РАКЕТНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ НАСОС Российский патент 2020 года по МПК F04D7/02 F04D13/02 F04D13/04 F04D29/58 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Настоящее раскрытие касается ракетного топливного насоса.

По настоящей заявке испрашивается приоритет по японской патентной заявке № 2017-73690, поданной в Японии 3 апреля 2017 г., содержание которой включено в настоящий документ путем ссылки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Патентный документ 1 ниже раскрывает ракетный двигатель. В этом ракетном двигателе, топливо (жидкое топливо) подается под давлением в камеру сгорания первым насосом и вторым насосом (ракетным топливным насосом), которые приводятся в движение турбиной. Топливо, описанное выше, является криогенным топливом, таким как, например, сжиженный метан, сжиженный природный газ, жидкий кислород или жидкий водород.

СПИСОК ПРОТИВОПОСТАВЛЕННЫХ ДОКУМЕНТОВ

ПАТЕНТНЫЙ ДОКУМЕНТ

[0003] Патентный Документ 1

Японская патентная заявка, не прошедшая экспертизу, первая публикация № 2014-159769.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0004] Кроме того, поскольку описанный выше ракетный топливный насос имеет конструкцию, в которой вращающийся вал поддерживается с возможностью вращения корпусом, использующим механический подшипник, между вращающимся валом и корпусом образуется канал утечки топлива (текучая среда). В этом ракетном топливном насосе, несмотря на то, что количество утечки топлива (текучей среды) может быть уменьшено обеспечением уплотняющего механизма между вращающимся валом и корпусом, количество утечки топлива (текучей среды) не может быть сведено к нулю, и вытекшее топливо неизбежно выбрасывается.

[0005] В ракетных двигателях одноразового применения нет серьезной проблемы в выбрасывании вытекшего топлива. Однако, в ракетном двигателе типа, который используется в течение длительного периода времени на орбите, удаление вытекшего топлива является серьезной проблемой, поскольку оно напрямую касается срока службы двигателя.

[0006] Настоящее раскрытие было выполнено с учетом вышеуказанных обстоятельств, и его целью является предотвращение утечки ракетного топлива через вращающийся вал ракетного топливного насоса.

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ

[0007] Для решения вышеописанной задачи первым объектом настоящего изобретения является ракетный топливный насос, включающий в себя вращающийся корпус, установленный на вращающемся валу, и подаваемое под давлением ракетное топливо, когда вращающийся корпус приведен во вращение источником привода, и ракетный топливный насос включает в себя магнитную муфту, которая выполнена с возможностью магнитного соединения вращающегося вала и приводного вала источника привода.

ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0008] Согласно настоящему раскрытию, поскольку магнитная муфта обеспечена с возможностью магнитного соединения вращающегося вала и приводного вала источника привода, можно предотвратить утечку ракетного топлива через вращающийся вал.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0009] Фигура 1 представляет собой вид в сечении, показывающий общую конфигурацию ракетного топливного насоса согласно одному варианту выполнения настоящего раскрытия.

Фигура 2А представляет собой вид в сечении, взятый вдоль линии А на фигуре 1

Фигура 2B представляет собой вид в сечении, взятый вдоль линии B на фигуре 1

Фигура 2C представляет собой вид в сечении, взятый вдоль линии C на фигуре 1

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ

[0010] Далее один вариант выполнения настоящего раскрытия будет описан со ссылкой на чертежи.

На фигуре 1 ссылочная позиция P обозначает насос, ссылочная позиция T обозначает турбину, а ссылочная позиция R обозначает магнитную муфту. Ракетный топливный насос согласно настоящему варианту выполнения образован насосом P и магнитной муфтой R и приводится во вращение турбиной T, служащей источником привода.

[0011] Насос P представляет собой вращающийся механизм для подачи под давлением ракетного топлива и включает в себя корпус 1 подшипника насоса, корпус 2 насоса, вращающийся вал 3, крыльчатку 4 насоса и два подшипника 5A и 5B насоса, как показано на фигуре 1. Корпус 1 подшипника насоса может быть, например, литым изделием, и вмещающее пространство Sj для вмещения вращающегося вала 3, и в нем образованы два подшипника 5А и 5В насоса. Вмещающее пространство Sj представляет собой по существу цилиндрическое пространство (цилиндрическое пространство), имеющее центральную ось.

