一种火箭发动机涡轮泵的密封结构
阅读说明：本技术 一种火箭发动机涡轮泵的密封结构 (Sealing structure of turbopump of rocket engine ) 是由 李晓俊 林言丕 朱祖超 李林敏 于 2021-09-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种火箭发动机涡轮泵的密封结构,其包括离心叶轮(4),离心叶轮包括后盘(41)、前盘、多个叶片,第一密封环与第二密封环之间形成密封副；其特征在于：在后盘(41)的外侧且位于第一密封环(42)的径向内端设置有多个辅助叶片(43、44),多个辅助叶片沿周向均匀分布,且在径向上,多个辅助叶片与第一密封环之间形成回流空间,在后盘(41)上且位于第一密封环(42)的径向内端设置有多个回流孔(45),回流空间与回流孔连通。本发明将一部分的从密封副泄漏的泄漏流引导至回流空间,并从回流空间引导至回流孔,以实现回流,从而减少泄漏流向机械密封处的泄漏,从而提高涡轮泵的整体性能和效率。(The invention discloses a sealing structure of a turbopump of a rocket engine, which comprises a centrifugal impeller (4), wherein the centrifugal impeller comprises a rear disc (41), a front disc and a plurality of blades, and a sealing pair is formed between a first sealing ring and a second sealing ring; the method is characterized in that: a plurality of auxiliary blades (43 and 44) are arranged on the outer side of the rear disc (41) and on the radial inner end of the first sealing ring (42), the auxiliary blades are evenly distributed along the circumferential direction, a backflow space is formed between the auxiliary blades and the first sealing ring in the radial direction, a plurality of backflow holes (45) are formed in the rear disc (41) and on the radial inner end of the first sealing ring (42), and the backflow space is communicated with the backflow holes. The invention guides part of leakage flow leaked from the sealing pair to the backflow space and guides the leakage flow from the backflow space to the backflow hole to realize backflow, thereby reducing the leakage flow to the mechanical seal, and improving the overall performance and efficiency of the turbine pump.)
技术领域
本发明涉及火箭发动机的涡轮泵技术领域，具体涉及一种火箭发动机涡轮泵的密封结构。
背景技术
