CN110530648A - 一种高速转台中的侧向进气密封装置 - Google Patents

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蔡文祥
王纪林
余陵
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Abstract

本发明公开了一种高速转台中的侧向进气密封装置，包括：主轴壳体，所述主轴壳体呈轴向贯通的圆管形状，所述主轴的外部套设有进气环本体，每个所述轴向进气通道的盲端开设有若干个径向进气通道，所述径向进气通道的末端开设有圆环通道，所述圆环通道包围在进气孔的外部，使得所述高压气流通道、进气孔、圆环通道、径向进气通道和轴向进气通道相互贯通，所述主轴旋转不影响气流流动；所述进气环本体与所述主轴之间设置有机械密封装置，所述进气环本体通过所述机械密封装置与所述主轴密封固定，本发明能在较大转速范围内，通过组合密封圈保证高速转台进气密封性，进而实现对发动机推力压力进行准确模拟测试。

Description

一种高速转台中的侧向进气密封装置
技术领域
本发明涉及试验测试装置技术领域，具体为一种高速转台中的侧向进气密封装置。
背景技术
在涡轮式火箭弹、底排增程炮弹等武器系统的研制中，弹丸在内弹道加速阶段常常会产生高速转动，由于弹丸高速转动，迫使与弹丸固连在一起的固体火箭增程发动机被动处于高速转动的状态，高速转动将对固体火箭发动机推力、压力等性能参数产生较大影响，使得固体火箭发动机的燃烧室特性与不旋转的状态下存在明显不同。
目前对于固体火箭发动机高速转动时的多种特性参数测试主要是通过高速旋转台试验来完成，传统测试的试验发动机均为药柱装填，测试时需要进行点火与药柱燃烧，过程十分危险，安全系数很低，因此现提出一种可以代替药柱燃烧，安全性可靠性大幅提高的可以等效测试推力压力的试验模拟发动机，为了保证模拟发动机能够完美模拟固体火箭发动机燃烧室内的高压环境，因此需要设计特定的进气密封装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高速转台中的侧向进气密封装置，保证模拟试验发动机能够完美模拟固体火箭发动机燃烧室内的高压环境。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高速转台中的侧向进气密封装置，包括：主轴壳体，所述主轴壳体呈轴向贯通的圆管形状，所述主轴壳体的两端均设置有法兰，所述法兰开设有若干个连接孔，所述主轴壳体的中心轴位置设置有主轴，所述主轴的轴向中心开通，形成高压气流通道，所述主轴的侧壁至少开设有两个等高度的进气孔，所述主轴的外部套设有进气环本体，所述进气环本体开设有若干个轴向进气通道，每个所述轴向进气通道的盲端开设有若干个径向进气通道，所述径向进气通道的末端开设有圆环通道，所述圆环通道包围在进气孔的外部，使得所述高压气流通道、进气孔、圆环通道、径向进气通道和轴向进气通道相互贯通，所述主轴旋转不影响气流流动；所述进气环本体与所述主轴之间设置有机械密封装置，所述进气环本体通过所述机械密封装置与所述主轴密封固定。
其中，所述机械密封装置包括进气环壳体，所述进气环壳体套设在所述进气环本体外部，所述进气环壳体的顶部改在所述进气环本体的轴向进气端，且所述进气环壳体开设有与轴向进气通道贯通的孔，所述进气环壳体的侧部包围在所述进气环本体的四周，且所述进气环壳体侧部靠近进气端的边缘朝向四周设置有边沿，所述边沿上覆盖有顶盖，所述顶盖呈圆环片状，所述顶盖的内圈覆盖压着边沿，所述顶盖的外圈覆盖压着所述主轴壳体，且所述顶盖的外圈与所述主轴壳体固定连接，所述顶盖朝向所述主轴壳体内的一侧设置有凸起环，所述凸起环卡接在所述主轴壳体和所述边沿之间。
其中，所述机械密封装置还包括组合密封圈，所述进气环本体的下方设置有进气环底座，所述进气环本体和所述进气环底座与主轴之间均通过所述组合密封圈密封。
其中，所述进气环底座的下方设置有单列圆柱滚子轴承，所述单列圆柱滚子轴承的外部套设有轴承套，所述轴承套的外部套设有轴承冷却水套，所述轴承冷却水套螺纹连接有贯穿到所述主轴壳体外部的进水管和出水管。
