离心及火箭发动机

申请号 CN202410075896.3 申请日 2024-01-18 公开(公告)号 CN117823414A 公开(公告)日 2024-04-05
申请人 北京宇航推进科技有限公司; 发明人 裴力; 李瑞卿; 刘锋; 刘业奎; 王明哲; 郭利明; 李文鹏;
摘要 本 申请 涉及一种 离心 泵 及火箭 发动机 。该 离心泵 包括:壳体; 叶轮 ,可转动设置于壳体中,叶轮具有凸肩,凸肩沿叶轮的轴向延伸;以及密封组件,包括密封环以及衬套,衬套设置于凸肩,密封环设置于壳体的内壁,并与衬套相对设置,密封环的密封面与衬套的配合面之间具有间隙,以形成密封 摩擦副 ,工作时密封摩擦副的密封面与配合面被 流体 膜隔开。衬套设置在叶轮的凸肩上,通过衬套分隔密封环与叶轮,避免叶轮与密封环发生碰磨,在低温情况下,衬套在收缩过程中能够牢固地附着在凸肩上,不会引起密封环的密封面 变形 ,保证密封效果,减小 泄漏 面积,提高离心泵的容积效率,且具有较好的结构 稳定性 ,不易造成密封环报废。
权利要求

1.一种离心,其特征在于,包括:
壳体;
叶轮,可转动设置于所述壳体中,所述叶轮具有凸肩,所述凸肩沿所述叶轮的轴向延伸;以及
密封组件,包括密封环以及衬套,所述衬套设置于所述凸肩,所述密封环设置于所述壳体的内壁,并与所述衬套相对设置,所述密封环的密封面与所述衬套的配合面之间具有间隙,以形成密封摩擦副,工作时所述密封摩擦副的密封面与配合面被流体膜隔开。
2.根据权利要求1所述的离心泵,其特征在于,所述凸肩的外壁具有第一环形槽,所述衬套至少部分嵌设于所述第一环形槽中。
3.根据权利要求2所述的离心泵,其特征在于,所述凸肩还具有限位凸台,所述限位凸台设置于所述第一环形槽的至少一侧,所述限位凸台用于对所述衬套在所述叶轮的轴向限位。
4.根据权利要求2所述的离心泵,其特征在于,所述凸肩还具有第二环形槽,所述第二环形槽设置于所述第一环形槽的槽底;
所述衬套具有配合凸起,所述配合凸起凸出设置于所述衬套的表面,并安装于所述第二环形槽。
5.根据权利要求1至4任一项所述的离心泵,其特征在于,所述衬套与所述密封环的密封面之间的距离为0.02 0.1mm。
~
6.根据权利要求1至4任一项所述的离心泵,其特征在于,所述衬套采用热压工艺压装于所述衬套,形成一体的所述叶轮。
7.根据权利要求1至4任一项所述的离心泵,其特征在于,所述衬套采用聚四氟乙烯材料或聚全氟乙丙烯材料制成;
所述叶轮采用金属材料制成。
8.根据权利要求1至4任一项所述的离心泵,其特征在于,所述密封环具有多个第三环形槽,多个所述第三环形槽沿所述密封环的轴向间隔设置于所述密封环的密封面。
9.根据权利要求1至4任一项所述的离心泵,其特征在于,所述凸肩包括第一凸肩及第二凸肩,所述第一凸肩与所述第二凸肩位于所述叶轮的轴向两侧,并沿所述叶轮的轴向延伸;
所述密封环包括第一密封环及第二密封环,所述衬套包括第一衬套及第二衬套,所述第一衬套设置于所述第一凸肩,所述第二衬套设置于所述第二凸肩,所述第一密封环与所述第二密封环位于所述叶轮两侧的壳体的内壁,且所述第一密封环对应所述第一衬套,所述第二密封环对应所述第二衬套。
10.一种火箭发动机,其特征在于,包括燃烧室以及如权利要求1至9任一项所述的离心泵,所述离心泵与所述燃烧室连通,用于对低温液态的推进剂进行增压,并输送至所述燃烧室中,增压后的所述推进剂在所述燃烧室中燃烧。

说明书全文

离心及火箭发动机

技术领域

[0001] 本申请涉及流体机械技术领域,特别是涉及一种离心泵火箭发动机

背景技术

[0002] 液体火箭发动机中广泛采用涡轮泵对低温液态推进剂进行增压涡轮泵一般设计为由燃气涡轮驱动的离心泵。与工业用泵相比,涡轮泵具有流量低、扬程高的特点。常见的
涡轮泵流量约为10 250 L/s,扬程高达800 5000 m,叶轮出口压高达5 25 MPa。泵的内部
~ ~ ~
需设置高压介质的密封组件。
[0003] 通常,涡轮泵包括叶轮及周边装配结构。叶轮与轴是旋转部件,壳体、密封环是静止部件。叶轮靠近轮毂一侧为液体入口,该处压力较低,约0.3 1 MPa。另一侧为叶轮出口,
~
与其连通的腔体是高压腔。在叶轮两侧及凸肩位置分别设置密封组件,对从高压腔流向低
压腔的介质进行节流密封。密封组件通常包括一个固定于壳体上的密封环和叶轮的凸肩。
由于叶轮与壳体之间相对旋转,密封环与凸肩之间留有环缝型间隙。液体通过所述间隙从
高压腔向低压腔泄漏
[0004] 所述间隙的选取,需同时考虑降低泄漏量、结构安全两个因素。缩小间隙有利于降低泄漏量,但增加叶轮与密封环旋转碰磨的险。在化剂泵中,如果密封环采用金属制
