[发明专利]一种涡轮泵用带冷却内流道的轴承座结构

说明书

本发明公开了一种涡轮泵用带冷却内流道的轴承座结构，包括：轴承座左段、衬套和轴承座右段；其中，轴承座左段的右端通过电子束焊与轴承座右段进行焊接，轴承座左段套设于衬套，轴承座左段与衬套的定位台阶相连接；轴承座右段为回转结构，轴承座右段与轴承座左段通过电子束焊进行焊接，轴承座右段与轴承座左段为同轴结构；衬套为回转结构，衬套的大端通过电子束焊与轴承座左段进行焊接，衬套与轴承座左段为同轴结构，衬套与轴承座左段之间的空间形成轴承冷却介质入口流道。本发明在保障了轴承腔压力和轴承冷却流量的同时，解决了发动机涡轮泵存在的带冷却内孔的轴承座刚度偏低导致涡轮泵临界转速裕度偏小的问题。

技术领域

本发明属于液体火箭发动机涡轮泵领域，尤其涉及一种涡轮泵用带冷却内流道的轴承座结构。

背景技术

火箭发动机涡轮泵轴承座布置在涡轮端，其主要作用是为轴承提供支承，并为轴承提供冷却用通道，该冷却流量来源于离心轮后，通过布置于轴承座内部的冷却通道流动至轴承。轴承座需要为轴承提供尽量大的支承刚度以及足够的冷却流量，冷却流量偏低则会导致轴承寿命缩短，同时，轴承座的流道需要保证轴承前腔的压力大于涡轮盘轮毂处的压力，否则会出现燃气倒灌。针对此问题，涡轮泵设计时常用的一种方式是增大内流道孔径，从而降低轴承座内流道流阻，进而提高轴承腔的压力，并增大轴承冷却流量。但由于流道一部分位于轴承上方这种设计会降低轴承座支承刚度，导致涡轮泵临界转速裕度不够，造成涡轮泵产生共振的风险。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种涡轮泵用带冷却内流道的轴承座结构，在保障了轴承腔压力和轴承冷却流量的同时，解决了发动机涡轮泵存在的带冷却内孔的轴承座刚度偏低导致涡轮泵临界转速裕度偏小的问题。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种涡轮泵用带冷却内流道的轴承座结构，包括：轴承座左段、衬套和轴承座右段；其中，所述轴承座左段的右端通过电子束焊与轴承座右段进行焊接，所述轴承座左段套设于所述衬套，所述轴承座左段与所述衬套的定位台阶相连接；所述轴承座右段为回转结构，所述轴承座右段与轴承座左段通过电子束焊进行焊接，轴承座右段与轴承座左段为同轴结构；所述衬套为回转结构，所述衬套的大端通过电子束焊与轴承座左段进行焊接，衬套与轴承座左段为同轴结构，衬套与轴承座左段之间的空间形成轴承冷却介质入口流道；所述轴承座左段开设有斜孔、直孔和槽；其中，轴承设置于所述槽内；所述轴承冷却介质入口流道与所述斜孔相连通，所述斜孔与所述直孔相连通，所述直孔与所述槽相连通。

上述涡轮泵用带冷却内流道的轴承座结构中，斜孔和直孔的数量相等，直孔与轴承座左段的轴向平行。

上述涡轮泵用带冷却内流道的轴承座结构中，斜孔的数量、斜孔的直径和所有斜孔的总面积之间的关系公式为：

其中，A为斜孔的总面积，n为斜孔的数量，d₁为斜孔的直径。

上述涡轮泵用带冷却内流道的轴承座结构中，轴承冷却液体流量的要求值和所有斜孔的总面积之间的关系公式为：

其中，A为斜孔的总面积，m为轴承冷却液体流量的要求值，μ为流量系数，P₂为轴承引流来源压力，P₁为轴承腔的腔压，ρ冷却液体的密度。

上述涡轮泵用带冷却内流道的轴承座结构中，多个所述直孔沿所述轴承座左段的周向均匀分布。

上述涡轮泵用带冷却内流道的轴承座结构中，直孔的直径与斜孔的直径的关系公式为：

D₂＝2R'

其中，d₂为直孔的直径，R'为轴承的半径，D₂为直孔的分布圆直径。