其中，所述轴承套的内侧壁与所述单列圆柱滚子轴承贴合，所述轴承套的外周与所述轴承冷却水套之间预留间距，形成水冷空间。
其中，所述轴承套的内壁设置有朝向所述主轴延伸的内圈台，所述轴承套的外壁靠近其两端设置有朝向四周延伸的外圈台，所述外圈台对接到所述轴承冷却水套，形成水冷空间，所述内圈台托在所述单列圆柱滚子轴承的一端，且所述内圈台托与所述单列圆柱滚子轴承之间垫有轴承护圈，所述轴承护圈与所述主轴之间设有调整圈。
其中，所述轴承冷却水套的轴向两端均设置有缓震橡胶圈，所述轴承冷却水套靠近进气端的缓震橡胶圈的轴向两端抵压在所述凸起环与所述轴承冷却水套的端面之间，所述轴承冷却水套靠近进气端的缓震橡胶圈的外周抵压着所述主轴壳体内壁，所述轴承冷却水套另一端的缓震橡胶圈的内周抵压着所述轴承套的内壁，所述轴承冷却水套另一端的缓震橡胶圈的外周抵压着所述主轴壳体内壁，所述轴承冷却水套另一端的缓震橡胶圈的上端面抵压着所述轴承冷却水套，所述轴承冷却水套另一端的缓震橡胶圈的下端面垫有所述橡胶圈挡板。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明能在较大转速范围内(0～15000rpm)，通过组合密封圈保证高速转台进气密封性，进而实现对发动机推力压力进行准确模拟测试。
2、本发明避免了实验过程中发动机爆炸的情况，提高试验装置安全系数。
附图说明
图1为本发明整体立体结构示意图；
图2为图1中A-A截面结构示意图；
图3为本发明主轴壳体立体结构示意图；
图4为本发明主轴壳体剖面结构示意图；
图5为本发明轴承套立体结构示意图；
图6为本发明轴承套剖面结构示意图；
图7为本发明轴承冷却水套立体结构示意图；
图8为本发明轴承冷却水套剖面结构示意图；
图9为本发明主轴立体结构示意图；
图10为本发明主轴剖面结构示意图；
图11为本发明进气环底座立体结构示意图；
图12为本发明进气环底座剖面结构示意图；
图13为本发明进气环本体立体结构示意图；
图14为本发明进气环本体剖面结构示意图；
图15为本发明进气环壳体立体结构示意图；
图16为本发明进气环壳体剖面结构示意图。
图1-16中：01-主轴壳体；02-顶盖；03-缓震橡胶圈；04-进气环壳体；05-进气环本体；06-进气环底座；07-轴承冷却水套；08-轴承套；09-单列圆柱滚子轴承；10-轴承护圈；11-调整圈；12-橡胶圈挡板；13-主轴；14-组合密封圈。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种高速转台中的侧向进气密封装置，包括主轴壳体01、顶盖02、缓震橡胶圈03、进气环壳体04、进气环本体05、进气环底座06、组合密封圈14、轴承冷却水套07、轴承套08、单列圆柱滚子轴承09、轴承护圈10、调整圈11、橡胶圈挡板12、主轴13。
优选的，单列圆柱滚子轴承09采用型号为NU207CEP单列圆柱滚子轴承。
优选的，所述主轴壳体01、顶盖02、进气环壳体04、进气环本体05、进气环底座06、轴承冷却水套07、轴承套08、轴承护圈10、调整圈11、橡胶圈挡板12、主轴13所选用的材料均为45#钢。
优选的，所述组合密封圈14为外购TGX312高速轴用旋转组合密封圈。
实施例二：请参阅图2-16，本发明提供一种技术方案：一种高速转台中的侧向进气密封装置，所述主轴壳体01与顶盖02通过螺纹连接；所述缓震橡胶圈03与轴承冷却水套07上顶部台阶端面贴合，缓震橡胶圈03下固定端面与橡胶圈挡板12上固定端面贴合；所述进气环壳体04与进气环本体05贴合，台阶下端面与轴承套08贴合；所述进气环本体05下端面与进气环底座06贴合；所述进气环底座06下端面与单列圆柱滚子轴承09上端面贴合；所述轴承冷却水套07下端面与缓震橡胶圈03上端面贴合，内端面与轴承套08上外部较大台阶外表面贴合，顶部台阶下固定面与轴承套08上外部较小台阶上固定面贴合；所述轴承套08上内部台阶下固定面与缓震橡胶圈03上固定面贴合；所述单列圆柱滚子轴承09下端面与轴承护圈10、调整垫圈11贴合；所述轴承护圈10下端面与轴承套08上内部台阶上端面贴合；所述调整垫圈11与主轴13上上部第二个台阶上端面贴合；所述橡胶圈挡板12下固定端面与主轴壳体01上顶部台阶上固定端面贴合；所述主轴13竖直置于主轴壳体01中心；所述组合密封圈14其一与进气环底座06上内圈台阶端面贴合，与进气环本体05上内圈台阶下端面贴合，其二与进气环本体05上台阶上端面贴合。
