[发明专利]一种带预压泵的空气涡轮泵

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明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。