基于一体化筒状支承座的液体火箭发动机低温涡轮泵制造技术

本发明专利技术涉及一种基于一体化筒状支承座的液体火箭发动机低温涡轮泵。本发明专利技术的目的是解决现有技术存在止推轴承和径向轴承的同轴度较难保证，止推轴承后设置的高压节流装置需采取确保可靠锁紧的措施、螺纹联接部位易产生装配多余物、浮动环结构工作特性设计与控制难度大、结构复杂的技术问题，提供一种基于一体化筒状支承座的液体火箭发动机低温涡轮泵。该结构通过采用一体化支承座结构设计，使得转子系统两支承轴承具有高精度的结构同轴度，通过在支承座外部采用高精度定位法兰、外部凹槽结构共同实现支承座与涡轮泵壳体之间的高联接刚度和高结构刚度，通过迷宫齿节流结构，改善了转子系统的振动特性。

【技术实现步骤摘要】
基于一体化筒状支承座的液体火箭发动机低温涡轮泵
本专利技术涉及一种发动机涡轮泵，具体涉及一种基于一体化筒状支承座的液体火箭发动机低温涡轮泵。
技术介绍
液体火箭发动机低温涡轮泵包括涡轮泵壳体，设置在涡轮泵壳体内的转子系统和压紧螺母；转子系统包括转轴、泵轮、涡轮、设置在转轴安装泵轮一端的径向轴承、设置在转轴安装涡轮一端的止推轴承、套设在转轴上且位于径向轴承和止推轴承之间的轴套；压紧螺母用于顶紧止推轴承外圈。工作时，涡轮通常工作于高温、高压的燃气通道中；泵轮通常工作于低温介质中，用于将低温涡轮泵转子系统的振动幅值控制在一定范围之内；止推轴承用于承受转子系统的不平衡轴向力和径向力；径向轴承用于承受转子系统的不平衡径向力。通常，由于低温涡轮泵无法通过润滑油或油脂进行润滑、冷却，其转子系统的两个支承轴承(径向轴承和止推轴承)只能采用泵低温工作介质(工质)进行冷却和润滑。同时，为了防止涡轮燃气倒灌流入止推轴承而导致轴承失效，止推轴承工质的压力通常远高于涡轮的燃气压力，属于低温、高压工质。同时，止推轴承和径向轴承通常分别安装于低温涡轮泵的涡轮壳体内腔、泵壳体内腔，而涡轮壳体和泵壳体为不同的组件，通过螺栓进行外部联接。这种结构使得低温涡轮泵转子系统两个支承轴承的同轴度较难保证，导致低温涡轮泵转子系统支承精度较低，转子系统的振动值偏高，进而使得涡轮泵的工作可靠性降低。同时为了确保冷却止推轴承后的低温、高压工质回流至泵轮端的低温、低压工作腔，需要在止推轴承后设置高压节流装置。高压节流装置常采用浮动环或节流螺母等结构，这两种结构均存在螺纹联接部位需要采取相应的确保可靠锁紧的措施、涡轮泵装配过程中螺纹联接部位易产生装配多余物等问题。此外，浮动环结构为动密封，还存在工作特性设计与控制难度大、且需要与挡板和限位螺母等共同完成节流功能，导致结构复杂的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有液体火箭发动机低温涡轮泵存在止推轴承和径向轴承的同轴度较难保证，导致涡轮泵工作可靠性降低，止推轴承后设置的高压节流装置需采取确保可靠锁紧的措施、螺纹联接部位易产生装配多余物、浮动环结构工作特性设计与控制难度大、结构复杂的技术问题，提供一种基于一体化筒状支承座的液体火箭发动机低温涡轮泵。为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术解决方案如下：一种基于一体化筒状支承座的液体火箭发动机低温涡轮泵，包括涡轮泵壳体，设置在涡轮泵壳体内的转子系统和压紧螺母；转子系统包括转轴、泵轮、涡轮、设置在转轴安装泵轮一端的径向轴承、设置在转轴安装涡轮一端的止推轴承、套设在转轴上且位于径向轴承和止推轴承之间的轴套；压紧螺母用于顶紧止推轴承外圈；其特殊之处在于：还包括一体化筒状支承座，该支承座包括沿轴向依次设置的径向轴承安装段、集液段和止推轴承安装段；所述径向轴承安装段的外径大于止推轴承安装段的外径；所述集液段的外径小于径向轴承安装段和止推轴承安装段的外径，在集液段与涡轮泵壳体之间形成集液环腔，集液段内周靠近径向轴承安装段一侧设有迷宫齿节流结构；所述径向轴承安装段外周设有法兰，法兰与涡轮泵壳体通过联接螺栓紧固联接；径向轴承安装段内周设有径向轴承配合面，径向轴承配合面的轴向长度大于径向轴承的宽度；所述止推轴承安装段外表面与涡轮泵壳体间留有间隙，且止推轴承安装段外周开设有多个轴向凹槽，内周沿轴向由内至外依次设有止推轴承配合面和紧固螺纹，止推轴承配合面的轴向长度小于止推轴承的宽度，紧固螺纹处安装压紧螺母；所述涡轮泵壳体上靠近径向轴承安装段一侧开设有与集液环腔连通的工作介质入口。