成,叶轮与密封环一旦发生碰磨可能引起抱死甚至爆炸。以一个目前技术常用的实施例
明:一般密封工作间隙设置为不小于0.5 mm。为解决泄漏量较大的问题,有文献提出将密封
环设计成复合结构,即在金属密封环内壁附着一层非金属材料。非金属与叶轮碰磨的风险
不是致命的,因此可缩小密封间隙到约0.1 0.2 mm。但此类型的密封环结构具有明显的缺
~
点:由于非金属的热膨胀系数大于金属的热膨胀系数,浸泡在低温介质中的非金属易发生
与金属的结合层剥离。而且不均匀的剥离会造成密封配合面变形,密封环使用一次后即报
废,影响涡轮泵的可重复使用性能。
发明内容
[0005] 基于此,有必要针对目前的离心泵在密封环上设置非金属层导致密封环的密封面变形甚至出现密封环报废的问题,提供一种离心泵及火箭发动机,其能够在保证叶轮转动
性能的同时兼顾密封性能,减小泄漏面积,提高离心泵的容积效率,并且,不会引发密封环
的密封面变形,不易出现报废的情况,具有较好的结构稳定性,保证离心泵的可重复使用性
能。
[0006] 一种离心泵,包括:
[0007] 壳体;
[0008] 叶轮,可转动设置于所述壳体中,所述叶轮具有凸肩,所述凸肩沿所述叶轮的轴向延伸;以及
[0009] 密封组件,包括密封环以及衬套,所述衬套设置于所述凸肩,所述密封环设置于所述壳体的内壁,并与所述衬套相对设置,所述密封环的密封面与所述衬套的配合面之间具
有间隙,以形成密封摩擦副,工作时所述密封摩擦副的密封面与配合面被流体膜隔开。
[0010] 在本申请的一实施例中,所述凸肩的外壁具有第一环形槽,所述衬套至少部分嵌设于所述第一环形槽中。
[0011] 在本申请的一实施例中,所述凸肩还具有限位凸台,所述限位凸台设置于所述第一环形槽的至少一侧,所述限位凸台用于对所述衬套在所述叶轮的轴向限位。
[0012] 在本申请的一实施例中,所述凸肩还具有第二环形槽,所述第二环形槽设置于所述第一环形槽的槽底;
[0013] 所述衬套具有配合凸起,所述配合凸起凸出设置于所述衬套的表面,并安装于所述第二环形槽。
[0014] 在本申请的一实施例中,所述衬套与所述密封环的密封面之间的距离为0.02~
0.1mm。
[0015] 在本申请的一实施例中,所述衬套采用热压工艺压装于所述衬套,形成一体的所述叶轮。
[0016] 在本申请的一实施例中,所述衬套采用聚四氟乙烯材料或聚全氟乙丙烯材料制成;
[0017] 所述叶轮采用金属材料制成。
[0018] 在本申请的一实施例中,所述密封环具有多个第三环形槽,多个所述第三环形槽沿所述密封环的轴向间隔设置于所述密封环的密封面。
[0019] 在本申请的一实施例中,所述凸肩包括第一凸肩及第二凸肩,所述第一凸肩与所述第二凸肩位于所述叶轮的轴向两侧,并沿所述叶轮的轴向延伸;
[0020] 所述密封环包括第一密封环及第二密封环,所述衬套包括第一衬套及第二衬套,所述第一衬套设置于所述第一凸肩,所述第二衬套设置于所述第二凸肩,所述第一密封环
与所述第二密封环位于所述叶轮两侧的壳体的内壁,且所述第一密封环对应所述第一衬
套,所述第二密封环对应所述第二衬套。
[0021] 一种火箭发动机,包括燃烧室以及如上述任一技术特征所述的离心泵,所述离心泵与所述燃烧室连通,用于对低温液态的推进剂进行增压,并输送至所述燃烧室中,增
压后的所述推进剂在所述燃烧室中燃烧。
[0022] 采用上述技术方案后,本申请至少具有如下技术效果:
[0023] 本申请的离心泵及火箭发动机,在该离心泵中,壳体呈中空设置,叶轮可转动设置在壳体中,叶轮具有凸肩,凸肩沿轴向在壳体中延伸,密封组件的密封环设置在壳体的内
壁,衬套设置在凸肩上,并且,凸肩与密封环相对设置并存在间隙,以形成密封摩擦副,该密
封摩擦副的密封面与配合面并不发生直接摩擦,而是保持一定间隙,工作时密封摩擦副的
密封面与配合面被流体膜隔开,以在保证叶轮可在壳体中转动的同时,保证叶轮与壳体之
间的密封性。
[0024] 该离心泵中,将衬套设置在叶轮的凸肩上,并与密封环相对设置形成密封摩擦副,能够在保证叶轮转动性能的同时兼顾密封性能。衬套设置在叶轮的凸肩上,通过衬套分隔
密封环与叶轮,避免叶轮的金属材料与密封环发生碰磨,在低温情况下具有较好的结构稳
定性,衬套在收缩过程中能够牢固地附着在凸肩上,不会引起密封环的密封面变形,保证密
封效果,减小泄漏面积,提高离心泵的容积效率,且不容易造成密封环报废。即使衬套发生
损坏,可以将衬套从凸肩上剥离,重新安装,不会造成叶轮报废,具有良好的经济性。
附图说明
[0025] 图1为本申请一实施例的离心泵的剖视图。
[0026] 图2为图1所示的离心泵中叶轮的剖视图。