火箭发动机的涡轮泵主要由诱导轮、离心叶轮、机械密封、轴承、轴系支承系统和壳体等组成。但现有的涡轮泵的密封结构存在泄漏较大、无法回流的问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种火箭发动机涡轮泵的密封结构，通过辅助叶片的设计，使在径向上，多个辅助叶片与第一密封环之间形成回流空间/回流通道，在后盘上且位于第一密封环的径向内端设置有多个回流孔，回流空间/回流通道与回流孔连通，用于将一部分/大部分的从密封副泄漏的泄漏流引导至回流空间，并从回流空间引导至回流孔，以实现回流，从而减少泄漏流向机械密封处的泄漏，比传统的迷宫密封效果好，从而提高涡轮泵的整体性能和效率。通过圆形的回流空间的设计，能够促进泄漏流向回流空间内流道，并从回流空间引导至回流孔，以实现回流，从而减少泄漏流向机械密封处的泄漏，从而提高涡轮泵的整体性能和效率。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种火箭发动机涡轮泵的密封结构，其包括第一壳体(1)、第二壳体(2)、第三壳体(3)、第一离心叶轮(4)、第一螺旋诱导轮(5)、公共轴(6)、第二离心叶轮(7)、第二螺旋诱导轮(8)、机械密封(9)、进口流道，第一壳体的一端通过连接件与第二壳体相连接，另一端通过连接件与第三壳体相连接，第一离心叶轮的上游端设置有第一螺旋诱导轮，第一螺旋诱导轮与进口流道相邻接，第二离心叶轮的上游端设置有第二螺旋诱导轮，第一离心叶轮、第一螺旋诱导轮、第二离心叶轮、第二螺旋诱导轮分别安装于公共轴上，第一壳体内且位于公共轴的外周安装有机械密封，第一离心叶轮与第二离心叶轮关于机械密封背靠背设置；第一离心叶轮(4)和/或第二离心叶轮(7)包括后盘(41)、前盘、多个叶片，多个叶片沿周向分布于后盘与前盘之间，在后盘的外侧且位于后盘的径向外端处设置有第一密封环(42)，第一壳体的一端处设置有第二密封环(11)，第一密封环与第二密封环之间形成密封副；其特征在于：在后盘(41)的外侧且位于第一密封环(42)的径向内端设置有多个辅助叶片(43、44)，多个辅助叶片沿周向均匀分布，且在径向上，多个辅助叶片与第一密封环之间形成回流空间，在后盘(41)上且位于第一密封环(42)的径向内端设置有多个回流孔(45)，回流空间与回流孔连通。
进一步地，所述辅助叶片(43、44)包括多个第一辅助叶片(43)、第二辅助叶片(44)，在轴向上，第一辅助叶片与第二辅助叶片的高度不等，且第二辅助叶片的高度为第一辅助叶片高度的0.3-0.7倍。
进一步地，在周向上，多个第一辅助叶片(43)与第二辅助叶片(44)间隔交替设置，且每两个第一辅助叶片之间设置有一个或两个第二辅助叶片。
进一步地，所述第一辅助叶片(43)的径向外端具有第一弧形部(46)，第一弧形部大体上为半圆形弧形部。
进一步地，所述第二辅助叶片(44)的径向外端具有第二弧形部(47)，第二弧形部大体上为1/4圆形弧形部。
进一步地，所述第一密封环(42)的径向内端具有第三弧形部(48)，第三弧形部大体上为1/4圆形弧形部，第一密封环的径向内端具有倾斜面，第三弧形部与倾斜面相连接。
进一步地，在轴向截面视图中，第一弧形部(46)、第二弧形部(47)、第三弧形部(48)大体上构成一个圆的3/4部分，回流空间大体上为圆形的回流空间。
进一步地，所述第一辅助叶片(43)的安装角为30-75°，第二辅助叶片(44)的安装角为30-75°，第一辅助叶片为二维叶片或三维叶片，第二辅助叶片为二维叶片或三维叶片。
本发明的一种火箭发动机涡轮泵的密封结构，通过辅助叶片的设计，使在径向上，多个辅助叶片与第一密封环之间形成回流空间/回流通道，在后盘上且位于第一密封环的径向内端设置有多个回流孔，回流空间/回流通道与回流孔连通，用于将一部分/大部分的从密封副泄漏的泄漏流引导至回流空间，并从回流空间引导至回流孔，以实现回流，从而减少泄漏流向机械密封处的泄漏，比传统的迷宫密封效果好，从而提高涡轮泵的整体性能和效率。通过圆形的回流空间的设计，能够促进泄漏流向回流空间内流道，并从回流空间引导至回流孔，以实现回流，从而减少泄漏流向机械密封处的泄漏，从而提高涡轮泵的整体性能和效率。
附图说明
图1为本发明火箭发动机涡轮泵结构示意图；
图2为本发明火箭发动机涡轮泵的密封结构结构示意图；
图3为本发明火箭发动机涡轮泵的密封结构结构示意图(侧视图)。
