一种带预压泵的空气涡轮泵制造技术

本发明专利技术涉及一种带预压泵的空气涡轮泵，解决现有空气涡轮泵无法在低入口压力下工作以及系统效率低，系统结构复杂，难以在小尺寸空间下使用的难题。空气涡轮泵包括预压泵、减速器和主泵；预压泵包括前壳体、预压叶轮和预压泵轴，预压叶轮安装在预压泵轴上并设置在前壳体内；主泵包括中间壳体、后壳体、诱导轮、离心轮、涡轮和主泵轴；诱导轮和离心轮均设置在中间壳体内，涡轮设置在后壳体内，中间壳体分别与前壳体、后壳体固定连接；诱导轮和涡轮分别安装在主泵轴的两侧，离心轮设置在诱导轮和涡轮的中间，主泵轴穿过诱导轮与减速器连接；减速器包括高速齿轮和低速轮系，主泵轴与减速器的高速齿轮连接，预压泵轴与减速器的低速轮系连接。

Air turbine pump with prepress pump

The invention relates to an air turbine pump with a preloading pump, which solves the problems that the existing air turbine pump can not work under low inlet pressure, the system efficiency is low, the system structure is complex, and it is difficult to use in small space. The air turbine pump includes a preloading pump, a reducer and a main pump; the preloading pump comprises a front shell, a preloading impeller and a preloading pump shaft, and the preloading impeller is mounted on the preloading pump shaft and is arranged in the front shell; the main pump comprises an intermediate shell, a rear shell, a guide wheel, a centrifugal wheel, a turbine and a main pump shaft; and the inducer and a centrifugal wheel are arranged in the middle shell. In the shell, the turbine is arranged in the rear shell, and the intermediate shell is fixed and connected with the front shell and the rear shell respectively; the inducer and the turbine are respectively installed on both sides of the main pump shaft; the centrifugal wheel is arranged in the middle of the inducer and the turbine, and the main pump shaft is connected with the reducer through the inducer; the reducer includes high-speed gear and low-speed gear train, and the main pump shaft. The shaft is connected with the high speed gear of the reducer, and the preload pump shaft is connected with the low speed gear train of the retarder.