[0027] 图3为图2所示的叶轮与衬套配合在A处的局部放大图。
[0028] 图4为图2所示的叶轮与衬套配合在A处局部放大的变形图。
[0029] 其中:100、离心泵;110、壳体;120、叶轮;121、凸肩;1211、第一环形槽;1212、第二环形槽;1213、限位凸台;130、密封组件;131、密封环;1311、第三环形槽;132、衬套;1321、配合凸起;140、转轴

具体实施方式

[0030] 为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申
请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不
违背本申请内涵的情况下做类似改进,因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
[0031] 在本申请的描述中,需要理解的是,若有出现这些术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等,这些术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示
或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解
为对本申请的限制。
[0032] 此外,若有出现这些术语“第一”、“第二”,这些术语仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、
“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中,若有出现术
语“多个”,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
[0033] 在本申请中,除非另有明确的规定和限定,若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等,这些术语应做广义理解。例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一
体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可
以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域
的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0034] 在本申请中,除非另有明确的规定和限定,若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述,其含义可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间
媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二
特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征
“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特
征水平高度小于第二特征。
[0035] 需要说明的是,若元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。若一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以
是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。如若存在,本申请所使用的术语“垂
直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
[0036] 参见图1,本申请提供一种离心泵100。该离心泵100应用于火箭发动机中,通过离心泵100对低温液态的推进剂进行增压,将增压后的推进剂输送至火箭发动机的燃烧室中,
以使增压后的推进剂在燃烧室中燃烧,从而得到更大的推力。图1为本申请一实施例的离心
泵100的剖视图。当然,在本申请的其他实施方式中,该离心泵100也可应用于其他需要增压
的发动机或设备中。本申请仅以离心泵100应用于火箭发动机为例进行说明。
[0037] 可以理解的,目前在叶轮两侧及凸肩位置分别设置密封组件,对从高压腔流向低压腔的介质进行节流密封。密封组件通常包括密封环和叶轮的凸肩。在金属密封环内壁附