进一步地，为了使左端径向轴承配合面的轴向宽度足够，确保泵工作过程中径向轴承外圈不发生轴向限位，进而确保转子系统具有一定的轴向活动空间，所述径向轴承配合面的轴向长度比径向轴承宽度长4-5mm；为了使止推轴承外圈与其压紧螺母良好贴合，确保止推轴承外圈在工作过程中不发生轴向移动，所述止推轴承配合面的轴向长度比止推轴承宽度短1-2mm。进一步地，所述径向轴承安装段与涡轮泵壳体之间留有0.02-0.10mm的径向间隙；所述径向轴承配合面与径向轴承的配合间隙为0-0.02mm；所述止推轴承配合面与止推轴承的配合间隙为0-0.02mm。进一步地，为了提高集液段的支承刚度和结构强度，所述集液段外周布置有多个轴向加强筋板。进一步地，为了满足支承座与涡轮泵壳体之间的联接刚度和支承刚度要求，且确保支承座外部结构具有良好的工艺加工性能，多个所述轴向凹槽沿止推轴承安装段外周均匀布置；多个所述轴向加强筋板沿集液段外周均匀布置；轴向凹槽与轴向加强筋板的数量相等，且单个轴向凹槽与每两个相邻轴向加强筋板的间隔处一一对应，且宽度相等。进一步地，为了方便支承座装配，实现支承座与涡轮泵壳体的高刚度联接和高同轴度精确定位，所述法兰上设有多个法兰联接孔和至少两个定位销孔。进一步地，所述定位销孔有2个，且呈180度对称布置。进一步地，为了达到较好的工作介质降压效果，迷宫齿节流结构的迷宫齿采用梯形齿结构。进一步地，为了使法兰与涡轮泵壳体紧密贴合，所述法兰的端面与径向轴承安装段外周的垂直度偏差不超过0.05mm。进一步地，为了方便加工，所述一体化筒状支承座利用车床和数控机床加工而成。本专利技术相比现有技术具有的有益效果如下：1、本专利技术提供的基于一体化筒状支承座的液体火箭发动机低温涡轮泵，通过采用一体化结构设计，使得转子系统两支承轴承具有高精度的结构同轴度，保证了涡轮泵工作的可靠性。2、通过支承座内部的迷宫齿节流结构为转子系统提供了较高的支承刚度和适当的阻尼，降低了转子系统的挠度，改善了转子系统的振动特性，消除了止推轴承后高压节流装置工作特性设计与控制难度大、需要与挡板和限位螺母等共同完成节流功能，导致结构复杂、可靠性不高的问题，避免了现有技术中需采取的可靠锁紧措施、涡轮泵装配过程中螺纹联接部位易产生装配多余物等问题。3、通过在支承座外部采用高精度定位法兰、外部加强筋板、外部凹槽结构，共同实现支承座与涡轮泵壳体之间的高联接刚度和高结构刚度。附图说明图1为本专利技术实施例中一体化筒状支承座的结构示意图；图2为本专利技术实施例中一体化筒状支承座的半剖图；图3为2中A处的局部放大图；图4为本专利技术实施例的半剖图；附图标记说明：1-径向轴承安装段、2-集液段、3-止推轴承安装段、4-集液环腔、5-迷宫齿节流结构、6-法兰、7-联接螺栓、8-径向轴承配合面、9-轴向凹槽、10-止推轴承配合面、11-紧固螺纹、12-工作介质入口、13-轴向加强筋板、14-法兰联接孔、15-定位销孔、16-径向轴承、17-止推轴承、18-压紧螺母、19-轴套、20-涡轮泵壳体、21-转轴、22-泵轮、23-涡轮。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步地说明。