CN113339282A - 一种非接触式预压泵转速测量系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种转速测量系统，具体涉及一种非接触式预压泵转速测量系统，用于解决采用高强度钛合金材料的预压泵无法通过非接触式方法测量预压泵转速的不足之处。该非接触式预压泵转速测量系统包括壳体、预压泵转子、涡轮和转速传感器，所述壳体两端分别设置入口端和出口端，所述预压泵转子与壳体同轴，所述涡轮套装在预压泵转子上，涡轮内壁与预压泵转子叶片固定；所述壳体外壁与涡轮对应的位置上设置有传感器支座，所述转速传感器固定在传感器支座内；所述涡轮围带上圆周均布有多个磁块安装槽，磁块安装槽内设置有磁块。本发明在不影响预压泵结构强度和汽蚀性能的前提下，实现了对大流量、高强度、高抗汽蚀性能预压泵的非接触式转速测量。

Description

一种非接触式预压泵转速测量系统
技术领域
本发明涉及一种转速测量系统，具体涉及一种非接触式预压泵转速测量系统。
背景技术
液体火箭发动机泵增压系统普遍采用预压泵结构，预压泵放置在主泵前，预先提高主泵进口推进剂压力，保证主泵在较低的贮箱压力下不发生汽蚀，降低了发动机对贮箱压力的需求。此类液体火箭发动机中预压泵通常具有较高的转速和较大的转子外径，因此通常采用高强度钛合金材料，其不仅可以有效的减轻整体结构重量，还能保证结构强度。然而，钛合金材料为无磁性金属，这为采用非接触式方法测量预压泵转速带来了困难。
发明内容
本发明的目的是解决采用高强度钛合金材料的预压泵无法直接通过非接触式方法测量预压泵转速的不足之处，而提供一种非接触式预压泵转速测量系统。
为了解决上述现有技术所存在的不足之处，本发明提供了如下技术解决方案：
一种非接触式预压泵转速测量系统，包括壳体、预压泵转子、涡轮和转速传感器，所述壳体两端分别设置入口端和出口端，所述预压泵转子与壳体同轴，所述涡轮套装在预压泵转子上，涡轮内壁与预压泵转子叶片固定，其特殊之处在于：
所述壳体外壁与涡轮对应的位置上设置有传感器支座，所述转速传感器固定在传感器支座内；
所述涡轮围带上圆周均布有多个磁块安装槽，磁块安装槽内设置有磁块；
所述入口端内设置有转子安装支架，转子安装支架外壁与壳体内壁间设置有多个筋板，转子安装支架内设有安装槽，安装槽内设置有径向轴承；
所述出口端设置有出口管，出口管内端端口内通过轴承压紧螺母与轴端压紧螺母固定有止推轴承，所述轴承压紧螺母固定在出口管内壁，所述轴端压紧螺母固定在预压泵转子上；
所述径向轴承和止推轴承分别套设在预压泵转子两端。
进一步地，所述多个磁块安装槽为燕尾槽结构。
进一步地，所述磁块与磁块安装槽为过盈配合，并且磁块边缘设置有翻边，用于避免磁块在高速旋转过程中脱落。
进一步地，所述磁块数量与涡轮叶片数量的比例为1:3或1:4，用于为了均匀测量涡轮在运转过程中的转速
进一步地，所述磁块采用2Cr13材料，具有较好的可加工性和耐腐蚀性。
进一步地，所述涡轮、预压泵转子采用TC4材料，用于减轻预压泵重量，提高发动机的推重比。
进一步地，所述壳体、传感器支座采用TC4材料，用于减轻质量，同时TC4材料的不导磁特性可以减小对转速传感器测量的影响。
进一步地，所述涡轮内壁与预压泵转子叶片通过焊接固定；所述转速传感器通过螺纹连接固定在传感器支座内，传感器支座通过焊接固定在壳体外壁上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明在预压泵的涡轮中镶嵌磁块，通过涡轮带动磁块切割磁感线，并采用转速传感器感应磁场，使得在不影响预压泵结构强度和汽蚀性能的前提下，实现了对大流量、高强度、高抗汽蚀性能预压泵的非接触式转速测量。
附图说明
图1为本发明一个实施例的结构示意图；
图2为图1中A处的轴向放大结构示意图；
图3为图1实施例中磁块安装槽的结构示意图；
图4为图1实施例中磁块的结构示意图。
附图标记说明如下：1-壳体，11-进口端，12-出口端；2-预压泵转子，21-转子安装支架，22-筋板，23-径向轴承，24-止推轴承，25-轴承压紧螺母，26-轴端压紧螺母；3-出口管；4-涡轮，41-磁块安装槽，42-磁块，43-翻边；5-转速传感器；6-传感器支座。
具体实施方式
下面结合附图和示例性实施例对本发明作进一步地说明。
参照图1-4，一种非接触式预压泵转速测量系统，包括壳体1、预压泵转子2、出口管3、涡轮4和转速传感器5；所述壳体1两端分别设置进口端11和出口端12，所述预压泵转子2与壳体1同轴，所述涡轮4套装在预压泵转子2上，涡轮4内壁与预压泵转子2叶片固定；所述进口端11内设置有转子安装支架21，转子安装支架21外壁与壳体1内壁间设置有6个圆周均布的筋板22，转子安装支架21上设置有径向轴承23；所述出口管3位于出口端12，出口管3内端端口内通过轴承压紧螺母25、轴端压紧螺母26固定设置有止推轴承24，所述轴承压紧螺母25通过螺纹固定在出口管3内壁，所述轴端压紧螺母26通过螺纹固定在预压泵转子2上；所述径向轴承23和止推轴承24分别套设在预压泵转子两端。