【技术实现步骤摘要】
一种带预压泵的空气涡轮泵
本专利技术涉及空气涡轮泵领域，具体涉及一种带预压泵的空气涡轮泵。
技术介绍
航空航天飞行器需要在远离地面的高空或太空工作，受飞行器空间尺寸和结构质量的约束，推进剂供应系统的结构尺寸和质量受到严格限制。为了尽量减小结构尺寸和质量，推进剂泵的转速越来越高，而为了减轻贮箱增压系统的质量和规模，推进剂贮箱的压力越来越低，推进剂泵具有的高转速和低入口压力特点，要求推进剂泵具有非常高的抗汽蚀性能。现有技术中通常采用在离心轮前增设诱导轮的方法提高泵的抗汽蚀性能，但提高幅度有限，而且在偏离设计点较远的工况时，受限于诱导轮自身的抗汽蚀性能，推进剂泵抗汽蚀性能仍然不满足低入口压力下正常工作的要求。此外，现有技术中在主燃油泵前增加一个低转速叶片式泵或者射流泵作为预增压泵，提高推进剂泵的入口压力，预增压泵可以使主燃油泵在低的入口压力下正常工作，但这种预增压泵需要额外增设驱动机构或者高压源，大幅增加了系统的结构尺寸和重量，并且降低了系统效率，使得系统复杂化，在空间尺寸紧张的情况下，是不可行的。因此，设计一种结构紧凑、效率高、抗汽蚀性能优良的空气涡轮泵，是提高推进剂泵抗汽蚀性能的根本途径。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有空气涡轮泵无法在低入口压力下工作以及系统效率低，系统结构复杂，难以在小尺寸空间下使用的难题，提供一种结构紧凑、效率高、抗汽蚀性能好的带预压泵的空气涡轮泵，使推进剂泵可以在更高转速和更低的入口压力下正常工作。本专利技术解决上述问题的技术方案是，一种带预压泵的空气涡轮泵，包括预压泵、减速器和主泵，所述预压泵和主泵分别安装在减速器的两侧；所述预压泵包括前壳体、预压叶轮和预压泵轴，所述预压叶轮安装在预压泵轴上，并设置在前壳体内，预压叶轮采用斜流式叶轮、轴流式叶轮、或轴流式和斜流式的组合形式叶轮；所述主泵包括中间壳体、后壳体、诱导轮、离心轮、涡轮和主泵轴；所述诱导轮和离心轮均设置在中间壳体内，所述涡轮设置在后壳体内，所述中间壳体分别与前壳体、后壳体固定连接；所述诱导轮和涡轮分别安装在主泵轴的两侧，离心轮设置在诱导轮和涡轮的中间，主泵轴穿过诱导轮和离心轮与减速器连接；所述预压泵和中间壳体之间形成过渡流道，减速器安装在过渡流道内，减速器包括高速齿轮和低速轮系，所述主泵轴与减速器的高速齿轮连接，所述预压泵轴与减速器的低速轮系连接，预压泵轴和主泵轴同轴线分布。涡轮驱动主泵轴高速旋转，带动诱导轮和离心轮增压工作，同时主泵轴与减速器高速齿轮同步旋转，经减速器减速后驱动低速轮系低速旋转，低速轮系与预压泵轴同步旋转，带动预压叶轮为介质预增压，工作介质进入预压叶轮，预增压后具有压力的介质再进入诱导轮和离心轮。进一步地，所述预压泵还包括导叶，所述导叶设置在预压叶轮后侧，并通过轴承安装在预压泵轴上，所述导叶分别与前壳体、中间壳体固定连接。进一步地，所述预压泵的导叶为单级导叶或多级导叶。进一步地，所述减速器为单级减速器或多级减速器。进一步地，所述主泵的诱导轮和离心轮为诱导轮和离心轮一体化的叶轮，有利于提高主泵的抗汽蚀性能和效率。进一步地，所述诱导轮采用变螺距诱导轮、等螺距诱导轮或复合螺距诱导轮。诱导轮采用变螺距方案，也可以采用等螺距或者复合螺距方案，当涡轮泵工况变化范围较大时，采用变螺距或者复合螺距方案，有利用提高泵偏工况的抗汽蚀性能进一步地，所述预压叶轮的前端设置有轴头螺母，所述轴头螺母与预压泵轴连接。进一步地，所述预压泵轴和减速器的低速轮系一体化设置。本专利技术的有益效果为：1.本专利技术带预压泵的空气涡轮泵抗汽蚀性能好。高转速主泵通过减速器减速后驱动预压泵，预压泵设计转速较低，在同等汽蚀比转速水平下，可以满足更低入口压力条件的工作要求，使得空气涡轮泵可以在较低入口压力条件下工作，具有较高的抗汽蚀性能；预压叶轮采用轴流式或者斜流式方案，具有比离心式方案优良的抗汽蚀性能，即使在低入口压力预压叶轮11轻度汽蚀的工况下，也不会明显影响预压泵的增压能力，可以保证主泵3进口具有足够的压力，不会发生汽蚀。2.本专利技术带预压泵的空气涡轮泵效率高；预压叶轮采用轴流式或者斜流式方案，比射流泵、离心轮等增压泵方案效率高，并且预压叶轮采用减速器2直接驱动，相比空气涡轮单独驱动，需求能耗更低。3.本专利技术空气涡轮泵结构紧凑，尺寸小；预压泵和主泵一体化设计，节省了常规预压泵驱动电机或空气涡轮系统结构，空气涡轮泵重量和尺寸大幅度减小。附图说明图1为本专利技术实施例空气涡轮泵的结构图。附图标记：1-预压泵，2-减速器，3-主泵，11-预压叶轮，12-导叶，13-预压泵轴，14-前壳体，15-轴承，21-高速齿轮，22-低速轮系，31-诱导轮，32-离心轮，33-主泵轴，34-涡轮，35-中间壳体，36-后壳体，37-轴头螺母。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术的内容作进一步详细描述：如图1所示，本专利技术提供一种高抗汽蚀性能、宽工作范围的空气涡轮泵，可用于抗汽蚀性能要求苛刻的燃油供应系统，尤其是航空航天推进领域，空气涡轮泵主要由预压泵1、减速器2和主泵3组成，预压泵1和主泵3分别安装在减速器2的两侧。预压泵1包括前壳体14、预压叶轮11、导叶12和预压泵轴13，预压叶轮11安装在预压泵轴13上，并设置在前壳体14内，导叶12布置在预压叶轮11后侧，并通过轴承15安装在预压泵轴13上，预压泵轴13支撑在前壳体14上；前壳体14和导叶12固定连接。主泵3包括中间壳体35、后壳体36、诱导轮31、离心轮32、涡轮34和主泵轴33；诱导轮31和离心轮32均设置在中间壳体35内，涡轮34设置在后壳体36内，中间壳体35分别与导叶12、后壳体36固定连接，主泵轴33两端分别支撑在中间壳体35和后壳体36上，诱导轮31和涡轮34分别安装在主泵轴33的两侧，离心轮32设置在诱导轮31和涡轮34的中间，主泵轴33穿过诱导轮31和离心轮32与减速器2连接。本专利技术的带预压泵的空气涡轮泵预压泵1和主泵3直接连接，预压泵1导叶12和中间壳体35之间形成过渡流道，减速器2安装在过渡流道内部，减速器2包括高速齿轮21和低速轮系22，主泵的主泵轴33与减速器2的高速齿轮21连接，预压泵的预压泵轴13与减速器2的低速轮系22连接，预压泵轴13和主泵轴33同轴线分布。预压泵轴13和减速器2的低速轮系22可采用一体化设置。预压叶轮11的前端设置有轴头螺母37，轴头螺母37与预压泵轴13连接，对预压叶轮11轴向固定。涡轮驱动主泵轴33高速旋转，带动诱导轮31和离心轮32为介质增压，同时主泵轴33与减速器高速齿轮21同步旋转，经减速器2减速后驱动低速轮系22低速旋转，低速轮系22与预压泵轴13同步旋转，带动预压叶轮11为介质预增压，低压工作介质进入预压叶轮11，预增压后具有一定压力的介质再进入诱导轮31和离心轮32，最终达到增压的目的。低速旋转工作的预压泵1具有较高的抗汽蚀性能，预压泵提高主泵诱导轮31进口的压力，保证主泵不发生汽蚀，带预压泵的空气涡轮泵可以在极低入口压力条件下正常工作。预压泵1的预压叶轮11采用斜流式方案，也可以采用轴流式，或者采用轴流式和斜流式的组合形式，预压叶轮11方案的选择主要依据预压泵1的入口压力、设计转速、诱导轮进口压力需求等参数来确定。当入口压力较低时，预压泵本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带预压泵的空气涡轮泵，其特征在于：包括预压泵(1)、减速器(2)和主泵(3)，所述预压泵(1)和主泵(3)分别安装在减速器(2)的两侧；所述预压泵(1)包括前壳体(14)、预压叶轮(11)和预压泵轴(13)，所述预压叶轮(11)安装在预压泵轴(13)上，并设置在前壳体(14)内，预压叶轮(11)采用斜流式叶轮、轴流式叶轮、或轴流式和斜流式的组合形式叶轮；所述主泵(3)包括中间壳体(35)、后壳体(36)、诱导轮(31)、离心轮(32)、涡轮(34)和主泵轴(33)；所述诱导轮(31)和离心轮(32)均设置在中间壳体(35)内，所述涡轮(34)设置在后壳体(36)内，所述中间壳体(35)分别与前壳体(14)、后壳体(36)固定连接；所述诱导轮(31)和涡轮(34)分别安装在主泵轴(33)的两侧，所述离心轮(32)设置在诱导轮(31)和涡轮(34)之间，主泵轴(33)穿过诱导轮(31)与减速器(2)连接；所述预压泵(1)和中间壳体(35)之间形成过渡流道，减速器(2)安装在过渡流道内，减速器(2)包括高速齿轮(21)和低速轮系(22)，所述主泵轴(33)与减速器(2)的高速齿轮(21)连接，所述预压泵轴(13)与减速器(2)的低速轮系(22)连接，预压泵轴(13)和主泵轴(33)同轴线分布。...

