[发明专利]一种大流量大功率预压泵轴向力平衡结构及方法

权利要求书

1.一种大流量大功率预压泵轴向力平衡结构，其特征在于，该平衡结构位于预压泵壳体中，包括壳体筋板(1)、径向轴承(2)、止推轴承(5)、以及预压泵转子(6)；其中，

预压泵为轴流泵，预压泵转子(6)起旋以后，将预压泵转子进口较低的推进剂压力增加到预压泵转子出口较高的压力，预压泵转子(6)由位于其两侧的径向轴承(2)和止推轴承(5)两点支撑，止推轴承(5)承受预压泵转子(6)的剩余轴向力；

预压泵转子(6)包括轮毂(61)和轮毂(61)外周固定的多个转子叶片(62)，轮毂(61)为中空封闭结构的回转体，且轮毂(61)的截面直径由预压泵转子进口端至预压泵转子出口端逐渐增加，进而轮毂(61)外推进剂流通面积逐渐减小；

预压泵转子(6)入口端通过径向轴承(2)固定在预压泵壳体上，预压泵壳体上加工有至少一个壳体筋板(1)；其中，壳体筋板(1)由预压泵壳体表面向内延伸后汇集于径向轴承(2)外端，与预压泵转子(6)之间形成第一平衡腔，至少一个壳体筋板(1)内开设有沿其长度方向的通孔，通过该通孔引流高压液流至第一平衡腔中，引入的高压液流产生朝向预压泵出口侧的轴向力；

预压泵转子出口侧设置双迷宫密封件(4)，双迷宫密封件(4)为回转体结构静止件，不随预压泵转子(6)运动而转动，其用于紧固止推轴承(5)，使止推轴承(5)在转子轴向上不发生移动；轮毂(61)出口末端设有轴向或近轴向的平直段，双迷宫密封件(4)与轮毂(61)的平直段下部构成迷宫密封结构I，与止推轴承(5)一侧的预压泵转子轴体构成迷宫密封结构II，通过两迷宫密封结构与预压泵出口侧转子轮毂(61)形成非密闭腔室即第二平衡腔，腔室中产生的压力可通过调整两迷宫密封结构的密封性而得到调节；

转子轮毂(61)在预压泵转子低压端和高压端均开设一个或多个径向通孔，高压端径向通孔与第二平衡腔连通，高压端推进剂经过双迷宫密封件(4)形成的两个迷宫密封结构后进入第二平衡腔，由高压端径向通孔进入中空轮毂(61)流入低压端，由低压端径向通孔流出后，进入预压泵转子进口。

2.根据权利要求1所述的大流量大功率预压泵轴向力平衡结构，其特征在于，引入的高压液流与预压泵中的推进剂为相同介质。

3.根据权利要求1所述的大流量大功率预压泵轴向力平衡结构，其特征在于，在径向轴承(2)位于预压泵转子进口侧的轴体上固定平衡鼓(3)，平衡鼓(3)在预压泵转子(6)的带动下转动，平衡鼓(3)的周向外缘加工环形密封齿，与其外围的预压泵壳体形成迷宫密封结构III，平衡鼓(3)的迷宫密封结构III用于调节径向轴承(2)的冷却量大小，并配合第一平衡腔中的高压液流调节预压泵转子入口端轴向力。

4.一种大流量大功率预压泵轴向力平衡方法，该方法通过上述权利要求3所述的轴向力平衡结构实施，包括如下步骤：

预压泵转子(6)运转，将预压泵转子进口较低的推进剂压力增加到预压泵转子出口较高的压力；

由壳体筋板(1)内的通孔引流高压液流至预压泵转子(6)与预压泵壳体之间形成的第一平衡腔中，并经过平衡鼓(3)对应的迷宫密封结构III的节流作用，调节预压泵第一平衡腔压力Po，进而调节预压泵转子入口端的轴向力大小；

引入的高压液流经径向轴承(2)和平衡鼓(3)对应的迷宫密封结构III，进入预压泵转子进口；

预压泵转子出口的高压介质大部分流入发动机主路，未流入发动机主路的高压介质可以经过双迷宫密封件(4)上的迷宫密封结构I和迷宫密封结构II后汇集在一起，通过调节双迷宫密封件(4)的密封能力调节其内侧第二平衡腔中压力Px；

高压端介质通过轮毂(61)上的径向通孔流入中空轮毂(61)，由低压端轮毂(61)上的径向通孔流出后，再次进入到预压泵转子的进口。

5.根据权利要求4所述的大流量大功率预压泵轴向力平衡方法，其特征在于，该预压泵中推进剂液体流量范围可达800～1100L/s，预压泵功率范围可达1～2.5MW。