着一层非金属材料,由于非金属的热膨胀系数大于金属的热膨胀系数,浸泡在低温介质中
易发生金属与非金属的结合层剥离,也难以避免局部不均匀剥离造成的密封配合面变形,
密封环使用后容易报废。为此,本申请提供一种新型的离心泵100,其能够在保证叶轮120转
动性能的同时兼顾密封性能,减小泄漏面积,提高离心泵100的容积效率,并且,不会引发密
封环131的密封面变形,较不容易出现报废的情况,具有较好的结构稳定性,保证离心泵100
的可重复使用性能。以下介绍一实施例的离心泵100的具体结构。
[0038] 参见图1和图2,在一实施例中,离心泵100包括壳体110、叶轮120以及密封组件130。叶轮120可转动设置于壳体110中,叶轮120具有凸肩121,凸肩121沿叶轮120的轴向延
伸。密封组件130包括密封环131以及衬套132,衬套132设置于凸肩121,密封环131设置于壳
体110的内壁,并与衬套132相对设置,密封环131的密封面与衬套132的配合面之间具有间
隙,以形成密封摩擦副,工作时密封摩擦副的密封面与配合面被流体膜隔开。图2为图1所示
的离心泵100中叶轮120的剖视图。
[0039] 壳体110为离心泵100的外部壳,壳体110呈中空设置,其内部为容纳腔体,离心泵100的各个零部件设置于壳体110的容纳腔体中,以形成流体输送结构。如此壳体110能够方
便装配,同时,还能够起到防护作用,避免外界部件与壳体110中的部件发生干涉。值得说明
的是,本申请的离心泵能够实现流体的输送,这里的流体包括但不限于液态流体,还可以为
气态流体。而且,壳体110为流体流动提供流入和流出叶轮120的通道,以配合离心式叶轮
120驱动流体(如低温液态的推进剂等)进行增压,保证使用性能。
[0040] 叶轮120可转动设置在壳体110的容纳腔中,而且,离心泵100还包括转轴140,转轴140的两端通过轴承可转动支撑在壳体110中,叶轮120设置在转轴140上,工作时,转轴140
与叶轮120转动,壳体110静止,转轴140能够带动叶轮120在壳体110的容纳腔体中转动。叶
轮120转动时能够带动流体同步转动,以对流体进行增压。可选地,叶轮120包括轮毂、叶片
凸肩121以及盖板,轮毂可转动设置于转轴140,叶片设置于轮毂的外表面,盖板在轴向上盖
设于叶片的两端。凸肩121位于盖板上,凸肩121沿轴向方向延伸。凸肩121围绕转轴140的中
轴线呈环形设置。
[0041] 可以理解的,由于叶轮120是转动的、壳体110是静止的,由叶轮120增压后的流体会再流到其他位置,为此,本申请在叶轮120与壳体110之间设置密封组件130。壳体110具有
流体入口以及流体出口,靠近叶轮120的轮毂的一侧为流体入口,该处压力较低,一般不大
于1 MPa,其所处的容纳腔体为低压腔,另一侧为流体出口,其所处的容纳腔体为高压腔。叶
轮120对流体增压后,会有流体从高压腔向低压腔泄漏的情况,采用本申请的密封组件130
对叶轮120进行转动密封后,能够减小流体泄漏流量。具体地,密封组件130包括密封环131
与衬套132。密封环131设置在壳体110的内壁,衬套132设置在凸肩121上,并与密封环131相
对设置。
[0042] 密封环131呈环形设置,密封环131的内壁为密封面,衬套132的外表面为环形的配合面。密封环131与衬套132相对,密封环131的密封面与衬套132的配合面之间具有环形的
间隙,并形成密封摩擦副(流体摩擦副)。离心泵100工作时,转轴140带动叶轮120转动,叶轮
120能够带动流体转动增压,密封摩擦副的密封面与配合面被流体膜隔开,通过密封摩擦副
保证密封效果,减小泄漏面积,尽可能减少流体从高压腔泄漏至低压腔的流量。
[0043] 可以理解的,衬套132若设置在密封环131的密封面时,衬套132为密封环131的内圈,当衬套132与低温介质接触发生收缩变形时,衬套132会脱离导致密封面发生变形存在
剥离脱落等情况。本申请将衬套132设置在凸肩121后,当低温介质与衬套132接触导致衬套
132收缩时,衬套132会附紧紧的附着在凸肩121上,不会导致密封环131的密封面发生变形,
也不会导致叶轮120发生变形,以解决衬套132在低温下导致密封环131发生剥离脱落等情
况,保证衬套132的结构稳定性好,进而保证密封效果。
[0044] 上述实施例的离心泵100,将衬套132设置在叶轮120的凸肩121上,并与密封环131相对设置形成密封摩擦副,能够在保证叶轮120转动性能的同时兼顾密封性能。衬套132设