【技术特征摘要】
1.一种带预压泵的空气涡轮泵，其特征在于：包括预压泵(1)、减速器(2)和主泵(3)，所述预压泵(1)和主泵(3)分别安装在减速器(2)的两侧；所述预压泵(1)包括前壳体(14)、预压叶轮(11)和预压泵轴(13)，所述预压叶轮(11)安装在预压泵轴(13)上，并设置在前壳体(14)内，预压叶轮(11)采用斜流式叶轮、轴流式叶轮、或轴流式和斜流式的组合形式叶轮；所述主泵(3)包括中间壳体(35)、后壳体(36)、诱导轮(31)、离心轮(32)、涡轮(34)和主泵轴(33)；所述诱导轮(31)和离心轮(32)均设置在中间壳体(35)内，所述涡轮(34)设置在后壳体(36)内，所述中间壳体(35)分别与前壳体(14)、后壳体(36)固定连接；所述诱导轮(31)和涡轮(34)分别安装在主泵轴(33)的两侧，所述离心轮(32)设置在诱导轮(31)和涡轮(34)之间，主泵轴(33)穿过诱导轮(31)与减速器(2)连接；所述预压泵(1)和中间壳体(35)之间形成过渡流道，减速器(2)安装在过渡流道内，减速器(2)包括高速齿轮(21)和低速轮系(22)，所述主泵轴(33)与减速器(2)的高速齿轮(21)连接，所述预压泵轴(13)与减速器(2)的低速...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文廷，许开富，严俊峰，任众，罗鹏，李永鹏，卜学兵，
申请(专利权)人：西安航天动力研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61