一种液氧预压涡轮泵及涡轮泵制造技术

一种液氧预压涡轮泵及涡轮泵，其中，液氧预压涡轮泵安装于涡轮泵中的主泵上游。液氧预压涡轮泵包括涡轮盖、蜗壳、涡轮盘、泵叶轮以及预压泵轴；涡轮盘内圈安装在预压泵轴一端，泵叶轮内圈安装在预压泵轴另一端，且均设置于蜗壳内。蜗壳具有朝向预压泵轴的延伸段，延伸段一侧与涡轮盘形成涡轮腔，另一侧与泵叶轮形成泵叶轮腔，且蜗壳的延伸段与预压泵轴间隔设置，其间隔内具有安装于预压泵轴的篦齿密封环。篦齿密封环与蜗壳非接触设置，用于防止产生多余物和摩擦爆炸。液氧预压涡轮泵可以放置于液氧贮箱内部，可以充分有效利用推进剂贮箱内的液氧，减少贮箱内推进剂冗余。减少贮箱内推进剂冗余。减少贮箱内推进剂冗余。

【技术实现步骤摘要】
一种液氧预压涡轮泵及涡轮泵


[0001]本技术涉及航天运载火箭发动机
，特别是涉及一种液氧预压涡轮泵及涡轮泵。

技术介绍

[0002]航天运载器需要在远离地面的高空或太空工作，进而推进剂供应系统的结构尺寸和质量受到严格限制。大推力、高比冲、高性能的液体火箭发动机系统通常为闭式循环。在闭式循环系统中，泵的出口压力非常高，为了减小涡轮泵结构尺寸和质量，涡轮泵转速选取的较高，从而导致避免涡轮泵发生汽蚀时所需的泵入口压力较高，进而贮箱压力升高会直接影响贮箱壁厚和贮箱质量。
[0003]因此，提供一种可以提高主泵的入口压力的液氧预压涡轮泵是目前要解决的问题。