[0012] Корпус 2 насоса закреплен на одном конце (левый конец на фигуре 1, далее сокращенно как «левый конец») корпуса 1 подшипника насоса, и в нем образовано вмещающее пространство Si для вмещения крыльчатки 4 насоса. То есть, этот корпус 2 насоса обеспечен на одной стороне (левая сторона на фигуре 1, далее сокращенно как «левая сторона») в направлении центральной оси цилиндрического вмещающего пространства Sj. Вышеописанное вмещающее пространство Si представляет собой пространство, сообщающееся с одним концом (левым концом) вмещающего пространства Sj, и включает в себя участок 2а всасывания для всасывания ракетного топлива, образованного в центральном участке на одной стороне (левой стороне). Также, участок 2b выпуска образован в направлении, перпендикулярном центральной оси в вмещающем пространстве Si. Этот участок 2b выпуска представляет собой отверстие для выпуска ракетного топлива и сообщается с вмещающим пространством Si через спиральный путь 2c потока.

[0013] Вращающийся вал 3 поддерживается корпусом 1 подшипника насоса через два подшипника 5A и 5B насоса. То есть вращающийся вал 3 представляет собой стержнеобразный элемент заданной длины, вмещенный в вмещающее пространство Sj через два подшипника 5A и 5B насоса, так что центральная ось Lp вращения коаксиальна с центральной осью вмещающего пространства Si. Поскольку вращающийся вал 3 поддерживается корпусом 1 подшипника насоса посредством двух подшипников 5А и 5В насоса, вращающийся вал 3 вращается вокруг центральной оси Lp вращения.

[0014] Как показано на фигуре 1, образована во вращающемся валу 3 образована полость 3а. Эта полость 3а представляет собой цилиндрическое отверстие заданной длины, образованное вдоль центральной оси Lp вращения в центре вращающегося вала 3, другой конец (правый конец на фигуре 1, далее сокращенно «правый конец») открыт к вмещающему пространству Sj, и один конец закрыт вблизи внутренней стороны крыльчатки 4 насоса, за исключением отверстий 3b связи, которые будут описаны ниже. Также, во вращающемся валу 3 образованы отверстия 3b связи, сообщающиеся с одним концом полости 3a. Отверстия 3b связи представляют собой цилиндрические отверстия, которые позволяют полости 3а и пространству Sr, образованному на поверхности вращающегося вала 3, сообщаться друг с другом, и множество отверстий 3b связи обеспечено радиально. Также, пространство Sr представляет собой кольцевое пространство, окруженное поверхностью вращающегося вала 3 и внутренней поверхностью крыльчатки 4 насоса, вставленной в одном конце (левом конце) вращающегося вала 3.

[0015] Крыльчатка 4 насоса представляют собой колесо (вращающийся корпус), закрепленное к одному концу (левому концу) вращающегося вала 3, как описано выше. То есть крыльчатка 4 насоса закреплена к вращающемуся валу 3, вставляя один конец вращающегося вала 3 в крепежное отверстие, образованное в центре вращения. Эта крыльчатка 4 насоса направляет ракетное топливо, которое протекло в вмещающем пространстве Si, из участка 2а всасывания в спиральный путь 2с потока вращением вместе с вращающимся валом 3 вокруг центральной оси Lp вращения.

[0016] В крыльчатке 4 насоса образованы отверстия 4а связи. Отверстия 4а связи представляют собой цилиндрические отверстия, которые позволяют вмещающему пространству Si и пространству Sr сообщаться друг с другом, и множество отверстий 4а связи обеспечено радиально, как в вышеописанных отверстиях 3b связи вращающегося вала 3.

[0017] Два подшипника 5А и 5В насоса обеспечены на заданном расстоянии в направлении продолжения центральной оси Lp вращения вращающегося вала 3 и поддерживают возможность вращения вращающегося вала 3 относительно корпуса 1 подшипника насоса, который является закрепленной системой. Подшипники 5A и 5B насоса, описанные выше, могут быть, например, шарикоподшипниками.

