一种液体火箭发动机的泵壳体导流结构

专利摘要:
本实用新型涉及一种液体火箭发动机的泵壳体导流结构，包括第一连接段、入口环腔、分流板、连接通孔以及第二连接段；介质一路由一级泵出口段经第一连接段进入所述入口环腔，另一路由连接通孔进入所述入口环腔，经分流板整流后由二级泵入口进入二级泵。本实用新型的新型过渡导流管结构，该导流管不需要扩大泵体空间，也不需要复杂或特殊的铸造工艺而增大成本，而是仅改变导流管的引出位置，通过将导流管与二级泵壳体集成为一体，通过精密熔模铸造的方式进行生产，使得结构更紧凑、所需配套零件更少。提高了目前液体火箭发动机燃料泵结构紧凑性、缩短生产周期、降低生产成本。
公开号:CN214330984U
申请号:CN202023004893.7U
申请日:2020-12-14
公开日:2021-10-01
发明作者:沈涌斌；田伟枫；康永来；朱正辉
申请人:Beijing Tianbing Technology Co ltd；
IPC主号:F04D29-40

专利说明:
[n0001] 本实用新型涉及液体火箭发动机的燃料泵技术领域，尤其涉及一种液体火箭发动机的泵壳体导流结构。
[n0002] 由于高压补燃循环发动机的发生器产生的压力极高，这就要求为其提供燃料和氧化剂的泵出口压力也达到相应的水平，同时发生器所需的燃料流量极少、压力更高，为了节约能量消耗、降低涡轮的功率，一般都是将燃料泵设计成同轴的两级泵结构。燃料一级泵增压后的绝大部分流量用于冷却推力室，然后供应其燃烧；另外一部分流量(往往不到一级泵出口流量的1/20)供应到燃料二级泵进行再次增压后，经过流量调节器供应到发生器与氧化剂混合燃烧产生高温高压富氧燃气。液体火箭发动机的燃料二级泵是一种特殊的部分流泵，它与燃料一级泵同轴、同转速；流量小、扬程高，功率极小(相对燃料一级泵而言)；工作介质由燃料一级泵出口引入，入口介质本身压力已极高，因此燃料二级泵的效率和汽蚀性能均不再是关注的重点。目前已知的燃料二级泵引入流道有外接导管和集成式多内流路两种方式，为了获得更加紧凑的结构，内流路结构将逐渐成为新型号发动机燃料二级泵的工作介质引入的主要方式。
[n0003] 目前，已知的液体火箭发动机中，从燃料一级泵到二级泵的导流流道有外接导管方式、集成式多流路方式两种，其中外接导管又分为法兰连接和螺纹连接两种结构。法兰连接方式见图1所示，由导管1-1、螺柱1-2、螺母1-3、法兰1-4、O形密封圈1-5分别和一级泵出口1-6、二级泵入口1-7相连接，组成完整的引流流道结构。螺纹连接方式见图2所示，由导管2-1、接头2-2、压紧螺母2-3、密封垫2-4、转接头2-5、密封垫2-6分别和一级泵出口2-7、二级泵入口2-8相连接，组成完整的外接引流流道结构。集成式多流路方式见图3所示，由集液腔3-4收集从一级泵泵腔中导入的介质，然后通过8个连接通孔3-2进入入口环腔3-1。为了介质顺利入流，集液环腔3-4两侧需要采用倒角密封结构3-3和3-5。
[n0004] 法兰连接方式中，导管1-1需要在一级泵壳体和二级泵壳体按要求方位装配，用螺柱1-2、螺母1-3将法兰1-4连接在壳体上之后，然后在现场取样、弯管制作、现场调整，与法兰1-4进行焊接、探伤、打压、酸洗。整个生产周期长、工艺工序多，所需要的零件也较多，装配较困难，成本也较高。其次，由于装配状态的偏差，使得法兰连接导管的互换性和通用性差、每根导管的形状也不能完全一致。
[n0005] 螺纹连接方式与法兰连接方式基本相似，其中导管1需要一级泵壳体和二级泵壳体按要求方位装配，再将接头2-2、压紧螺母2-3、转接头2-5在对应壳体上之后，现场取样、弯管制作、现场调整，然后与接头2-2进行焊接、探伤、打压、酸洗。整个生产周期长、工艺工序多，所需要的零件也较多，装配困难，成本也较高。其次，由于装配状态的偏差，使得螺纹连接导管的互换性和通用性差，每根导管的形状也不能完全一致。
[n0006] 集成式多流路结构省掉了法兰、螺柱、螺母等零件，比前述两种方式要简单得多，但是由于其连接通孔2达到8个之多，流道结构显得过于复杂。另外，因受结构限制，孔径不能太大，一般在Φ5～Φ7左右，因此该种结构的壳体只能采用3D打印成型的方式加工，因此制作成本比较高。