本实施例中，所述涡轮4为冲击式液涡轮，由高压煤油驱动；涡轮4套装在预压泵转子2上，涡轮4内壁与预压泵转子2叶片边缘通过焊接固定，涡轮4和预压泵转子2共同构成转动件；为了均匀测量涡轮4在运转过程中的转速，根据涡轮4叶片的数量，在涡轮4的围带上圆周均布有22个磁块安装槽41，每个磁块安装槽41内设置有一个2Cr13材质的磁块42，2Cr13材质具有较好的可加工性，并且在弱腐蚀介质中具有较好的耐腐蚀性，可以适应煤油的使用环境要求；为了防止在高速旋转下由于离心力作用使得磁块42松脱，磁块42安装槽41采用燕尾槽结构，磁块42与磁块安装槽41间为过盈配合，磁块42边缘设置有翻边43，在磁块42装入磁块安装槽41后将翻边43翻下，进一步紧固磁块42与磁块安装槽41。
所述壳体1外壁与涡轮4对应的位置上焊接有传感器支座6，转速传感器5通过螺纹连接固定在传感器支座6内；壳体1和传感器支座6均采用TC4材料，用于减轻质量，同时TC4材料的不导磁特性可以减小对转速传感器测量的影响。
本实施例中，涡轮4和预压泵转子2均采用TC4材料，用于减轻预压泵重量，提高发动机的推重比；涡轮4由高压煤油推动，带动预压泵转子2高速旋转，对来自贮箱压力较低的推进剂进行增压，增压后的高压推进剂由出口端11流出，在此过程中，磁块42随着涡轮4一起转动，其切割磁感线产生的交变磁场，使得固定在壳体1上的转速传感器5产生一定的电动势，进而实现对大流量、高强度、高抗汽蚀性能预压泵的非接触式转速测量。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对于本领域的普通专业技术人员来说，可以对前述各实施例所记载的具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所保护技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种非接触式预压泵转速测量系统，包括壳体(1)、预压泵转子(2)、涡轮(4)和转速传感器(5)，所述壳体(1)两端分别设置入口端(11)和出口端(12)，所述预压泵转子(2)与壳体(1)同轴，所述涡轮(4)套装在预压泵转子(2)上，涡轮(4)内壁与预压泵转子(2)叶片固定，其特征在于：
所述壳体(1)外壁与涡轮(4)对应的位置上设置有传感器支座(6)，所述转速传感器(5)固定在传感器支座(6)内；
所述涡轮(4)围带上圆周均布有多个磁块安装槽(41)，磁块安装槽(41)内设置有磁块(42)；
所述入口端(11)内设置有转子安装支架(21)，转子安装支架(21)外壁与壳体(1)内壁间设置有多个筋板(22)，转子安装支架(21)内设有安装槽，安装槽内设置有径向轴承(23)；
所述出口端(12)设置有出口管(3)，出口管(3)内端端口内通过轴承压紧螺母(25)与轴端压紧螺母(26)固定有止推轴承(24)，所述轴承压紧螺母(25)固定在出口管(3)内壁，所述轴端压紧螺母(26)固定在预压泵转子(2)上；
所述径向轴承(23)和止推轴承(24)分别套设在预压泵转子(2)两端。
2.根据权利要求1所述的一种非接触式预压泵转速测量系统，其特征在于：所述多个磁块安装槽(41)为燕尾槽结构。
3.根据权利要求2所述的一种非接触式预压泵转速测量系统，其特征在于：所述磁块(42)与磁块安装槽(41)为过盈配合，并且磁块(42)边缘设置有翻边(43)。
4.根据权利要求3所述的一种非接触式预压泵转速测量系统，其特征在于：所述磁块(42)数量与涡轮(4)叶片数量的比例为1:3或1:4。
5.根据权利要求4所述的一种非接触式预压泵转速测量系统，其特征在于：所述磁块(42)采用2Cr13材料。
6.根据权利要求5所述的一种非接触式预压泵转速测量系统，其特征在于：所述涡轮(4)、预压泵转子(2)采用TC4材料。
7.根据权利要求5所述的一种非接触式预压泵转速测量系统，其特征在于：所述壳体(1)、传感器支座(6)采用TC4材料。
8.根据权利要求1至7任一所述的一种非接触式预压泵转速测量系统，其特征在于：所述涡轮(4)内壁与预压泵转子(2)叶片通过焊接固定；所述转速传感器(5)通过螺纹连接固定在传感器支座(6)内，传感器支座(6)通过焊接固定在壳体(1)外壁上。
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