[0018] Магнитная муфта R представляет собой соединительное устройство для магнитного соединения вращающегося вала 3 и приводного вала 10 турбины T (источник привода) и включает в себя ведомую часть 6 муфты и приводную часть 7 муфты. Ведомая часть 6 муфты включает в себя удерживающий элемент 6A ведомой стороны и множество (восемь) магнитов 6b ведомой стороны. Удерживающий элемент 6A ведомой стороны представляет собой диск, закрепленный к другому концу (правому концу) вращающегося вала 3, то есть на стороне вращающегося вала 3, противоположной крыльчатке 4 насоса, в положении, перпендикулярном центральной оси Lp вращения. То есть удерживающий элемент 6a ведомой стороны представляет собой диск с центральной осью Lp вращения вращающегося вала 3 в качестве центра и имеет заданную толщину в направлении продолжения центральной оси Lp вращения.

[0019] Как показано на фигуре 2В, в удерживающем элементе 6а ведомой стороны охлаждающие отверстия 6с образованы между магнитами 6b ведомой стороны, которые выровнены в радиально. То есть множество (восемь) охлаждающих отверстий 6c образованы в удерживающем элементе 6a ведомой стороны с заданным угловым шагом (шагом 45°) вокруг центра (центральной оси Lp вращения).

[0020] Как показано на фигурах 1 и фигурах 2A-2C, охлаждающие отверстия 6c представляют собой сквозные отверстия, которые заставляют пару круглых поверхностей, обращенных друг к другу в удерживающем элементе 6a ведомой стороны, сообщаться друг с другом, и ракетное топливо может свободно протекать через него. То есть охлаждающие отверстия 6с представляют собой каналы охлаждающего магнит потока для принудительного охлаждения магнитов 6b ведомой стороны, расположенных смежно друг другу, с использованием потока ракетного топлива.

[0021] Множество (восемь) магнитов 6b ведомой стороны обеспечены в удерживающем элементе 6a ведомой стороны, как описано выше, и имеют кольцевую форму с заданным угловым шагом (шагом 45°), как показано на фигуре 2B, вокруг центральной оси Lp вращения вращающегося вала 3, то есть вокруг центра удерживающего элемента 6а ведомой стороны. Магниты 6b ведомой стороны представляют собой постоянные магниты, имеющими "Южные" полюсы и "Северные" полюсы, и закреплены к вращающемуся валу 3 с помощью удерживающего элемента 6a ведомой стороны в форме диска.

[0022] Также, магниты 6b ведомой стороны закреплены к удерживающему элементу 6а ведомой стороны в таком положении, что сегменты виртуальной линии, каждый из которых соединяет центр "Южного" полюса и центр "Северного" полюса, перекрывают сегменты виртуальной линии, радиально продолжающиеся в вышеописанном угловом шаге (шаг 45°) от центра удерживающего элемента 6а ведомой стороны (центральная ось Lp вращения) по направлению к периферийному краю, который образует круглую форму удерживающего элемента 6а ведомой стороны. Дополнительно, в магнитах 6b ведомой стороны, показанных на фигуре 2B, заштрихованные участки представляют собой "Северные" полюсы, а белые участки "Южные" полюсы.

[0023] Также, как показано на фигуре 2В, магниты 6b ведомой стороны имеют деформированную столбчатую форму, в которой внешние диаметры обоих концов в их осевом направлении больше наружного диаметра центрального участка и установлены во множество (восемь) отверстий для вставки, образованные в форме кольца с заданным угловым шагом (шагом 45°) на удерживающем элементе 6а ведомой стороны. То есть отверстия для вставки образованы по существу в той же форме, что и магниты 6b ведомой стороны, и удерживают магниты 6b ведомой стороны в фиксированном состоянии. Дополнительно, удерживающий элемент 6а ведомой стороны, удерживающий магниты 6b ведомой стороны, как описано выше, образован из материала, имеющего как можно меньшее магнитосопротивление, то есть материала, через который легко проходят магнитные силовые линии, излучаемые магнитами 6b ведомой стороны.

[0024] Как показано на фигуре 1, ведомая часть 6 муфты, выполненная, как указано выше, вмещена в вмещающее пространство Sj, как во вращающемся валу 3 и двух подшипниках 5А и 5В насоса. То есть среди ведомой части 6 муфты и приводной части 7 муфты, которые образуют магнитную муфту R, ведомая часть 6 муфты вмещена внутрь корпуса 1 подшипника насоса.

