔与连接法兰C14内圈的螺栓孔通过螺栓11连接，连接法兰D15与连接法兰C14之间采用密封圈8密封；

下游管路12的一端连接连接法兰F17的中心孔，下游管路12与连接法兰F17焊接在一起，连接法兰F17的螺栓孔与连接法兰E16的螺栓孔通过螺栓11连接，连接法兰E16与连接法兰F17之间采用密封圈8密封；

固定导叶9的外缘焊接在固定导叶壳体18的内缘上，可更换导叶6通过螺纹安装在固定导叶9的前端，可更换导叶6内设有滑动轴承7，轴10位于滑动轴承7和固定导叶9内部，诱导轮5安装在轴10上，前面用加长螺钉固紧，诱导轮5位于透明壳体4内部。

所述的，透明壳体4采用有机玻璃制成，方便使用高速摄影仪对诱导轮汽蚀形态进行观察。

所述的，透明壳体4通过双头螺栓3固紧在连接法兰B13、连接法兰C14中间，方便拆装。

所述的，透明壳体4的内径根据诱导轮5的半径确定，

所述的，诱导轮5后安装两级导叶，第一级为可更换导叶6，第二级为固定导叶9，可更换导叶6根据不同参数的诱导轮5进行设计，可更换导叶6的入口轮毂半径和诱导轮5的出口轮毂半径相对应，而可更换导叶6的出口轮毂半径和固定导叶9入口轮毂半径相等。可更换导叶6通过螺纹安装在固定导叶9上，拆装方便。通过更换第一级可更换导叶6可以在同一试验装置上对不同参数的诱导轮5进行试验。同时可更换导叶9内部装有滑动轴承7，减少了轴10的悬臂梁长度，增强了稳定性，并且易于对滑动轴承7进行维护更换。

本发明的一种适用于不同参数诱导轮的试验装置，允许试验用的诱导轮5的外径、轮毂半径和诱导轮叶片出口安装角在一定范围内变化。每一个透明壳体4对应一种半径的诱导轮5，当诱导轮5的外径与上游管路1内径相差不大时，选用内径和上游管路1内径相同的透明壳体4。当诱导轮5半径比上游管路1内径小很多时，此时可选用如图2所示的入口带收缩段的透明壳体4。而每一个可更换导叶6对应一个诱导轮5，其出口轮毂半径固定，等于固定导叶9入口轮毂半径，而可更换导叶6入口轮毂半径等于诱导轮5出口轮毂半径。可更换导叶6入口叶片角根据诱导轮5叶片出口角设计，两级导叶能使从诱导轮5流出的流体平稳过渡，而不影响上游的流动。

试验时，流体从上游管路1进入透明壳体4，流经诱导轮5后，经过可更换导叶6第一次导向，流动方向向轴向靠拢，随后经过固定导叶9第二次导向，变成轴向流动。流动经过两级导叶平稳过渡，因而不会对诱导轮5内部流动造成影响。当一个诱导轮5试验完毕之后，需要换另一个诱导轮5，只要将透明壳体4和可更换导叶6拆下，换上与其他诱导轮5相适应的另一个透明壳体4和可更换导叶6，就可以在该装置上进行另一参数诱导轮的试验。

Claims

1.一种适用于不同参数诱导轮的试验装置，包括上游管路（1）、双头螺栓（3）、透明壳体（4）、诱导轮（5）、可更换导叶（6）、滑动轴承（7）、固定导叶（9）、轴（10）、螺栓（11）、下游管路（12）、固定导叶壳体（18）、连接法兰A（2）、连接法兰B（13）、连接法兰C（14）、连接法兰D（15）、连接法兰E（16）、连接法兰F（17）；

连接法兰B（13）、连接法兰C（14）上均设有内外两圈螺栓孔，透明壳体（4）的两端分别连接连接法兰B（13）、连接法兰C（14），连接法兰B（13）、连接法兰C（14）上外圈的螺栓孔之间通过双头螺栓（3）连接；连接法兰A（2）、连接法兰D（15）、连接法兰E（16）、连接法兰F（17）上均设有一圈螺栓孔；上游管路（1）的一端焊接在连接法兰A（2）上，连接法兰A（2）的螺栓孔与连接法兰B（13）内圈的螺栓孔通过螺栓（11）连接；固定导叶壳体（18）的两端分别焊接在连接法兰D（15）、连接法兰E（16）上，连接法兰D（15）的螺栓孔与连接法兰C（14）内圈的螺栓孔通过螺栓（11）连接；下游管路（12）的一端焊接在连接法兰F（17）上，连接法兰F（17）的螺栓孔与连接法兰E（16）的螺栓孔通过螺栓（11）连接；固定导叶（9）的外缘焊接在固定导叶壳体（18）的内缘上，可更换导叶（6）安装在固定导叶（9）的前端，可更换导叶（6）内设有滑动轴承（7），轴（10）位于滑动轴承（7）和固定导叶（9）内部，诱导轮（5）安装在轴（10）上，诱导轮（5）位于透明壳体（4）内部。

2.根据权利要求1所述的一种适用于不同参数诱导轮的试验装置，透明壳体（4）与连接法兰B（13）、连接法兰C（14）之间采用密封圈（8）密封。

3.根据权利要求1所述的一种适用于不同参数诱导轮的试验装置，连接法兰D（15）与连接法兰C（14）之间采用密封圈（8）密封。

4.根据权利要求1所述的一种适用于不同参数诱导轮的试验装置，连接法兰E（16）与连接法兰F（17）之间采用密封圈（8）密封

5.根据权利要求1所述的一种适用于不同参数诱导轮的试验装置，透明壳体（4）采用有机玻璃制成。

6.根据权利要求1所述的一种适用于不同参数诱导轮的试验装置，诱导轮（5）后采用两级导叶，第一级导叶为可更换导叶（6），可更换导叶（6）根据要求能够更换，第二级导叶为固定导叶（9），可更换导叶（6）通过螺纹安装在固定导叶（9）上。