图中：第一壳体1、第二壳体2、第三壳体3、第一离心叶轮4、第一螺旋诱导轮5、公共轴6、第二离心叶轮7、第二螺旋诱导轮8、机械密封9、第二密封环11、后盘41、第一密封环42、第一辅助叶片43、第二辅助叶片44、回流孔45、第一弧形部46、第二弧形部47、第三弧形部48。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1-3所示，一种火箭发动机涡轮泵的密封结构，其包括第一壳体1、第二壳体2、第三壳体3、第一离心叶轮4、第一螺旋诱导轮5、公共轴6、第二离心叶轮7、第二螺旋诱导轮8、机械密封9、进口流道，第一壳体1的一端通过连接件与第二壳体2相连接，另一端通过连接件与第三壳体3相连接，第一离心叶轮4的上游端设置有第一螺旋诱导轮5，第一螺旋诱导轮5与进口流道相邻接，第二离心叶轮7的上游端设置有第二螺旋诱导轮8，第一离心叶轮4、第一螺旋诱导轮5、第二离心叶轮7、第二螺旋诱导轮8分别安装于公共轴6上，第一壳体1内且位于公共轴6的外周安装有机械密封9，第一离心叶轮4与第二离心叶轮7关于机械密封9背靠背设置，具有第一离心叶轮4的第一泵用于泵送低温甲烷(如-160-170℃)或低温液氧(如-180-185℃)，具有第二离心叶轮7的第二泵用于泵送低温甲烷(如-160-170℃)或低温液氧(如-180-185℃)。
第一离心叶轮4和/或第二离心叶轮7包括后盘41、前盘、多个叶片，多个叶片沿周向分布于后盘41与前盘之间，在后盘41的外侧且位于后盘41的径向外端处设置有第一密封环42，第一壳体1的一端处设置有第二密封环11，第一密封环42与第二密封环11之间形成密封副，在后盘41的外侧且位于第一密封环42的径向内端设置有多个辅助叶片(43、44)，多个辅助叶片(43、44)沿周向均匀分布，且在径向上，多个辅助叶片与第一密封环42之间形成回流空间/回流通道，在后盘41上且位于第一密封环42的径向内端设置有多个回流孔45，回流空间/回流通道与回流孔45连通。
进一步地，辅助叶片(43、44)包括多个第一辅助叶片43、第二辅助叶片44，在轴向上，第一辅助叶片43与第二辅助叶片44的高度不等，具体地，第二辅助叶片44的高度为第一辅助叶片43高度的0.4-0.6倍。
在周向上，多个第一辅助叶片43与第二辅助叶片44间隔交替设置，具体地，每两个第一辅助叶片43之间设置有一个第二辅助叶片44。
本发明的一种火箭发动机涡轮泵的密封结构，通过辅助叶片(43、44)的设计，使在径向上，多个辅助叶片与第一密封环42之间形成回流空间/回流通道，在后盘41上且位于第一密封环42的径向内端设置有多个回流孔45，回流空间/回流通道与回流孔45连通，用于将一部分/大部分的从密封副(42、11)泄漏的泄漏流引导至回流空间，并从回流空间引导至回流孔45，以实现回流，从而减少泄漏流向机械密封9处的泄漏，比传统的迷宫密封效果好，从而提高涡轮泵的整体性能和效率。
如图2-3所示，进一步地，第一辅助叶片43的径向外端具有第一弧形部46，第一弧形部46大体上为半圆形弧形部。第二辅助叶片44的径向外端具有第二弧形部47，第二弧形部47大体上为1/4圆形弧形部。
进一步地，第一密封环42的径向内端具有第三弧形部48，第三弧形部48大体上为1/4圆形弧形部，第一密封环42的径向内端具有倾斜面，第三弧形部48与倾斜面相连接。
在轴向截面视图中，第一弧形部46、第二弧形部47、第三弧形部48大体上构成一个圆的3/4部分，回流空间大体上为圆形的回流空间。
本发明的一种火箭发动机涡轮泵的密封结构，通过圆形的回流空间的设计，能够促进泄漏流向回流空间内流道，并从回流空间引导至回流孔45，以实现回流，从而减少泄漏流向机械密封9处的泄漏，从而提高涡轮泵的整体性能和效率。
进一步地，第一辅助叶片43的安装角为40-75°，第二辅助叶片44的安装角为40-75°，第一辅助叶片43为二维叶片或三维叶片，第二辅助叶片44为二维叶片或三维叶片。
本发明的一种火箭发动机涡轮泵的密封结构，通过辅助叶片(43、44)的设计，使在径向上，多个辅助叶片与第一密封环42之间形成回流空间/回流通道，在后盘41上且位于第一密封环42的径向内端设置有多个回流孔45，回流空间/回流通道与回流孔45连通，用于将一部分/大部分的从密封副(42、11)泄漏的泄漏流引导至回流空间，并从回流空间引导至回流孔45，以实现回流，从而减少泄漏流向机械密封9处的泄漏，比传统的迷宫密封效果好，从而提高涡轮泵的整体性能和效率。通过圆形的回流空间的设计，能够促进泄漏流向回流空间内流道，并从回流空间引导至回流孔45，以实现回流，从而减少泄漏流向机械密封9处的泄漏，从而提高涡轮泵的整体性能和效率。
上述实施方式是对本发明的说明，不是对本发明的限定，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的保护范围由所附权利要求及其等同物限定。