[0025] С другой стороны, приводная часть 7 муфты включает в себя удерживающий элемент 7a приводной стороны и множество главных магнитов 7b приводной стороны и вспомогательные магниты 7c и 7d приводной стороны. Удерживающий элемент 7a приводной стороны представляет собой цилиндрический элемент, имеющий дно, обеспеченный на одном конце (левом конце) приводного вала 10, то есть на стороне приводного вала 10, противоположной диску 11 турбины. То есть удерживающий элемент 7a приводной стороны включает в себя нижнюю часть 7e, закрепленную к одному концу (левому концу) приводного вала 10, и цилиндрическую часть 7f, один конец которой непрерывен с нижней частью 7e. Нижняя часть 7e представляет собой дискообразный участок, центрированный на центральной оси Lt вращения приводного вала 10, а цилиндрическая часть 7f представляет собой цилиндрический участок, имеющий заданную длину, в направлении продолжения центральной оси Lt вращения приводного вала 10.

[0026] Главные магниты 7b приводной стороны и вспомогательные магниты 7c и 7d приводной стороны представляют собой магниты приводной стороны, обеспеченные в удерживающем элементе 7a приводной стороны, как описано выше, и имеющие кольцевую форму с заданным угловым шагом (шагом 45°) вокруг центральной оси Lt вращения приводного вала 10, как показано на фигурах 2А-2С. Главные магниты 7b приводной стороны и вспомогательные магниты 7c и 7d приводной стороны представляют собой постоянные магниты, имеющие "Южные" полюса и "Северные" полюса, и прикрепленные к приводному валу 10 с помощью удерживающего элемента 7a приводной стороны.

[0027] Эти главные магниты 7b приводной стороны и вспомогательные магниты 7c и 7d приводной стороны закреплены к цилиндрической части 7f удерживающего элемента 7a приводной стороны в таком положении, что сегменты виртуальной линии, соединяющие центры "Южных" полюсов и центры "Северных" полюсов, перекрывают сегменты виртуальной линии, радиально продолжающиеся в вышеописанном угловом шаге (шаг 45°) от центра удерживающего элемента 7а приводной стороны (центральная ось Lt вращения) по направлению к периферийному краю, который образует круглую форму удерживающего элемента 7а приводной стороны. Дополнительно, на фигуре 2A-2C, "Северные" полюса главных магнитов 7b приводной стороны и вспомогательных магнитов 7c и 7d приводной стороны показаны в виде заштрихованных участков, а "Южные" полюса показаны в виде белых участков.

[0028] Также, как показано на фигурах 2A-2C, как и в магнитах 6b ведомой стороны, описанных выше, главные магниты 7b приводной стороны и вспомогательные магниты 7c и 7d приводной стороны имеют деформированные столбчатые формы, в которых внешние диаметры обоих концов в их осевом направлении больше наружных диаметров центральных участков и установлены во множество (восемь) отверстий для вставки, образованных в форме кольца с заданным угловым шагом (шагом 45°) на удерживающем элементе 7a приводной стороны. То есть эти отверстия для вставки образованы по существу в той же форме, что и главные магниты 7b приводной стороны и вспомогательные магниты 7c и 7d приводной стороны, и удерживают главные магниты 7b приводной стороны и вспомогательные магниты 7c и 7d приводной стороны в фиксированном состоянии.

[0029] Главные магниты 7b приводной стороны среди главных магнитов 7b приводной стороны и вспомогательных магнитов 7c и 7d приводной стороны обеспечены с возможностью обращаться к магнитам 6b ведомой стороны, как показано на фигуре1, и с возможностью иметь кольцевую форму с одинаковым угловым шагом (шагом 45°), как в магнитах 6b ведомой стороны, как показано на фигуре 2B.

[0030] Напротив, вспомогательные магниты 7c и 7d приводной стороны обеспечены для размещения между ними главных магнитов 7b приводной стороны в направлении продолжения центральной оси Lt вращения, как показано на фигуре 1, и их положения устанавливаются так, чтобы иметь полярность, противоположную таковой главных магнитов 7b приводной стороны, как показано на фигурах 1 и фиг. 2А-2С. То есть обеспечивается, что вспомогательные магниты 7c и 7d приводной стороны имеют ту же полярность, что и магниты 6B ведомой стороны.