基于一体化筒状支承座的液体火箭发动机低温涡轮泵，如图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于一体化筒状支承座的液体火箭发动机低温涡轮泵，包括涡轮泵壳体(20)，设置在涡轮泵壳体(20)内的转子系统和压紧螺母(18)；转子系统包括转轴(21)、泵轮(22)、涡轮(23)、设置在转轴(21)安装泵轮(22)一端的径向轴承(16)、设置在转轴(21)安装涡轮(23)一端的止推轴承(17)、套设在转轴(21)上且位于径向轴承(16)和止推轴承(17)之间的轴套(19)；压紧螺母(18)用于顶紧止推轴承(17)外圈；/n其特征在于：还包括一体化筒状支承座，该支承座包括沿轴向依次设置的径向轴承安装段(1)、集液段(2)和止推轴承安装段(3)；/n所述径向轴承安装段(1)的外径大于止推轴承安装段(3)的外径；/n所述集液段(2)的外径小于径向轴承安装段(1)和止推轴承安装段(3)的外径，在集液段(2)与涡轮泵壳体(20)之间形成集液环腔(4)，集液段(2)内周靠近径向轴承安装段(1)一侧设有迷宫齿节流结构(5)；/n所述径向轴承安装段(1)外周设有法兰(6)，法兰(6)与涡轮泵壳体(20)通过联接螺栓(7)紧固联接；径向轴承安装段(1)内周设有径向轴承配合面(8)，径向轴承配合面(8)的轴向长度大于径向轴承(16)宽度；/n所述止推轴承安装段(3)外表面与涡轮泵壳体(20)间留有间隙，且止推轴承安装段(3)外周开设有多个轴向凹槽(9)，内周沿轴向由内至外依次设有止推轴承配合面(10)和紧固螺纹(11)，止推轴承配合面(10)的轴向长度小于止推轴承(17)宽度，紧固螺纹(11)处安装压紧螺母(18)；/n所述涡轮泵壳体(20)上靠近径向轴承安装段(1)一侧开设有与集液环腔(4)连通的工作介质入口(12)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于一体化筒状支承座的液体火箭发动机低温涡轮泵，包括涡轮泵壳体(20)，设置在涡轮泵壳体(20)内的转子系统和压紧螺母(18)；转子系统包括转轴(21)、泵轮(22)、涡轮(23)、设置在转轴(21)安装泵轮(22)一端的径向轴承(16)、设置在转轴(21)安装涡轮(23)一端的止推轴承(17)、套设在转轴(21)上且位于径向轴承(16)和止推轴承(17)之间的轴套(19)；压紧螺母(18)用于顶紧止推轴承(17)外圈；
其特征在于：还包括一体化筒状支承座，该支承座包括沿轴向依次设置的径向轴承安装段(1)、集液段(2)和止推轴承安装段(3)；
所述径向轴承安装段(1)的外径大于止推轴承安装段(3)的外径；
所述集液段(2)的外径小于径向轴承安装段(1)和止推轴承安装段(3)的外径，在集液段(2)与涡轮泵壳体(20)之间形成集液环腔(4)，集液段(2)内周靠近径向轴承安装段(1)一侧设有迷宫齿节流结构(5)；
所述径向轴承安装段(1)外周设有法兰(6)，法兰(6)与涡轮泵壳体(20)通过联接螺栓(7)紧固联接；径向轴承安装段(1)内周设有径向轴承配合面(8)，径向轴承配合面(8)的轴向长度大于径向轴承(16)宽度；
所述止推轴承安装段(3)外表面与涡轮泵壳体(20)间留有间隙，且止推轴承安装段(3)外周开设有多个轴向凹槽(9)，内周沿轴向由内至外依次设有止推轴承配合面(10)和紧固螺纹(11)，止推轴承配合面(10)的轴向长度小于止推轴承(17)宽度，紧固螺纹(11)处安装压紧螺母(18)；
所述涡轮泵壳体(20)上靠近径向轴承安装段(1)一侧开设有与集液环腔(4)连通的工作介质入口(12)。


2.根据权利要求1所述的基于一体化筒状支承座的液体火箭发动机低温涡轮泵，其特征在于：
所述径向轴承配合面(8)的轴向长度比径向轴承(16)宽度长4-5mm；
所述止推轴承配合面(10)的轴向长度比止推轴承(17)宽度短1-2mm。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗旭升，李昌奂，李春乐，李爱民，金路，袁伟为，闫松，
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