[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于航天器的無軸泵

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111011615.0
• 申請(qǐng)日: 2021-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN113503260B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳昊文;王藝;李宗峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心;中國科學(xué)院大學(xué)
• 主分類號(hào): F04D13/06
• 分類號(hào): F04D13/06;F04D29/08;F04D29/18;F04D29/06;F04D29/58;F04D29/046;F04D29/02;F04D29/66
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務(wù)所 11337
• 代理人: 于國強(qiáng)

本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于航天器熱控流體回路中，同時(shí)可以串聯(lián)疊加使用的新型小型無軸泵，該無軸泵采用泵與管道的一體化設(shè)計(jì)，能夠解決泵在流體回路管道中的密封問題，以及減小回路的沿程阻力。當(dāng)無軸泵不工作時(shí)，工質(zhì)依然可通過泵體，為流體回路的驅(qū)動(dòng)問題提出更通用化的解決方式。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及流體回路驅(qū)動(dòng)泵設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于航天器的無軸泵。

背景技術(shù)

目前空間技術(shù)中的驅(qū)動(dòng)泵主要以離心泵、隔膜泵和軸流泵為主。離心泵、軸流泵都是通過電機(jī)軸與葉輪進(jìn)行連接，電機(jī)與管道的分體式結(jié)構(gòu)易導(dǎo)致工質(zhì)的泄漏以及工件的損壞，同時(shí)電機(jī)長(zhǎng)軸的使用也進(jìn)一步導(dǎo)致了振動(dòng)的產(chǎn)生。此外，離心泵與軸流泵的設(shè)計(jì)都要求其流動(dòng)管道設(shè)計(jì)為彎管，在水力分析中需考慮其彎管壓降，產(chǎn)生了相應(yīng)的水力損失，在泵出現(xiàn)故障的情況下，工質(zhì)需要克服更大的阻力才能通過泵體。而隔膜泵雖然減少了管道沿程阻力的損失，但是其本身設(shè)計(jì)較為復(fù)雜。同時(shí)，隔膜泵的作用機(jī)理是通過空間的擠壓帶動(dòng)工質(zhì)流動(dòng)，這種機(jī)理使其在長(zhǎng)時(shí)間工作的情況下，材料產(chǎn)生連續(xù)的形變，導(dǎo)致泄漏。以上三種泵的使用，均需要針對(duì)不同流體回路的任務(wù)指標(biāo)對(duì)泵進(jìn)行選型設(shè)計(jì)，增加了研究成本與任務(wù)難度。

無軸泵推技術(shù)是將驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)的方式改為將電機(jī)定子內(nèi)嵌在環(huán)形導(dǎo)管內(nèi)，直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)。這種技術(shù)多用于大型船舶、潛艇的推進(jìn)系統(tǒng)。但是其環(huán)形導(dǎo)管的結(jié)構(gòu)及其大型電機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并不適合小型或微型管道內(nèi)的流體驅(qū)動(dòng)，特別在小型航天器熱控流體回路中，所用管路管徑可小至毫米級(jí)，因此現(xiàn)有技術(shù)無法應(yīng)用于航天器中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用于航天器的無軸泵，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的前述問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種應(yīng)用于航天器的無軸泵，采用整體套筒式設(shè)計(jì)，包括定子端蓋、第一軸承、限位工件、轉(zhuǎn)子、固定管道、端蓋、葉片、旋轉(zhuǎn)部件、第二軸承以及定子；所述定子的兩端栓接有所述定子端蓋，所述固定管道穿過所述定子端蓋和所述定子，所述端蓋與所述固定管道法蘭連接；所述第一軸承、所述限位工件、所述轉(zhuǎn)子、所述葉片、所述旋轉(zhuǎn)部件和所述第二軸承都位于所述固定管道的管體內(nèi)部；所述轉(zhuǎn)子外側(cè)嵌有磁瓦，內(nèi)側(cè)特殊卡口與所述旋轉(zhuǎn)部件的第一凸臺(tái)配合組裝，所述旋轉(zhuǎn)部件的第二凸臺(tái)高于所述轉(zhuǎn)子的內(nèi)側(cè)特殊卡口以及所述旋轉(zhuǎn)部件的所述第一凸臺(tái)，防止所述轉(zhuǎn)子與所述旋轉(zhuǎn)部件發(fā)生徑向相對(duì)移動(dòng)；所述第一軸承與所述第二軸承分別與所述旋轉(zhuǎn)部件的兩端相接，使所述旋轉(zhuǎn)部件能夠沿所述固定管道的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；所述第一軸承于所述固定管道的收口端之間過盈配合；所述端蓋內(nèi)測(cè)有環(huán)形凸臺(tái)，所述第二軸承與所述端蓋的環(huán)形凸臺(tái)之間過盈配合；所述限位工件在所述第一軸承與所述轉(zhuǎn)子之間，限制所述第一軸承與所述轉(zhuǎn)子發(fā)生徑向移動(dòng)，且所述限位工件內(nèi)側(cè)有特殊卡口設(shè)計(jì)，與所述旋轉(zhuǎn)部件的所述第一凸臺(tái)相接，防止所述限位工件與所述旋轉(zhuǎn)部件發(fā)生相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)限制所述旋轉(zhuǎn)部件的徑向移動(dòng)；所述第二軸承為階梯軸，與所述旋轉(zhuǎn)部件的第二凸臺(tái)以及所述端蓋相接；所述葉片以固定角度與位置組裝在所述旋轉(zhuǎn)部件內(nèi)側(cè)。

進(jìn)一步，所述定子采用小型無刷電機(jī)定子結(jié)構(gòu)，其外部尺寸不超過10cm*10cm*10cm。

進(jìn)一步，所述蓋端內(nèi)側(cè)有環(huán)形小凹槽，其中放置有密封圈。

進(jìn)一步，所述固定管道的收口端和所述端蓋的出口端的管內(nèi)徑尺寸不超過15mm。

進(jìn)一步，所述固定管道選用材料為不銹鋼或者哈氏合金，管壁厚度不超過1mm。

進(jìn)一步，所述定子外側(cè)固定有底座，用于將泵體固定在航天器結(jié)構(gòu)中。

進(jìn)一步，所述葉片由超過3個(gè)獨(dú)立葉片組成，無中心軸連接。

本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明解決了使用長(zhǎng)軸而帶來的振動(dòng)問題，彎管設(shè)計(jì)問題以及彎管帶來的沿程阻力問題，提高了泵的適應(yīng)性以及抗振性；