[0031] Дополнительно, удерживающий элемент 7a приводной стороны, удерживающий главные магниты 7b приводной стороны и вспомогательные магниты 7c и 7d приводной стороны, образован из материала, имеющего как можно меньшее магнитосопротивление, как в описанном выше удерживающем элементе 6a ведомой стороны. То есть удерживающий элемент 7a приводной стороны образован из материала, через который легко проходят магнитные силовые линии, излучаемые главными магнитами 7b приводной стороны и вспомогательными магнитами 7c и 7d приводной стороны.

[0032] Кроме того, как показано на фигуре 1, турбина Т включает в себя корпус 8 подшипника турбины, корпус 9 турбины, приводной вал 10, диск 11 турбины, два подшипника 12А и 12В турбины и тому подобное. Как и в корпусе 1 подшипника насоса, корпус 8 подшипника турбины может представлять собой, например, литое изделие и вмещающее пространство Sk для вмещения приводного вала 10, и в нем образованы два подшипника 12A и 12B турбины. Вмещающее пространство Sk представляет собой по существу цилиндрическое пространство (цилиндрическое пространство), имеющее центральную ось.

[0033] Корпус 9 турбины закреплен на другом конце корпуса 8 подшипника турбины, и в нем образовано вмещающее пространство St для вмещения диска 11 турбины. То есть корпус 9 турбины обеспечен на другой стороне (правая сторона на фигуре 1) в направлении центральной оси вмещающего пространства St вышеописанное вмещающее пространство St представляет собой пространство, сообщающееся с правым концом вмещающего пространства Sk. Во вмещающем пространстве St отверстие 9а подачи образовано в направлении, перпендикулярном центральной оси. Отверстие 9а подачи сообщается с вмещающем пространством St через спиральный путь 9b потока и представляет собой отверстие, в которое подается приводная текучая среда высокого давления. Хотя это не показано, в правом центральном участке корпуса 9 турбины образовано выпускное отверстие для выпуска описанной выше приводной текучей среды.

[0034] Приводной вал 10 поддерживается корпусом 8 подшипника турбины с помощью двух подшипников 12А и 12В турбины. То есть, приводной вал 10 представляет собой стержнеобразный элемент заданной длины, вмещенный в вмещающее пространство Sk с помощью двух подшипников 12A и 12В турбины, так что центральная ось Lt вращения коаксиальна с центральной осью вмещающего пространства Sk. Поскольку приводной вал 10 поддерживается корпусом 8 подшипника турбины с помощью дву подшипников 12А и 12В турбины, приводной вал 10 вращается вокруг центральной оси Lt вращения.

[0035] Диск 11 турбины представляет собой колесо, установленное на другом конце (правом конце) приводного вала 10, как описано выше. То есть диск 11 турбины поддерживается приводным валом 10 и вращается вокруг центральной оси Lt вращения приводного вала 10. Когда приводная текучая среда, поступающая из спирального пути 9b потока, впрыскивается в диск 11 турбины, диск 11 турбины генерирует мощность вращения.

[0036] Два подшипника 12A и 12B турбины расположены на заданном расстоянии в направлении продолжения центральной оси Lt вращения приводного вала 10 и поддерживают приводной вал 10 с возможностью вращения в отношении подшипников 12A и 12B турбины, которые являются неподвижными системами. Подшипники 12A и 12B турбины, как описано выше, могут быть, например, шарикоподшипниками.

[0037] Далее работа ракетного топливного насоса согласно настоящему варианту выполнения будет описана подробно.

Насос P магнитно соединен с турбиной T (приводным источником) вставкой между ними магнитной муфты R. То есть вращательная сила турбины Т передается на вращающийся вал 3 насоса Р через магнитную муфту R, вращающийся вал 3 приводится во вращение вращательной силой, и тем самым крыльчатка 4 насоса вращается.

[0038] В результате ракетное топливо протекает в вмещающее пространство Si из участка 2а всасывания и направляется с поверхности крыльчатки 4 насоса в спиральный путь 2c потока. Затем ракетное топливо подается в камеру сгорания из участка 2b выпуска через спиральный канал 2с потока.

