CN209774503U - 一种液体火箭发动机涡轮泵装配轴系止动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液体火箭发动机涡轮泵装配轴系止动装置，包括用于与涡轮泵壳体法兰固定连接的法兰套和设于所述法兰套的花键芯；所述法兰套具有一中心体以及从所述中心体径向延伸的连接臂，所述连接臂设有能够与涡轮泵壳体法兰的螺纹孔相连接的连接孔；所述花键芯可拆卸地嵌套于所述法兰套的中心体的轴孔中，并与所述轴孔的内壁之间形成有扭矩传递结构；所述花键芯的内壁上形成有用于和涡轮泵轴系的外花键相配合的内花键。该止动装置结构简单、性能稳定，能够使液体火箭发动机涡轮泵在进行装配时对轴系的拧紧更加便捷、可靠。

Description

一种液体火箭发动机涡轮泵装配轴系止动装置

技术领域

本实用新型涉及液体火箭发动机组装技术领域，特别是在组装液体火箭发动机涡轮泵装配轴系时使用的止动装置。

背景技术

涡轮泵是一种高速旋转机械，是液体火箭发动机的核心组件，零件数目多，结构复杂。

涡轮泵的工作状态和可靠性直接影响着液体火箭发动机的工作状态和可靠性。区别于普通民用旋转机械，液体火箭发动机涡轮泵内部的轴、径向间隙需要严格控制，间隙的允许公差一般仅为0.05mm水平，同时由于转速较高(通常＞20000rpm)，涡轮泵轴系(转子)部分的零件需要以螺纹形式压紧，压紧力同样需要严格控制。因此对于液体火箭发动机涡轮泵而言，其零件的装配是一项关键技术。

目前，液体火箭发动机涡轮泵在装配环节对轴系进行螺纹拧紧时，通常采用人力把紧轴系另一端的方式进行轴系的止动。这种方式的弊端体现在以下两方面：

一方面，人工止动难以保证轴系的始终维持可靠的静止状态，在拧紧过程中轴系易发生小角度转动，不利于拧紧者可靠工作。

另一方面，对较大推力的液体火箭发动机，涡轮泵体积质量较大，需要压紧力也大，当对轴系施加较大拧紧力矩时，由于人的力量有限，人工止动无法保证轴系的稳定，导致拧紧者无法从力矩扳手上读取精确的力矩值，同时对轴承、密封等静密原件易造成损坏。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种液体火箭发动机涡轮泵装配轴系止动装置。该止动装置结构简单、性能稳定，能够使液体火箭发动机涡轮泵在进行装配时对轴系的拧紧更加便捷、可靠。

为实现上述目的，本实用新型提供一种液体火箭发动机涡轮泵装配轴系止动装置，包括用于与涡轮泵壳体法兰固定连接的法兰套和设于所述法兰套的花键芯；所述法兰套具有一中心体以及从所述中心体径向延伸的连接臂，所述连接臂设有能够与涡轮泵壳体法兰的螺纹孔相连接的连接孔；所述花键芯可拆卸地嵌套于所述法兰套的中心体的轴孔中，并与所述轴孔的内壁之间形成有扭矩传递结构；所述花键芯的内壁上形成有用于和涡轮泵轴系的外花键相配合的内花键。

