CN102829001A - 一种预增压射流泵 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种预增压射流泵，包括燃油进口接头、泵壳体、喷嘴、支撑架和泵出口壳体，射流泵面积比为50～80，支撑架由内圆环、外圆环和连接肋构成的整体结构，内圆环和外圆环为同心圆环，泵壳体为柱体结构，柱体内部加工内腔体和外腔体，内腔体为L形通道，L形通道的水平段为变直径的柱体空腔，外腔体为圆环结构，在外腔体的后端加工定位槽，燃油进口接头与泵壳体前端外表面焊接在一起，燃油进口接头的进油通道与内腔体竖直段连通，喷嘴安装在内腔体的水平段后部，喷嘴的前端插入支撑架的内圆环内，支撑架的外圆环安装在外腔体的定位槽，泵壳体后端安装在加工在泵出口壳体前端面的定位槽内，外部通过法兰与泵出口壳体连接。本发明确定的射流泵面积比有效提高了大流量比大压比条件下射流泵增压能力，从而达到提高涡轮泵前燃油压力，降低油箱压力目的。

Description

一种预增压射流泵

技术领域

本发明涉及一种预增压射流泵，特别是涉及一种大流量比大压比的预增压射流泵，属于发动机供油系统技术领域。

背景技术

冲压发动机一般采用涡轮泵供油，随着技术的发展，涡轮泵工作转速将向着越来越高的方向发展，而高工作转速将导致涡轮泵更容易发生气穴现象，使其无法正常工作。为了保证涡轮泵在工作时不发生气穴现象，涡轮泵进口燃油压力不能低于某一特定值，工作转速越高，此特定值越高。为了提高涡轮泵进口燃油压力，一般采取提高油箱燃油压力的办法，但是，高的油箱压力会显著增加油箱壁厚和质量，减少导弹的有效载荷。

在涡轮泵泵进口前安装一台预增压射流泵，是降低油箱质量、提高导弹的有效载荷、提高涡轮泵进口燃油压力，防止涡轮泵发生气穴现象的一条有效途径。但传统射流泵如图1所示，由泵壳体2、喷嘴3和泵出口壳体5组成，一般用于小流量比小压比(流量比0.1～2、压比小于10)条件下；而冲压发动机所用的涡轮泵所需的预增压用射流泵具有大流量比大压比(流量比达到5左右，压比达到100左右)的特点，其流量比和压比远大于传统射流泵，大流量比大压比使增压能力急剧下降，因此如何提高大流量比大压比条件下增压能力及增压效率是急需解决的技术难题。目前，大流量比大压比的预增压射流泵在理论分析和实际应用中都很少见，目前国内外均没有有关大流量比大压比射流泵的相关试验数据和其他相关资料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种大流量比大压比条件下增压能力大(能增压到0.15MPa)的预增压射流泵。

本发明的技术解决方案：一种预增压射流泵，包括燃油进口接头、泵壳体、喷嘴、支撑架和泵出口壳体，射流泵面积比为50～80，其中所述的支撑架由内圆环、外圆环和连接肋构成的整体结构，内圆环和外圆环为同心圆环，所述的泵壳体为柱体结构，柱体内部加工内腔体和外腔体，内腔体为L形通道，L形通道的水平段为变直径的柱体空腔，外腔体为圆环结构，在外腔体的后端加工定位槽，燃油进口接头与泵壳体前端外表面焊接在一起，燃油进口接头的进油通道与内腔体竖直段连通，喷嘴安装在内腔体的水平段后部，喷嘴的前端插入支撑架的内圆环内，支撑架的外圆环安装在外腔体的定位槽，泵壳体后端安装在加工在泵出口壳体前端面的定位槽内，外部通过法兰与泵出口壳体连接。

所述的射流泵面积比为75。

本发明与现有技术相比的有益效果：

(1)本发明通过在喷嘴与泵壳体之间增加同心圆环结构的支撑架，保证了喷嘴与泵壳体同轴，泵壳体与泵出口壳体之间采用定位环结构保证同轴，间接地保证了喷嘴与泵出口壳体同轴，提高了预增压射流泵增压效果；

(2)本发明确定的射流泵面积比有效提高了大流量比大压比条件下射流泵增压能力，射流泵出口压力能达到0.15MPa，从而达到提高涡轮泵前燃油压力，降低油箱压力目的；

(3)本发明泵壳体内腔体采用L形结构，泵壳体与燃油进口接头垂直连接，有效减少了整个预增压射流泵的尺寸，适应发动机结构尺寸；

(4)本发明确定的最佳射流泵面积比，兼顾增压能力与抗汽蚀能力需求。

附图说明

图1为传统射流泵结构示意简图；

图2为本发明整体结构示意图；

图3为本发明支撑架机构示意图；

图4为本发明泵壳体主视图；

图5为本发明泵壳体侧视图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实例对本发明进行详细说明。

本发明设计原理：为保证射流泵与涡轮泵组合供油系统性能，预增压射流泵工作流体流量远小于被增压燃油流量，从而导致该射流泵流量比过大，同时，由于组合供油系统特点，射流泵工作流体与被增压流体压力之比很高(在100左右)。本发明在适应发动机结构尺寸及重量限制条件下，成功解决了传统射流泵在大流量比大压比条件下增压较低问题，设计出超大面积比射流泵(面积比50～80)，突破了常规射流泵面积比范围(一般小于25)，有效提高了大流量比大压比条件下射流泵增压能力(增压达到0.15MPa)，从而达到提高涡轮泵前燃油压力，降低油箱压力目的。