技术实现思路

[0004]为解决相关技术中的上述技术问题，本技术提出一种液氧预压涡轮泵及涡轮泵，适用于大推力、高比冲的泵压式液体火箭发动机，具有结构精简、零部件数量少以及可靠性高等优点，降低了液氧预压涡轮泵的生产制造及装配试验成本。这种液氧预压涡轮泵可以安装于火箭贮箱内部，从而充分有效利用推进剂贮箱内的液氧，减少贮箱内推进剂的冗余。此外，这种液氧预压涡轮泵优化了动力系统整体结构布局，同时也保证了液氧预压涡轮泵的高效率、高可靠性的工作。
[0005]本技术的一个方面提出的一种液氧预压涡轮泵，安装于涡轮泵中的主泵上游，包括涡轮盖、蜗壳、涡轮盘、泵叶轮以及预压泵轴。所述涡轮盘内圈安装在所述预压泵轴一端，所述泵叶轮内圈安装在所述预压泵轴另一端，且均设置于所述蜗壳内。其中，所述蜗壳接近所述泵叶轮的位置设有蜗壳进口管和蜗壳出口管，所述蜗壳进口管与液氧贮箱连接，所述蜗壳出口管与主泵入口管路连接；所述蜗壳靠近所述涡轮盘的位置设有喷嘴孔，用于与主泵出口连接。所述蜗壳具有朝向所述预压泵轴的延伸段；所述蜗壳的延伸段一侧与所述涡轮盘形成涡轮腔，另一侧与所述泵叶轮形成泵叶轮腔，且所述蜗壳的延伸段与所述预压泵轴间隔设置，其间隔内具有安装于所述预压泵轴的篦齿密封环；所述篦齿密封环与所述蜗壳非接触设置，用于防止产生多余物和摩擦爆炸。
[0006]所述涡轮盖设置于所述蜗壳靠近所述涡轮盘的一端，同时与所述涡轮盘配合形成容纳空间，所述涡轮盘远离所述预压泵轴的一侧具有涡轮叶片，所述涡轮叶片设置于所述空间内。
[0007]在一个实施例中，所述蜗壳的延伸段与所述预压泵轴的间隔内还具有涡轮端轴承；所述篦齿密封环轴向贴合安装于所述泵叶轮与所述涡轮端轴承之间。
[0008]在一个实施例中，所述涡轮盘外圈与所述蜗壳之间具有第一径向间隙，所述涡轮盘与所述蜗壳的延伸段之间具有与所述第一径向间隙连通的第一轴向间隙,所述篦齿密封
环的外圈与所述蜗壳的延伸段具有第二径向间隙，所述蜗壳的延伸段与所述泵叶轮外圈之间具有第二轴向间隙。由所述喷嘴孔进入的高压推进剂，依次通过所述第一径向间隙、所述第一轴向间隙、所述涡轮端轴承内外圈的间隙、第二径向间隙和第二轴向间隙流入所述蜗壳，用于实现对所述涡轮端轴承的冷却。其中，所述第二轴向间隙能够通过调整所述篦齿密封环的轴向厚度进行调节。
[0009]在一个实施例中，所述涡轮叶片与所述涡轮盖之间具有第三轴向间隙，所述涡轮盘靠近所述预压泵轴的一侧与所述涡轮盖之间具有第四轴向间隙；由所述喷嘴孔进入的高压推进剂，依次通过所述第三轴向间隙和所述第四轴向间隙，用于驱动所述涡轮盘旋转。
[0010]在一个实施例中，所述涡轮端轴承的内圈设置于所述预压泵轴，外圈安装于所述蜗壳的轴承孔位置；所述涡轮端轴承远离所述篦齿密封环的一侧通过调整垫与所述涡轮盘贴合设置。
[0011]在一个实施例中，所述第一轴向间隙、所述第三轴向间隙和所述第四轴向间隙能够通过调整所述调整垫的轴向厚度进行调节。
[0012]在一个实施例中，所述泵叶轮通过泵叶轮锁片和泵叶轮固定螺母锁紧设置于所述预压泵轴。其中，所述泵叶轮外圈与所述蜗壳进口管之间具有第三径向间隙，避免所述泵叶轮外圈与所述蜗壳进口管发生摩擦剐蹭。
[0013]在一个实施例中，所述泵叶轮远离所述涡轮盘的一端具有泵端轴承和设置于所述泵端轴承外圈的导叶环；所述泵端轴承内圈通过泵端轴承固定锁片和泵端轴承固定螺母锁紧固定于所述预压泵轴，外圈通过所述导叶锁片和所述导叶压紧螺母安装在所述导叶环内，所述导叶环外圈设置于所述蜗壳内。
[0014]在一个实施例中，所述第一轴向间隙、所述第三轴向间隙、所述第四轴向间隙和所述第一径向间隙均为0.5mm至3mm，所述第二轴向间隙为0.5mm至3mm，所述第三径向间隙为0.5mm至2mm，所述第二径向间隙为0.3mm至1mm。
[0015]本技术的另一方面还提供了一种涡轮泵，包括主泵和设置于所述主泵上游的液氧预压涡轮泵。所述液氧预压涡轮泵设置于液氧贮箱内部或者液氧贮箱出口处。其中液压贮箱与所述液氧预压涡轮泵的蜗壳入口管路连接，所述主泵入口管路与所述液氧预压涡轮泵的蜗壳出口管路连接，所述主泵出口管路与所述液氧预压涡轮泵靠近涡轮盘设置的喷嘴孔连接。