[n0007] 针对目前现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种液体火箭发动机的泵壳体导流结构，该导流管不需要扩大泵体空间，也不需要复杂或特殊的铸造工艺而增大成本，而是仅改变导流管的引出位置，通过将导流管与二级泵壳体集成为一体，通过精密熔模铸造的方式进行生产，使得结构更紧凑、所需配套零件更少。
[n0008] 为达到上述目的，本实用新型提供了一种液体火箭发动机的泵壳体导流结构，包括第一连接段、入口环腔、分流板、连接通孔以及第二连接段；
[n0009] 所述第一连接段一端连接至所述入口环腔，另一端用于轴向连接至一级泵出口段；所述连接通孔一端连接至所述入口环腔，另一端连接至一级泵的最大截面引出端；所述入口环腔内设置分流板；所述第二连接段连接至二级泵入口；
[n0010] 介质一路由一级泵出口段经第一连接段进入连接通孔，由所述入口环腔，经分流板整流后由二级泵入口进入二级叶轮入口端。
[n0011] 进一步地，泵壳体导流结构与二级泵壳体一体成型，采用精密熔模铸造或3D打印制备。
[n0012] 进一步地，所述第一连接段的另一端包括导引段，导引一级泵出口段，并与一级泵出口段匹配密封连接。
[n0013] 进一步地，所述第二连接段的内部为大直径孔与二级泵入口匹配，通过迷宫式垫板形成密封结构。
[n0014] 进一步地，所述连接通孔另一端设置台阶面作为密封台密封连接至一级泵的最大截面引出端。
[n0015] 进一步地，还设置多个螺纹孔，通过螺柱固定至二级泵。
[n0016] 进一步地，所述连接通孔的密封台设置在两个螺纹孔之间。
[n0017] 本实用新型的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
[n0018] (1)本实用新型的新型过渡导流管结构，该导流管不需要扩大泵体空间，也不需要复杂或特殊的铸造工艺而增大成本，而是仅改变导流管的引出位置，通过将导流管与二级泵壳体集成为一体，通过精密熔模铸造的方式进行生产，使得结构更紧凑、所需配套零件更少。提高了目前液体火箭发动机燃料泵结构紧凑性、缩短生产周期、降低生产成本。
[n0019] (2)本实用新型集成式结构，减少了安装配套使用的零件数量和种类，具体为省掉了法兰、螺栓、螺母、密封圈(垫)、转接头、接头、压紧螺母等，使得安装使用更简便。
[n0020] (3)本实用新型简化了生产工艺，缩短了生产周期，具体为取消了现场取样、弯管制作、现场调整、焊接、探伤、打压、酸洗等一系列工艺过程。
[n0021] (4)本实用新型单流道结构相比于多流道而言，结构简单，密封可靠，生产成本更低。目前3D打印价格相比精密熔模铸造的价格在3倍左右。
[n0022] 图1是现有泵壳体结构法兰连接方式示意图；
[n0023] 图2是现有泵壳体结构螺纹连接方式示意图；
[n0024] 图3是现有泵壳体结构集成式多流路方式示意图；
[n0025] 图4是本实用新型单流道集成式壳体剖视图；
[n0026] 图5是本实用新型单流道集成式壳体俯视图；
[n0027] 图6是本实用新型单流道集成式壳体连接状态示意图。
[n0028] 为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
[n0029] 本实用新型提供一种液体火箭发动机的泵壳体导流结构，结合图4-5，包括第一连接段7、入口环腔2、分流板3、连接通孔1、第二连接段6以及连接孔5；
[n0030] 结合图6，第一连接段7一端连接至所述入口环腔2，另一端用于轴向连接至一级泵出口段9；所述连接通孔1一端连接至所述入口环腔2，另一端连接至一级泵的最大截面引出端11，最大截面引出端11连接至一级泵的最大截面；所述入口环腔2内设置分流板7；所述第二连接段6连接至二级泵入口8。
[n0031] 介质一路由一级泵出口段9经第一连接段7进入连接通孔1，由所述入口环腔2，经分流板3整流后由二级泵入口8进入二级泵叶轮入口。
[n0032] 所述第一连接段7的另一端包括导引段，经导引套筒12将一级泵壳体和二级泵壳体相连接，由密封垫13与一级泵出口段9匹配密封连接，形成一个连续且密封的通道。