[0039] Здесь, в качестве более подробного описания операции передачи мощности магнитной муфты R, в магнитной муфте R, когда множество (восемь) магнитов 6b ведомой стороны обеспечены кольцевой формой с заданным угловым шагом (шагом 45°) в удерживающем элементе 6a ведомой стороны ведомой части 6 муфты и во множестве (восемь) главных магнитов 7b приводной стороны, обеспечены кольцевой формой с таким же заданным угловым шагом (шагом 45°) в удерживающем элементе 7a приводной стороны часть 7 муфты привода, соответственно, обращенные друг к другу с разными полярностями друг от друга, как показано на фигуре 2B, сила магнитного притяжения действует между удерживающим элементом 7a приводной стороны и магнитами 7b стороны основного привода, соответственно.

[0040] В результате удерживающий элемент 6а ведомой стороны (вращающийся вал 3) вращается вместе (приводится в движение) с вращением приводного вала 10, то есть в соответствии с вращением удерживающего элемента 7а приводной стороны. То есть в насосе P, когда вращающийся вал 3 синхронно вращается в отношении приводного вала 10 турбины T, крыльчатка 4 насоса вращается, и тем самым ракетное топливо разгружается в сторону камеры сгорания.

[0041] Согласно описанному выше ракетному топливному насосу, так как обеспечивается магнитная муфта R, которая передает мощность вращения турбины T (источник привода) вращающемуся валу 3 бесконтактным способом, магнитным соединением вращающегося вала 3 с приводным валом 10, обеспечивается, утечка ракетного топлива (текучая среда) через вращающийся вал 3 может быть надежно предотвращена.

[0042] Также, в магнитной муфте R вспомогательные магниты 7c приводной стороны обеспечены смежно к одной стороне главных магнитов 7b приводной стороны, а вспомогательные магниты 7d приводной стороны обеспечены смежно к другой стороне главных магнитов 7b приводной стороны в направлении продолжения центральных осей Lp и Lt вращения. Так как вспомогательные магниты 7c и 7d приводной стороны, обеспечены для размещения между ними главных магнитов 7b приводной стороны, как описано выше, обеспеченные иметь полярность, противоположную полярности главных магнитов 7b приводной стороны, то есть такую же полярность, как и у магнитов 6b с ведомой стороны ведомой части 6 муфты, сила магнитного отталкивания действует между магнитами 6b ведомой стороны и вспомогательными магниты 7c приводной стороны и между магнитами 6b ведомой стороны и вспомогательными магнитами 7d приводной стороны.

[0043] Из-за силы отталкивания смещение вращающегося вала 3 в направлении продолжения центральной оси Lp вращения ограничено. То есть магниты 6b ведомой стороны и вспомогательные магниты 7c и 7d приводной стороны функционируют как упорные подшипники, которые препятствуют смещению вращающегося вала 3 от осевого усилия, действующего на вращающийся вал 3. В связи с этим, согласно ракетному топливному насосу настоящего варианта выполнения, так как обеспечены упорные подшипники, использующие магнитную силу отталкивания, как описано выше, вращающийся вал 3 (крыльчатка 4 насоса) может стабильно вращаться в отношении осевого усилия, действующего на вращающийся вал 3.

[0044] Так же, в то время как ракетное топливо, которое протекло в вмещающее пространство Si из участка 2а всасывания, направляется в спиральный путь 2c потока c поверхности крыльчатки 4 насоса вращением крыльчатки 4 насоса, часть ракетного топлива протекает в вмещающее пространство Sj через зазор, существующий на задней поверхности крыльчатки 4 насоса, продолжает протекать из вмещающего пространства Sj через полость 3а, отверстие 3b связи, пространство Sr и отверстие 4а связи, а затем возвращается к поверхности крыльчатки 4 насоса, то есть к вмещающему пространству Si.

[0045] То есть насос P настоящего варианта выполнения включает в себя канал потока охлаждающий подшипник, по которому ракетное топливо протекает через подшипники 5A и 5B насоса. В связи с этим, согласно насосу P, как описано выше, подшипники 5A и 5B насоса, которые генерируют тепло согласно вращению вращающегося вала 3, могут эффективно охлаждаться с использованием ракетного топлива. Тем самым, вращающийся вал 3 (крыльчатка 4 насоса) может стабильно вращаться.