优选地，所述法兰套设有四个连接臂，所述四个连接臂呈十字形分布，或者，所述法兰套设有两个连接臂，所述两个连接臂呈一字形分布。

优选地，所述连接孔设于各所述连接臂向外径向延伸的一端。

优选地，至少一个所述连接臂上的连接孔为径向延伸的长圆孔。

优选地，所述扭矩传递结构包括从所述轴孔上端沿所述轴孔内壁向下延伸的卡接槽，和形成在所述花键芯外壁上并沿轴向方向延伸的卡接部。

优选地，所述扭矩传递结构包括两组所述卡接槽和卡接部，所述两组卡接槽和卡接部呈一字形分布。

优选地，所述卡接槽和卡接部的位置对应于所述连接臂。

优选地，所述连接臂位于所述中心体的上端。

优选地，所述法兰套为工具钢材质的法兰套，所述花键芯为工具钢材质的花键芯。

优选地，所述法兰套和花键芯的表面设有防护镀层。

本实用新型所提供的液体火箭发动机涡轮泵装配轴系止动装置，可应用于液体火箭发动机涡轮泵装配时轴系的止动，在涡轮泵装配过程中，对轴系的拧紧螺母施加力矩时，可以保证轴系不发生小角度旋转，提高装配效率；对较大推力的液体火箭发动机涡轮泵，当对轴系施加较大拧紧力矩时，此装置可保证轴系的稳定，让拧紧者可从力矩扳手上读取精确力矩值，提高装配精度，避免装配过程对轴承、密封等精密原件造成损坏，且结构简单可靠，具有良好的通用性，可适用于不同结构的涡轮泵。

附图说明

图1为本实用新型实施例公开的一种液体火箭发动机涡轮泵装配轴系止动装置的俯视图；

图2为图1所示液体火箭发动机涡轮泵装配轴系止动装置的纵向剖视图；

图3为图1所示液体火箭发动机涡轮泵装配轴系止动装置安装于涡轮泵对轴系进行止动的结构示意图；

图4为图3所示结构的剖视图；

图5为在图4的基础上通过力矩扳手拧紧轴系的结构示意图。

图中：

1.轴系止动装置 2.法兰套 3.花键芯 4.连接臂 5.涡轮泵壳体6.连接孔 7.涡轮泵轴系 8.卡接槽 9.卡接部 10.螺钉 11.力矩扳手 12.压紧螺母 13.装配支架平台 14.轴承 15.涡轮

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

在本文中，“上、下、内、外”等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定。

请参考图1、图2，图1为本实用新型实施例公开的一种液体火箭发动机涡轮泵装配轴系止动装置的俯视图；图2为图1所示液体火箭发动机涡轮泵装配轴系止动装置的纵向剖视图。

如图所示，在一种具体实施方式中，为解决现有涡轮泵轴系拧紧方式的缺点与不足，减少涡轮泵装配过程中的人工干扰，提高涡轮泵作为液体火箭发动机核心组件的装配精度，保证涡轮泵工作的可靠性，提供一种液体火箭发动机涡轮泵装配轴系止动装置，此轴系止动装置1主要由法兰套2和花键芯3两大部分组成。

其中，法兰套2具有一中心体以及从中心体径向延伸的连接臂4，连接臂4设有能够与涡轮泵壳体5的法兰上的螺纹孔相连接的连接孔6，以便与涡轮泵壳体5的法兰固定连接；法兰套2的中心体大体呈圆筒形，中间具有一上下贯通的轴孔，花键芯3也呈圆筒形，其内壁上形成有内花键，以便于和涡轮泵轴系7的外花键相配合，花键芯3嵌套在法兰套2的中心体的轴孔中，并与轴孔的内壁之间形成有扭矩传递结构。

具体地，图中所示的法兰套2的连接臂4一共有四个，四个连接臂4呈十字形分布，相邻两个连接臂4之间的夹角为90°。当然，四个连接臂4也可以呈“X”形分布，也可以具有两个连接支臂，当具有两个连接臂4时，两个连接臂4可以呈一字形分布，或者，也可以具有三个连接臂4，当具有三个连接臂4时，相邻两个连接臂4之间的夹角可以为120°，等等。

连接臂4位于中心体的上端，各连接臂4向外径向延伸的一端分别开设有一个连接孔6，其中一组左右对称的连接臂4上的连接孔6为径向延伸的长圆孔，长圆孔所在的节圆直径覆盖常用吨位发动机涡轮泵壳体法兰螺纹孔节圆直径范围ΦB～Φ(B+2F)(根据涡轮泵壳体实际尺寸大小，F取值0～100mm)，长圆孔的直径ΦG大小与涡轮泵壳体法兰螺纹孔规格相适配，以通过螺钉10相连接。