[n0033] 所述第二连接段6为通孔，内部为大直径孔，与二级泵入口8匹配，通过迷宫式垫板14，形成密封结构。
[n0034] 所述连接通孔1另一端设置台阶面作为密封台4密封连接至一级泵的最大截面引出端11。
[n0035] 如图5所示，多个连接孔5，通过螺柱10固定至二级泵。所述连接通孔1的密封台4设置在两个连接孔之间。
[n0036] 本实用新型通过将连接通孔1与二级泵壳体集成为一体，从一级泵壳体的最大截面附近导出的介质经过该通道进入二级泵入口环腔2，在入口环腔2和分流板3的共同作用下进行均匀化整流，然后在轴向进入二级泵叶轮入口。由于介质的导出部位在一级泵壳体的最大断面附近，而该部位接近蜗壳的最大高度处，尺寸较大，因此引出空大可达到Φ10～Φ15左右。连接通道位于两个安装螺孔中间，可以为安装在密封台4处的密封垫提供足够的密封压力，确保密封可靠。本壳体可以采用精密熔模铸造或3D打印工艺进行生产，为了节约成本，选用了精密熔模铸造的生产工艺。
[n0037] 综上所述，本实用新型涉及一种液体火箭发动机的泵壳体导流结构，包括第一连接段、入口环腔、分流板、连接通孔以及第二连接段；介质一路由一级泵出口段经第一连接段进入所述入口环腔，另一路由连接通孔进入所述入口环腔，经分流板整流后由二级泵入口进入二级泵。本实用新型的新型过渡导流管结构，该导流管不需要扩大泵体空间，也不需要复杂或特殊的铸造工艺而增大成本，而是仅改变导流管的引出位置，通过将导流管与二级泵壳体集成为一体，通过精密熔模铸造的方式进行生产，使得结构更紧凑、所需配套零件更少。提高了目前液体火箭发动机燃料泵结构紧凑性、缩短生产周期、降低生产成本。
[n0038] 应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

权利要求:
Claims (7)
[0001] 1.一种液体火箭发动机的泵壳体导流结构，其特征在于，包括第一连接段(7)、入口环腔(2)、分流板(3)、连接通孔(1)以及第二连接段(6)；
所述第一连接段(7)一端连接至所述入口环腔(2)，另一端用于轴向连接至一级泵出口段(9)；所述连接通孔(1)一端连接至所述入口环腔(2)，另一端连接至一级泵的最大截面引出端(11)；所述入口环腔(2)内设置分流板(3)；所述第二连接段(6)连接至二级泵入口(8)；
介质一路由一级泵出口段(9)经第一连接段(7)进入连接通孔(1)，由所述入口环腔(2)，经分流板(3)整流后由二级泵入口(8)进入二级叶轮入口端。
[0002] 2.根据权利要求1所述的液体火箭发动机的泵壳体导流结构，其特征在于，泵壳体导流结构与二级泵壳体一体成型，采用精密熔模铸造或3D打印制备。
[0003] 3.根据权利要求1或2所述的液体火箭发动机的泵壳体导流结构，其特征在于，所述第一连接段(7)的另一端包括导引段，导引一级泵出口段(9)，并与一级泵出口段(9)匹配密封连接。
[0004] 4.根据权利要求1或2所述的液体火箭发动机的泵壳体导流结构，其特征在于，所述第二连接段(6)的内部为大直径孔与二级泵入口(8)匹配，通过迷宫式垫板(14)形成密封结构。
[0005] 5.根据权利要求1或2所述的液体火箭发动机的泵壳体导流结构，其特征在于，所述连接通孔(1)另一端设置台阶面作为密封台(4)密封连接至一级泵的最大截面引出端(11)。
[0006] 6.根据权利要求5所述的液体火箭发动机的泵壳体导流结构，其特征在于，还设置多个螺纹孔(5)，通过螺柱(10)固定至二级泵。
[0007] 7.根据权利要求6所述的液体火箭发动机的泵壳体导流结构，其特征在于，所述连接通孔(1)的密封台(4)设置在两个螺纹孔之间。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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CN202023004893.7U|CN214330984U|2020-12-14|2020-12-14|一种液体火箭发动机的泵壳体导流结构|CN202023004893.7U| CN214330984U|2020-12-14|2020-12-14|一种液体火箭发动机的泵壳体导流结构|