[0016]本技术实施例的液氧预压涡轮泵及涡轮泵，利用主泵高压液态推进剂驱动液氧预压涡轮泵的涡轮盘旋转，不需要火箭另外携带其他介质驱动涡轮。传统高压补燃闭式系统的预压泵采用高温富氧燃气驱动涡轮盘，本技术的涡轮盘工作环境比传统高压补燃闭式系统的环境更加优越，涡轮盘不易出现烧蚀变形及疲劳破坏，轴承工作寿命长，工作可靠，能够保证液氧预压涡轮泵的安全可靠工作。
[0017]本技术实施例的液氧预压涡轮泵，涡轮腔与泵叶轮腔之间通过非接触的篦齿密封环密封，在低温液氧环境中，不易摩擦爆炸，不易产生多余物，能够保证液氧预压涡轮泵泵安全可靠工作。
[0018]本技术实施例的轴承冷却回路简单，涡轮腔的高压推进剂从涡轮端轴承内外圈的间隙流过轴承，然后经过篦齿密封环的第二径向间隙以及第二轴向间隙，最后从泵叶轮腔流入蜗壳。
[0019]在阅读具体实施方式并且在查看附图之后，本领域的技术人员将认识到另外的特征和优点。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1是本技术的液氧预压涡轮泵的整体结构示意图。
[0022]图2是本技术实施例的液氧预压涡轮泵的内部结构剖视图。
[0023]图3是本技术实施例的液氧预压涡轮泵的连接结构示意图。
具体实施方式
[0024]下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本技术的技术方案。诸如“下面”、“下方”、“在
…
下”、“低”、“上方”、“在
…
上”、“高”等的空间关系术语用于使描述方便，以解释一个元件相对于第二元件的定位，表示除了与图中示出的那些取向不同的取向以外，这些术语旨在涵盖器件的不同取向。另外，例如“一个元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液氧预压涡轮泵，安装于涡轮泵中的主泵上游，其特征在于，包括：涡轮盖、蜗壳、涡轮盘、泵叶轮以及预压泵轴；所述涡轮盘内圈安装在所述预压泵轴一端，所述泵叶轮内圈安装在所述预压泵轴另一端，且均设置于所述蜗壳内；其中，所述蜗壳接近所述泵叶轮的位置设有蜗壳进口管和蜗壳出口管，所述蜗壳进口管与液氧贮箱连接，所述蜗壳出口管与主泵入口管路连接；所述蜗壳靠近所述涡轮盘的位置设有喷嘴孔，用于与主泵出口连接；所述蜗壳具有朝向所述预压泵轴的延伸段；所述蜗壳的延伸段一侧与所述涡轮盘形成涡轮腔，另一侧与所述泵叶轮形成泵叶轮腔，且所述蜗壳的延伸段与所述预压泵轴间隔设置，其间隔内具有安装于所述预压泵轴的篦齿密封环；所述篦齿密封环与所述蜗壳非接触设置，用于防止产生多余物和摩擦爆炸；所述涡轮盖设置于所述蜗壳靠近所述涡轮盘的一端，同时与所述涡轮盘配合形成容纳空间，所述涡轮盘远离所述预压泵轴的一侧具有涡轮叶片，所述涡轮叶片设置于所述空间内。2.根据权利要求1所述的液氧预压涡轮泵，其特征在于，所述蜗壳的延伸段与所述预压泵轴的间隔内还具有涡轮端轴承；所述篦齿密封环轴向贴合安装于所述泵叶轮与所述涡轮端轴承之间。3.根据权利要求2所述的液氧预压涡轮泵，其特征在于，所述涡轮盘外圈与所述蜗壳之间具有第一径向间隙，所述涡轮盘与所述蜗壳的延伸段之间具有与所述第一径向间隙连通的第一轴向间隙,所述篦齿密封环的外圈与所述蜗壳的延伸段具有第二径向间隙，所述蜗壳的延伸段与所述泵叶轮外圈之间具有第二轴向间隙；由所述喷嘴孔进入的高压推进剂，依次通过所述第一径向间隙、所述第一轴向间隙、所述涡轮端轴承内外圈的间隙、第二径向间隙和第二轴向间隙流入所述蜗壳，用于实现对所述涡轮端轴承的冷却；其中，所述第二轴向间隙能够通过调整所述篦齿密封环的轴向厚度进行调节。4.据权利要求3所述的液氧预压涡轮泵，其特征在于，所述涡轮叶片与所述涡轮盖之间具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔生磊，刘磊，王磊，李永鹏，张树强，王琳，张力豪，李金鸽，梁润孜，
申请(专利权)人：蓝箭航天空间科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：