[0046] Дополнительно, магниты 6b ведомой стороны генерируют тепло, главным образом, благодаря магнитному взаимодействию с главными магнитами 7b приводной стороны, но множество охлаждающих отверстий 6с (каналов охлаждающего магнит потока) образовано в удерживающем элементе 6а ведомой стороны ведомой части 6 муфты. Ракетным топливом, протекающим через охлаждающие отверстия 6c, магниты 6b ведомой стороны, обеспеченные вблизи охлаждающих отверстий 6c, охлаждаются. В связи с этим, согласно ракетному топливному насосу настоящего варианта выполнения ведомая часть 6 муфты может быть эффективно охлаждена.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ

[0047] Дополнительно, настоящее раскрытие не ограничивается вышеописанным вариантом выполнения, и могут быть рассмотрены, например, следующие модифицированные примеры.

(1) В вышеописанном варианте выполнения всего восемь магнитов 6b ведомой стороны, всего восемь главных магнитов 7b приводной стороны и всего по восемь для каждого из вспомогательных магнитов 7c и 7d приводной стороны обеспечиваются с заданным угловым шагом (45°), но настоящее раскрытие не ограничивается этим. Количество (число полюсов) магнитов 6b ведомой стороны, главных магнитов 7b приводной стороны и вспомогательных магнитов 7c и 7d приводной стороны может быть любым количеством, если оно составляет, например, два (угловой шаг=180°) или более.

[0048] (2) В вышеописанном варианте выполнения количество (количество полюсов) магнитов 6b ведомой стороны и количество (количество полюсов) магнитов приводной стороны (главные магниты 7b приводной стороны и вспомогательные магниты 7c и 7d приводной стороны) выполнены одинаковыми, но настоящее раскрытие не ограничивается ими. Например, количество (количество полюсов) магнитов приводной стороны может быть больше, чем количество (количество полюсов) магнитов 6b ведомой стороны.

[0049] (3) В вышеприведенном варианте выполнения магниты 6b ведомой стороны и магниты приводной стороны (главные магниты 7b приводной стороны и вспомогательные магниты 7c и 7d приводной стороны) имеют деформированную столбчатую форму, в которой внешние диаметры обоих концов более наружного диаметра центрального участка, но настоящее раскрытие не ограничивается этим. Хотя центробежная сила согласно вращению действует на магниты 6b ведомой стороны и магниты приводной стороны (главные магниты 7b приводной стороны и вспомогательные магниты 7c и 7d приводной стороны) в радиальном направлении вращающегося вала 3 и в радиальном направлении приводного вала 10, поскольку вышеописанная деформированная столбчатая форма представляет собой устройство для более надежного удерживания магнитов 6b ведомой стороны и магнитов приводной стороны главные магниты 7b приводной стороны и вспомогательные магниты 7c и 7d приводной стороны) на которые действует центробежная сила с использованием отверстия для вставки, также могут использоваться другие формы. Например, может использоваться деформированная коническая форма или деформированная столбчатая форма, в которой внешний диаметр на стороне, близкой к центральным осям Lp и Lt вращения, более внешнего диаметра на стороне, удаленной от центральных осей Lp и Lt вращения,

[0050] (4) В вышеописанном варианте выполнения предусмотрены вспомогательные магниты 7c и 7d приводной стороны, функционирующие в качестве упорных подшипников относительно вращающегося вала 3 (магниты 6b ведомой стороны), но настоящее раскрытие не ограничивается этим. При необходимости вспомогательные магниты 7c и 7d приводной стороны могут быть удалены.

[0051] (5) В вышеописанном варианте выполнения источником привода является турбина Т, но настоящее раскрытие не ограничивается этим. Вместо турбины Т могут использоваться другие источники питания, например, электродвигатель.