扭矩传递结构由能够轴向插接在一起的卡接槽8和卡接部9构成，卡接槽8从轴孔的上端沿轴孔内壁向下延伸，长度大约占整个轴孔深度的1/3～1/4，卡接部9形成在花键芯3外壁上并沿轴向方向延伸，长度与卡接槽8的深度大体相等，两组径向对称的卡接槽8和卡接部9位于同一直线上，法兰套2和花键芯3通过卡接槽8和卡接部9形成的一字槽结构传递扭矩，可防止相对转动。

考虑到法兰套2未设置连接臂4的部位壁厚较薄，本实施例中，两组径向对称的卡接槽8和卡接部9的位置分别对应于图中所示的两个连接臂4，卡接槽8和卡接部9位于两个连接臂4的内端处，也就是说，卡接槽8的深度方向与对应的连接臂4的延伸方向相一致，卡接槽8的一部分位于中心体上，另一部分位于连接臂4的内端。

花键芯3为可更换部件，其内花键的花键形式(例如矩形花键、渐开线花键)与所装配涡轮泵轴系7的外花键相适配，以通过花键的配合对涡轮泵轴系7进行止动。

中心体的下端与连接臂4的下表面也就是贴合面的距离A，可根据涡轮泵轴系7的花键到壳体法兰面的距离来进行确定。如果涡轮泵轴系7的花键到壳体法兰面的距离较大，则距离A的尺寸较长，如果涡轮泵轴系7的花键到壳体法兰面的距离较小，则距离A的尺寸较短。

法兰套2和花键芯3可采用高硬度的工具钢材料(如T8A、T10A等)加工成型，并经过表面处理(镀铬等方式)进一步提耐磨度并防止氧化、腐蚀，制造成本低寿命长，可耐久使用。

涡轮泵装配时，在轴系花键侧的壳体法兰上安装上述轴系止动装置1，装置的花键芯3嵌套在轴系花键上，阻止涡轮泵轴系7转动，呈十字形或一字形分布的连接臂4上的长圆孔与涡轮泵壳体5的法兰螺纹孔对齐，而后穿入螺钉10，将轴系止动装置1与涡轮泵壳体5固定在一起，防止轴系止动装置1与涡轮泵壳体5发生相对转动。安装好轴系止动装置1后，在轴系的螺纹一侧利用力矩扳手11对压紧螺母12进行旋拧，拧紧至需要的力矩数值后，拆下力矩扳手11和轴系止动装置1，即可继续进行涡轮泵的后续装配。

请参考图3、图4、图5，图3为图1所示液体火箭发动机涡轮泵装配轴系止动装置安装于涡轮泵对轴系进行止动的结构示意图；图4为图3所示结构的剖视图；图5为在图4的基础上通过力矩扳手拧紧轴系的结构示意图。

如图所示，在装配时，先利用螺栓将涡轮泵壳体5固定在装配支架平台13上，涡轮泵轴系7通过轴承14安装在涡轮泵壳体5内，涡轮15通过压紧螺母12固定在涡轮泵轴系7上。

如果不对涡轮泵轴系7进行止动，则在对压紧螺母12施加力矩时，涡轮泵轴系7会在力矩扳手11的力耦作用下随着扳手一起旋转，导致无法施加力矩。此时，可以在轴系花键侧安装轴系止动装置1，首先根据该涡轮泵的轴系花键选取合适的花键芯3，装入带槽的法兰套2，而后将轴系止动装置1整体装配在涡轮泵壳体5上，轴系止动装置1的花键与涡轮泵轴系7的花键嵌套，即花键芯3的内花键与涡轮泵轴系7的外花键嵌套，然后适当转动涡轮泵轴系7，使轴系止动装置1的法兰长圆孔与涡轮泵壳体5上的螺纹孔对齐，穿入螺钉10拧紧。此时轴系止动装置1与涡轮泵轴系7和涡轮泵壳体5的位置固定，可以对压紧螺母12进行力矩的施加。

