[发明专利]一种氦气涡轮机轴系结构

说明书

本发明公开了一种氦气涡轮机轴系结构，包括：压气机轴端螺母、氦气压气机一级叶轮、气机端氦气动压气浮径向轴承、氦气动压气浮止推轴承、中心轴、涡轮端氦气动压气浮径向轴承、平键、动力涡轮转子和涡轮轴端螺母；动力涡轮转子经平键和涡轮轴端螺母固定在中心轴一侧；氦气压气机一级叶轮经压气机轴端螺母固定在中心轴另一侧；压气机端氦气动压气浮径向轴承和涡轮端氦气动压气浮径向轴承位于动力涡轮转子和氦气压气机一级叶轮之间，以支撑中心轴；氦气动压气浮止推轴承固定在压气机端氦气动压气浮径向轴承远离氦气压气机一级叶轮的一侧。本发明结构简单可靠、轴向力可控，满足小型化和高速需求。

技术领域

本发明属于预冷空气涡轮火箭发动机技术领域，尤其涉及一种氦气涡轮机轴系结构。

背景技术

在预冷空气涡轮火箭发动机中，氦气作为冷却介质在密闭系统中循环工作，氦气涡轮机为其提供循环动力。飞行器要求发动机具有高推重比、高可靠性，使得氦气涡轮机的空间尺寸和结构重量受到了严格的约束，氦气涡轮机须以高转速工作。发动机在空中工作时氦气无法补充，要求氦气在涡轮机中高度密封、无污染，涡轮机轴系支撑须采用无润滑轴承。

高转速、无润滑、长时间工作的轴系需采用非接触式轴承支撑，而通常非接触式轴承承载轴向力的能力非常有限，是小型高速氦气涡轮机轴系设计的一个难点。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种氦气涡轮机轴系结构，结构简单可靠、轴向力可控，满足小型化和高速需求。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种氦气涡轮机轴系结构，包括：压气机轴端螺母(1)、氦气压气机一级叶轮(2)、压气机端氦气动压气浮径向轴承(3)、氦气动压气浮止推轴承(4)、中心轴(5)、涡轮端氦气动压气浮径向轴承(6)、平键(7)、动力涡轮转子(8)和涡轮轴端螺母(9)；

动力涡轮转子(8)经平键(7)和涡轮轴端螺母(9)固定在中心轴(5)一侧；

氦气压气机一级叶轮(2)经压气机轴端螺母(1)固定在中心轴(5)另一侧；

压气机端氦气动压气浮径向轴承(3)和涡轮端氦气动压气浮径向轴承(6)位于动力涡轮转子(8)和氦气压气机一级叶轮(2)之间，以支撑中心轴(5)；

氦气动压气浮止推轴承(4)固定在压气机端氦气动压气浮径向轴承(3)远离氦气压气机一级叶轮(2)的一侧。

在上述氦气涡轮机轴系结构中，还包括：氦气压气机二级叶轮(10)；

氦气压气机二级叶轮(10)设置在中心轴(5)上，位于氦气压气机一级叶轮(2)和动力涡轮转子(8)之间。

在上述氦气涡轮机轴系结构中，

压气机端氦气动压气浮径向轴承(3)位于氦气压气机一级叶轮(2)和氦气压气机二级叶轮(10)之间；

涡轮端氦气动压气浮径向轴承(6)位于动力涡轮转子(8)和氦气压气机二级叶轮(10)之间；

氦气动压气浮止推轴承(4)位于压气机端氦气动压气浮径向轴承(3)和氦气压气机二级叶轮(10)之间。

在上述氦气涡轮机轴系结构中，动力涡轮转子(8)采用冲击式设计，进口气流方向从涡轮端指向压气机端，沿轴向进气、轴向排气。

在上述氦气涡轮机轴系结构中，氦气压气机一级叶轮(2)进口气流方向从压气机端指向涡轮端，沿轴向进气、径向排气。

在上述氦气涡轮机轴系结构中，氦气压气机二级叶轮(10)进口气流方向从涡轮端指向压气机端，沿轴向进气、径向排气。

在上述氦气涡轮机轴系结构中，氦气压气机一级叶轮(2)，包括：密封篦齿(13)和氦气压气机一级叶轮中心孔(15)；