置在叶轮120的凸肩121上,通过衬套132分隔密封环131与叶轮120,避免叶轮120与密封环
131发生碰磨,在低温情况下,衬套132在收缩过程中能够牢固地附着在凸肩121上,不会引
起密封环131的密封面变形,保证密封效果,减小泄漏面积,提高离心泵100的容积效率,且
不会造成密封环131报废。即使衬套132达到预期寿命后发生损坏,可以将衬套132从凸肩
121上剥离,重新安装,不会造成叶轮120报废,具有较好的经济性,保证离心泵100的可重复
使用性能。
[0045] 参见图1和图2,在一实施例中,凸肩121的外壁具有第一环形槽1211,衬套132至少部分嵌设于第一环形槽1211第一环形槽1211设置在凸肩121的外壁,并且,第一环形槽1211
围绕转轴140的中轴线设置,衬套132嵌设于凸肩121中,并与第一环形槽1211的内壁紧紧贴
合,从而保证衬套132可靠的设置在凸肩121上。同时,衬套132在凸肩121的轴向位置不会发
生窜动,保证衬套132与密封环131形成密封摩擦副,保证密封效果。
[0046] 可选地,衬套132部分设置在第一环形槽1211中。也就是说,衬套132一部分设置在第一环形槽1211,一部分露出第一环形槽1211,以保证密封效果。当然,在本申请的其他实
施方式中,衬套132也可完全设置第一环形槽1211中。可选地,凸肩121的第一环形槽1211采
机械加工成型。也就是说,对叶轮120进行机械加工时,通过机械加工预留一个第一环形
槽1211,以便于安装衬套132。
[0047] 参见图1至图3,在一实施例中,凸肩121还具有限位凸台1213,限位凸台1213设置于第一环形槽1211的至少一侧,限位凸台1213用于对衬套132在叶轮120的轴向限位。图3为
图2所示的叶轮120与衬套132配合在A处的局部放大图。
[0048] 限位凸台1213凸出设置在凸肩121上,并呈环形设置,限位凸台1213位于衬套132的侧面,通过限位凸台1213对衬套132的轴向位置进行限位,避免衬套132在轴向上发生窜
动。可选地,限位凸台1213的数量为一个,限位凸台1213设置在衬套132的一侧。当然,在本
申请的其他实施方式中,限位凸台1213的数量也可为两个,两个限位凸台1213位于衬套132
的两侧。如此,两个限位凸台1213能够在衬套132的轴向两侧对衬套132进行限位,使衬套
132无法沿轴向移动。
[0049] 参见图1、图2和图4,在一实施例中,凸肩121还具有第二环形槽1212,第二环形槽1212设置于第一环形槽1211的槽底。衬套132具有配合凸起1321,配合凸起1321凸出设置于
衬套132的表面,并安装于第二环形槽1212。图4为图2所示的叶轮120与衬套132配合在A处
局部放大的变形图。配合凸起1321呈环形设置。
[0050] 第二环形槽1212位于第一环形槽1211中,并位于第一环形槽1211的底壁。第二环形槽1212凹陷于第一环形槽1211的底壁设置。衬套132与底壁接触的表面具有凸出设置的
配合凸起1321,衬套132安装于第一环形槽1211后,配合凸起1321安装于第二环形槽1212
中。配合凸起1321与第二环形槽1212的配合能够起到轴向限位的作用,避免衬套132沿轴向
移动,同时,还提高可衬套132与凸肩121之间的结合强度,保证衬套132可靠安装于叶轮
120。
[0051] 可选地,第二环形槽1212与配合凸起1321的数量均为多个,多个第二环形槽1212沿叶轮120的轴向方向间隔设置于第一环形槽1211的底壁,多个配合凸起1321也沿叶轮120
的轴向设置于衬套132,并分别对应各个第二环形槽1212。当然,在本申请的其他实施方式
中,第二环形槽1212与配合凸起1321的数量也可为一个。
[0052] 参见图1,在一实施例中,衬套132采用非金属材料制成。可选地,衬套132采用聚四氟乙烯材料或聚全氟乙丙烯材料制成。可选地,叶轮120采用金属材料制成。可选地,叶轮
120采用不锈合金等材料制成。也就是说,采用金属材料与非金属材料形成叶轮120
的组装体,非金属材料为衬套132,金属材料为叶轮120。衬套132与凸肩121紧密贴合并固定
成一个整体。
[0053] 在一实施例中,衬套132采用热压工艺压装于衬套132,形成一体的叶轮120。如此,非金属材料能够擦用热压工艺与金属件进行复合,复合完成后进行机械加工,以保证密封
组件130所需达到的尺寸和表面质量。可选地,衬套132与凸肩121之间采用颗粒料热压工艺
进行压装复合。
[0054] 参见图1,在一实施例中,衬套132与密封环131的密封面之间的距离为0.02~