对涡轮端的压紧螺母12进行拧紧时，力矩扳手11调至力矩目标值，随后进行力矩施加。装配支架平台13为固定平台，涡轮泵壳体5固定在装配支架平台13上保持不动；法兰套2与涡轮泵壳体5通过螺钉10拧紧，阻止法兰套2与涡轮泵壳体5发生相对转动；花键芯3与法兰套2通过带一字槽的圆柱面方式联接，阻止花键芯3与法兰套2发生相对转动；涡轮泵轴系7与轴系止动装置1上的花键芯3通过花键联接，阻止涡轮泵轴系7与轴系止动装置1发生相对转动，通过这种方式可保证在螺纹力矩施加过程中轴系保持不转动。

上述实施例仅是本实用新型的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，法兰套2与花键芯3可以为一体式结构，或者，法兰套2与花键芯3之间通过其他方式传递扭矩，等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。

采用上述轴系止动装置1可以保证轴系不发生小角度旋转，提高装配效率；对较大推力的液体火箭发动机涡轮泵，当对轴系施加较大拧紧力矩时，此装置可保证轴系的稳定，让拧紧者可从力矩扳手上读取精确力矩值，提高装配精度，避免装配过程对轴承、密封等精密原件造成损坏，且结构简单可靠，具有良好的通用性，可适用于不同结构的涡轮泵。

以上对本实用新型所提供的液体火箭发动机涡轮泵装配轴系止动装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种液体火箭发动机涡轮泵装配轴系止动装置，其特征在于，包括用于与涡轮泵壳体法兰固定连接的法兰套和设于所述法兰套的花键芯；所述法兰套具有一中心体以及从所述中心体径向延伸的连接臂，所述连接臂设有能够与涡轮泵壳体法兰的螺纹孔相连接的连接孔；所述花键芯可拆卸地嵌套于所述法兰套的中心体的轴孔中，并与所述轴孔的内壁之间形成有扭矩传递结构；所述花键芯的内壁上形成有用于和涡轮泵轴系的外花键相配合的内花键。

2.根据权利要求1所述的液体火箭发动机涡轮泵装配轴系止动装置，其特征在于，所述法兰套设有四个连接臂，所述四个连接臂呈十字形分布，或者，所述法兰套设有两个连接臂，所述两个连接臂呈一字形分布。

3.根据权利要求2所述的液体火箭发动机涡轮泵装配轴系止动装置，其特征在于，所述连接孔设于各所述连接臂向外径向延伸的一端。

4.根据权利要求3所述的液体火箭发动机涡轮泵装配轴系止动装置，其特征在于，至少一个所述连接臂上的连接孔为径向延伸的长圆孔。

5.根据权利要求1所述的液体火箭发动机涡轮泵装配轴系止动装置，其特征在于，所述扭矩传递结构包括从所述轴孔上端沿所述轴孔内壁向下延伸的卡接槽，和形成在所述花键芯外壁上并沿轴向方向延伸的卡接部。

6.根据权利要求5所述的液体火箭发动机涡轮泵装配轴系止动装置，其特征在于，所述扭矩传递结构包括两组所述卡接槽和卡接部，所述两组卡接槽和卡接部呈一字形分布。

7.根据权利要求6所述的液体火箭发动机涡轮泵装配轴系止动装置，其特征在于，所述卡接槽和卡接部的位置对应于所述连接臂。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的液体火箭发动机涡轮泵装配轴系止动装置，其特征在于，所述连接臂位于所述中心体的上端。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的液体火箭发动机涡轮泵装配轴系止动装置，其特征在于，所述法兰套为工具钢材质的法兰套，所述花键芯为工具钢材质的花键芯。

10.根据权利要求9所述的液体火箭发动机涡轮泵装配轴系止动装置，其特征在于，所述法兰套和花键芯的表面设有防护镀层。