[0052] (6) В вышеописанном варианте выполнения магниты 6b ведомой стороны, главный магнит 7b приводной стороны и вспомогательные магниты 7c и 7d приводной стороны являются постоянными магнитами, но настоящее раскрытие не ограничивается этим. Вместо постоянного магнита может быть использован электромагнит, и ток возбуждения может подаваться с помощью контактного кольца или тому подобного, или бесконтактной подачей энергии.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

[0053] Согласно настоящему раскрытию, можно предотвратить утечку ракетного топлива через вращающийся вал ракетного топливного насоса.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

[0054]

P Насос

Т Турбина

R Магнитная муфта

1 Корпус подшипника насоса

2 Корпус насоса

2а Участок всасывания

2b Участок выпуска

3 Вращающийся вал

3а Полость

3б Отверстие связи

4 Крыльчатка насоса

4а Отверстие связи

5А, 5Б Подшипник насоса

6 Ведомая часть муфты

6а Удерживающий элемент ведомой стороны

6b Магниты ведомой стороны

6c Охлаждающее отверстия

7 Приводная часть муфты

7а Удерживающий элемент приводной стороны

7b Главный магнит приводной стороны (магнит приводной стороны)

7c, 7d Вспомогательный магнит приводной стороны (магнит приводной стороны)

7e Нижняя часть

7f Цилиндрическая часть

8 Корпус подшипника турбины

9 Корпус турбины

10 Приводной вал

11 Диск турбины

12A, 12b Подшипник турбины

Ракетный топливный насос включает в себя крыльчатку, установленную на вращающемся валу и подающую под давлением ракетное топливо при приведении крыльчатки во вращение источником привода. Насос содержит магнитную муфту с возможностью магнитного соединения вращающегося вала и приводного вала источника привода. Муфта включает в себя магнит ведомой стороны на вращающемся валу и магнит приводной стороны на приводном валу источника привода. Магниты ведомой стороны и приводной стороны представляют собой постоянные магниты. Магниты ведомой стороны имеют кольцевую форму с заданным угловым шагом вокруг центральной оси вращения вращающегося вала. Магниты приводной стороны обращены к магнитам ведомой стороны и имеют кольцевую форму с тем же угловым шагом, что и магниты ведомой стороны для охвата магнитов ведомой стороны с внешней стороны. Насос дополнительно содержит канал для охлаждающего магнит потока, который выполнен с возможностью принудительного охлаждения магнита ведомой стороны с использованием ракетного топлива. Указанный канал образован между радиально выравненными магнитами ведомой стороны. Вспомогательные магниты приводной стороны выполнены с возможностью заключения между собой магнитов приводной стороны в направлении центральной оси вращения и установлены таким образом, чтобы иметь полярность, противоположную полярности магнитов приводной стороны. Изобретение направлено на предотвращение утечки ракетного топлива через вал насоса. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Ракетный топливный насос, включающий в себя крыльчатку, установленную на вращающемся валу и подающую под давлением ракетное топливо при приведении крыльчатки во вращение источником привода, причем ракетный топливный насос содержит:

магнитную муфту, которая выполнена с возможностью магнитного соединения вращающегося вала и приводного вала источника привода,

причем магнитная муфта включает в себя магнит ведомой стороны, обеспеченный на вращающемся валу, и магнит приводной стороны, обеспеченный на приводном валу источника привода,

при этом магнит ведомой стороны и магнит приводной стороны представляют собой постоянные магниты,

магниты ведомой стороны имеют кольцевую форму с заданным угловым шагом вокруг центральной оси вращения вращающегося вала,

магниты приводной стороны выполнены с возможностью обращения к магнитам ведомой стороны и имеют кольцевую форму с тем же угловым шагом, что и магниты ведомой стороны для охвата магнитов ведомой стороны с внешней стороны,

причем ракетный топливный насос дополнительно содержит канал для охлаждающего магнит потока, который выполнен с возможностью принудительного охлаждения магнита ведомой стороны с использованием ракетного топлива,

при этом канал для охлаждающего магнит потока образован между радиально выровненными магнитами ведомой стороны, и

вспомогательные магниты приводной стороны, выполненные с возможностью заключения между собой магнитов приводной стороны в направлении центральной оси вращения, причем положения вспомогательных магнитов приводной стороны установлены таким образом, чтобы иметь полярность, противоположную полярности магнитов приводной стороны.

2. Ракетный топливный насос по п. 1, в котором магнит приводной стороны включает в себя:

главный магнит приводной стороны, обращенный к магниту ведомой стороны в радиальном направлении вращающегося вала; и

вспомогательные магниты приводной стороны, расположенные с возможностью охвата главного магнита приводной стороны в направлении прохождения вращающегося вала и выполненные с возможностью иметь такую же полярность, что и магнит ведомой стороны.