工作原理：在使用时，通过进气环壳体04与进气环本体05相连通的6个进气孔，将高压气体通过侧向进气的方式引入主轴13内，其中通过组合密封圈14对装置进行密封，避免主轴13在旋转中造成气体的泄露，高压气体进入主轴13后，分成2股，一股通过主轴13向上到达发动机内，一股通过主轴13向下达到压力传感器处。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种高速转台中的侧向进气密封装置，其特征在于，包括：
主轴壳体，所述主轴壳体呈轴向贯通的圆管形状，所述主轴壳体的两端均设置有法兰，所述法兰开设有若干个连接孔，所述主轴壳体的中心轴位置设置有主轴，所述主轴的轴向中心开通，形成高压气流通道，所述主轴的侧壁至少开设有两个等高度的进气孔，所述主轴的外部套设有进气环本体，所述进气环本体开设有若干个轴向进气通道，每个所述轴向进气通道的盲端开设有若干个径向进气通道，所述径向进气通道的末端开设有圆环通道，所述圆环通道包围在进气孔的外部，使得所述高压气流通道、进气孔、圆环通道、径向进气通道和轴向进气通道相互贯通，所述主轴旋转不影响气流流动；
其中，所述进气环本体与所述主轴之间设置有机械密封装置，所述进气环本体通过所述机械密封装置与所述主轴密封固定。
2.根据权利要求1所述的一种高速转台中的侧向进气密封装置，其特征在于，包括：
所述机械密封装置包括进气环壳体，所述进气环壳体套设在所述进气环本体外部，所述进气环壳体的顶部改在所述进气环本体的轴向进气端，且所述进气环壳体开设有与轴向进气通道贯通的孔，所述进气环壳体的侧部包围在所述进气环本体的四周，且所述进气环壳体侧部靠近进气端的边缘朝向四周设置有边沿，所述边沿上覆盖有顶盖，所述顶盖呈圆环片状，所述顶盖的内圈覆盖压着边沿，所述顶盖的外圈覆盖压着所述主轴壳体，且所述顶盖的外圈与所述主轴壳体固定连接，所述顶盖朝向所述主轴壳体内的一侧设置有凸起环，所述凸起环卡接在所述主轴壳体和所述边沿之间。
3.根据权利要求2所述的一种高速转台中的侧向进气密封装置，其特征在于，包括：
所述机械密封装置还包括组合密封圈，所述进气环本体的下方设置有进气环底座，所述进气环本体和所述进气环底座与主轴之间均通过所述组合密封圈密封。
4.根据权利要求3所述的一种高速转台中的侧向进气密封装置，其特征在于，包括：
所述进气环底座的下方设置有单列圆柱滚子轴承，所述单列圆柱滚子轴承的外部套设有轴承套，所述轴承套的外部套设有轴承冷却水套，所述轴承冷却水套螺纹连接有贯穿到所述主轴壳体外部的进水管和出水管；
其中，所述轴承套的内侧壁与所述单列圆柱滚子轴承贴合，所述轴承套的外周与所述轴承冷却水套之间预留间距，形成水冷空间；
其中，所述轴承套的内壁设置有朝向所述主轴延伸的内圈台，所述轴承套的外壁靠近其两端设置有朝向四周延伸的外圈台，所述外圈台对接到所述轴承冷却水套，形成水冷空间，所述内圈台托在所述单列圆柱滚子轴承的一端，且所述内圈台托与所述单列圆柱滚子轴承之间垫有轴承护圈，所述轴承护圈与所述主轴之间设有调整圈。
5.根据权利要求4所述的一种高速转台中的侧向进气密封装置，其特征在于，包括：
所述轴承冷却水套的轴向两端均设置有缓震橡胶圈，所述轴承冷却水套靠近进气端的缓震橡胶圈的轴向两端抵压在所述凸起环与所述轴承冷却水套的端面之间，所述轴承冷却水套靠近进气端的缓震橡胶圈的外周抵压着所述主轴壳体内壁，所述轴承冷却水套另一端的缓震橡胶圈的内周抵压着所述轴承套的内壁，所述轴承冷却水套另一端的缓震橡胶圈的外周抵压着所述主轴壳体内壁，所述轴承冷却水套另一端的缓震橡胶圈的上端面抵压着所述轴承冷却水套，所述轴承冷却水套另一端的缓震橡胶圈的下端面垫有所述橡胶圈挡板。
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