0.1mm。也就是说,衬套132与密封环131之间为间隙配合。如此,能够在保证叶轮120稳定转
动的同时,保证密封性能,尽可能减少流体泄漏。
[0055] 参见图1,在一实施例中,密封环131具有多个第三环形槽1311,多个第三环形槽1311沿密封环131的轴向间隔设置于密封环131的密封面。第三环形槽1311位于密封环131
内壁的密封面,多个第三环形槽1311沿叶轮120的轴向方向间隔排列。如此,多个第三环形
槽1311能够在密封环131的密封面形成多个迷宫槽,通过多个迷宫槽与衬套132的配合保证
密封效果。
[0056] 可选地,第三环形槽1311的截面为多边形如三形、四边形等等,当然,第三环形槽1311的截面还可为规则或不规则的形状,只要便于加工即可。可选地,密封环131采用金
属材料制成。
[0057] 参加图1和图2,在本申请的一具体实施例中,凸肩121包括第一凸肩及第二凸肩,第一凸肩与第二凸肩位于叶轮120的轴向两侧,并沿叶轮120的轴向延伸。密封环131包括第
一密封环及第二密封环,衬套132包括第一衬套及第二衬套,第一衬套设置于第一凸肩,第
二衬套设置于第二凸肩,第一密封环与第二密封环位于叶轮120两侧的壳体110的内壁,且
第一密封环对应第一衬套,第二密封环对应第二衬套。
[0058] 也就是说,密封组件130在叶轮120的两侧与壳体110密封,形成两个密封摩擦副。如此,在叶轮120所处的区域为高压腔,在其他区域为低压腔。通过衬套132与凸肩121的配
合能够保证密封性能,减小泄漏面积。
[0059] 可以理解的,衬套132与密封环131之间的环形间隙根据工质的温度和材料热膨胀系数综合计算确定,并通过试验校核。常温条件下的密封面间隙只需满足叶轮120与密封环
131不发生碰磨这一条件。在低温介质中(如液氧等),非金属的收缩率比金属的收缩率大,
因此衬套132会形成向内收缩的抱紧力,使其比常温时更加牢固地附着在叶轮120的凸肩
121上。由于环状的衬套132对称性好,结构简单,其收缩过程中也不易引起衬套132的密封
面变形。
[0060] 本申请的离心泵100中,将衬套132设置在叶轮120的凸肩121上,并与密封环131相对设置形成密封摩擦副,能够在保证叶轮120转动性能的同时兼顾密封性能。衬套132设置
在叶轮120的凸肩121上,通过衬套132分隔密封环131与叶轮120,避免叶轮120与密封环131
发生碰磨,在低温情况下,衬套132在收缩过程中能够牢固地附着在凸肩121上,不会引起密
封环131的密封面变形,保证密封效果,减小泄漏面积,提高离心泵100的容积效率,且不会
造成密封环131报废。即使衬套132发生损坏,可以将衬套132从凸肩121上剥离,重新安装,
不会造成叶轮120报废,具有较好的结构稳定性,保证离心泵100的使用性能。
[0061] 同时,一旦衬套132发生损坏,将衬套132从叶轮120上剥离,并重新热压衬套132,如此不会造成叶轮120报废,解决了密封环131的非金属层在低温介质中剥离、脱落等问题,
使得叶轮120及衬套132在低温环境具有较好的结构稳定性。而且,相较于密封环131具有非
金属层而言,本申请将衬套132设置于凸肩121上,能够有效减小密封泄漏面积90%以上,降
低泄漏量95%以上,尽可能的减低泄漏量,以提高离心泵100的容积效率。同时,密封环131采
用金属材料制成,能够降低加工难度。
[0062] 本申请还提供一种火箭发动机,包括燃烧室阀门以及如上述任一技术特征的离心泵100,阀门控制燃烧室与离心泵100之间的通断,离心泵100与燃烧室连通,用于对低温液
态的推进剂进行增压,并推送至燃烧室中,增压后的推进剂在燃烧室中燃烧。本申请的火箭
发动机采用上述实施例的离心泵100后,能够保证推进剂增压的稳定性,从而达到增加推力
的目的。
[0063] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存
在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
[0064] 以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来
说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护
范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
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