如图2所示，本发明包括燃油进口接头1、泵壳体2、喷嘴3、支撑架4和泵出口壳体5，燃油进口接头1上端与涡轮泵的泵后部分高压燃油出口连接，以涡轮泵的高压燃油为本发明的高压工作燃油，燃油进口接头1与泵壳体2外部焊接，喷嘴3安装在泵壳体2内，其前端插入到支撑架4内，支撑架4安装在泵壳体2和泵出口壳体5之间，泵壳体后端安装在泵出口壳体前端面的定位槽内，外部通过法兰与泵出口壳体5连接。

泵壳体2如图4、5所示，为柱体结构，其外部前后端分别整体加工前法兰24和后法兰25，泵壳体2通过前法兰24与油箱连接，柱体内部加工内腔体21和外腔体22，内腔体21为L形通道，L形通道的水平段为前小后大的变直径的柱体空腔，大直径柱体空腔用来安装喷嘴3，L形通道的垂直端与燃油进口接头1的进油通道连通，外腔体22为圆环结构，与油箱连通，外腔体22内充满低压燃油，低压燃油为本发明的被增压燃油，在外腔体21的后端加工定位槽23，支撑环4安装在外腔体22的定位槽23内，泵壳体后端安装在加工在泵出口壳体5前端面的定位槽内，外部通过后法兰25与泵出口壳体5连接。

支撑架4如图3所示，为由内圆环41、外圆环42和连接肋43构成的整体结构，内圆环41和外圆环42为同心圆环，喷嘴3的前端插入支撑架的内圆环42内。

泵出口壳体如图2所示，由喉管和扩散管组成，喷嘴3喷出的高压燃油与泵壳体外腔体内的被增压燃油在喉管中进行混合和能量交换，工作燃油速度减小，被吸燃油速度增大，压力逐渐增加，在喉管出口处速度趋于一致。混合燃油通过扩散管时，随着流道的增大，速度逐渐降低，动能转化为压力能，混合燃油压力随之升高。

射流泵喷嘴与泵出口壳体之间的同轴度对射流泵的效率影响非常大，如何从结构上实现两者之间的同轴度也是是本发明的关键技术之一。为提高效率，本发明利用支撑架固定喷嘴从而间接保证两者之间的同轴度。喷嘴3安装在泵壳体2内，利用支撑架4固定，从而保证喷嘴与支撑架4的同轴度，支撑架4被固定在泵壳体2与泵出口壳体5之间，保证了支撑架4与泵壳体2的同轴度，从而间接保证了喷嘴3与泵壳体2之间的同轴度；泵壳体2与泵出口壳体5通过法兰连接，利用定位环结构来保证泵壳体2与泵出口壳体5之间的同轴度，最终保证喷嘴3与泵出口壳体5之间的同轴度。

由于要满足冲压发动机的供油要求，涡轮泵进口燃油压力大，本发明预增压射流泵必须满足流量比大于5、压力比大于100倍条件下的增压能力，射流泵面积比(泵出口壳体喉管的面积与喷嘴出口面积的比值，可用泵出口壳体喉管直径D2与喷嘴出口直径D1的比值来表征)对其性能影响非常大，面积比过大会降低射流泵增压能力，过小会降低射流泵自身抗汽蚀能力，本发明兼顾增压能力与抗汽蚀能力需求，将射流泵面积比确定为50～80，数值仿真及地面试验验证表明射流泵面积比为75时效果最佳。

本发明工作流程：

高压工作燃油通过燃油进口接头1进入泵壳体2的L形通道，再通过喷嘴3高速喷出，从而吸入泵壳体2内被增压燃油，在泵出口壳体5内部惨混，减速增压，使得射流泵出口燃油压力提高，进而提高了涡轮泵入口燃油压力，防止涡轮泵发生气穴现象。

本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。

Claims (2)

1.一种预增压射流泵，包括泵壳体(2)、喷嘴(3)和泵出口壳体(5)，其特征在于：还包括燃油进口接头(1)和支撑架(4)，射流泵面积比为50～80，其中所述的支撑架(4)由内圆环(41)、外圆环(42)和连接肋(43)构成的整体结构，内圆环(41)和外圆环(42)为同心圆环，所述的泵壳体(2)为柱体结构，柱体内部加工内腔体(21)和外腔体(22)，内腔体(21)为L形通道，L形通道的水平段为变直径的柱体空腔，外腔体(22)为圆环结构，在外腔体(22)的后端加工定位槽(23)，燃油进口接头(1)与泵壳体(2)前端外表面焊接在一起，燃油进口接头(1)的进油通道与内腔体(21)竖直段连通，喷嘴(3)安装在内腔体(21)的水平段后部，喷嘴(3)的前端插入支撑架(4)的内圆环(41)内，支撑架(4)的外圆环(42)安装在外腔体(22)的定位槽(23)，泵壳体(2)后端安装在加工在泵出口壳体(5)前端面的定位槽内，外部通过法兰与泵出口壳体(5)连接。

2.根据权利要求1所述的一种预增压射流泵，其特征在于：所述的射流泵面积比为75。

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