Конструкции ТНА (Раздаточные материалы), страница 3

Чем больше р„, тем больше Н и больше перепад давления между выходом из колеса и входом, что приводит к утечкам жидкости через пазухи корпуса. Для повышения объемного КПД между передним и задним дисками колеса, крышкой и корпусом насоса устанавливают уплотнения, которые определяют объемный КПД насоса. Задний диск в области крепления к валу имеет разгрузочные отверстия, сообщающие вход в колесо с пространством за насосом, где расположен подшипник.

Таким образом, утечки из колеса возвращаются на вход в насос со стороны шнека через специальные щели и через разгрузочные отверстия колеса. Радиальное смешение уплотнений на передней и задней стенке позволяет создать осевую силу на колесе, предназначенную для разгрузки ротора от осевой силы со стороны турбины. Следует заметить, что в разгрузочных отверстиях возможна кавитация, так как через них возврашается подогретая в уплотнениях жидкость, а так же жидкость, нагретая за счет тепла, выделяемого в охлаждаемом подшипнике. Надежное охлаждение подшипника организуют отбором жидкости высокого давления и подачей ее через жиклер в подшипник в направлении слива в разгрузочные отверстия нли на вход в насос.

Этот расход уменьпгает объемный КПД насоса. В качестве примера на рис.!2 представлена конструкция кислородного шнекоцентробежного насоса. Рис. 12. Шпекоцептробежпый насос: 1- крышка; 2 — шпильки; 3 — корпус; 4 — уплотнительное колесо; 5 — жиьлср; 6,13 — опорные кольца; 7,17 — подшипники; 8,11 — обоймы плавающих колец; 9,12- плавающие кольца; 10 — центробежное колесо; 14 — втулка; ! 5- двухзахолный шнек; 16 — вал; 18,19,21 — кольца; 20,22 — манжеты Корпус 3 отлит нз алюминиевого сплава и включает конический диффузог. спиральный сборник !улитку) и подвод жидкости с входным патрубком.

Крышка насоса 1 н корпус соединены шпильками и уплотняются алюминиевым кольцом. Центробежное колесо с шестью лопатками и шнек отлиты из алюминиевого сплава, соединяются с валом шлнцамп, обеспечивающими передач! крутяше~о момента Число лопаток колеса г выбрано оптимальным, т.к прп )меньшении л увеличиваются потери напора на недокр)тку потока, а прп увеличении х растут потери трения и увеличивается стеснение входа, что вызывает падение статического давления из-за роста относительной скоросзи и, и ухудшение кавитационных качеств. Шнек двухзаходный, постоянного шага с подрезкой входных кромок !угол ьонусностп на входе 120'!, что увеличивает протяженносгь входной кромки, ! меньшая нагрузку на входную кром к) лопатки. Повышение лавления начинается в межлопаточном канале на меньшем радиусе и при переходе на больший радиус.

Этим давлением поджимается каверна и уменьшается разрежение на периферии шнека. где окружная скорость максимальна. Входная кромка шнека выполнена заостренной (угол менее 5'). Лля уменьшения гидравлических потерь поверхность лопаток шнека выполнена с чистотой !77, густота решетки тт=- Ь„. 'г-з принята 2,5 и является оптимальной, т.к. с увеличением густоты растет время пребывания кавитационных пузырьков в канале, необходимое для конденсации пара, а с уменьшением т„пузырьки проскакивают на вход в центробежное колесо, Однако с дальнейшим увеличением густоты решетки гнлрав:щческие потери растут, а перепад давления в межлопаточном канате между всасывающей и нагнетаюгдей сторонами выравнивается и каверна сооощается с выходом шнека, чзо приводит к срыву режима работы насоса.

В шнекоцентробежном насосе имеется крышка, где размещены уплотнения. Полость высокого давления в насосе отделена от полости всасывания уплотнениями с плавающими кольцами на буртах крыльчатки. Именно эти уплотнения опрелеляют объемный КПЛ ~),а в общем энергетическом балансе (т1„= г),г)„;т) „,,„.г)„„,).

1ерметизаппя по: ос~ей насоса по валу осуществляется разрезными чугунными кольцами и лв! з я фторопластовымн манжетами При проектировании корпуса прове.щтся расчет подводящего и отволяшего устройств. 1!олвол .юлжен иметь мл;шпальные гидравлические погерл н обеспечить равномерность по~ока нз входе в шнек после обзекщия вращающегося вача для обеспечения наил)чних кавитационных хар~ктерпс, лк шнека по условиям входа в него.

Отвод должен обеспечи~ь кругов)ю симметрию поля скорое ей и давлений вокруг колеса. Сбор жидкости, сходящей с колеса со скоростьк~ с- = 150...200 м с, должен ос)~лссгвляться при минимальных потерях в профилированном спиралыюч сборнике па .ранспортировк> жидкое~и к гогг, зг диффузора. Язык диффузора отделен от колеса зазором и смещен в окружном направлении на оптимальный угол, обеспечивающий минимальные потери при его обтекании, а также отсутствие кавитации в малонапорном насосе. Диффузор предназначен для преобразования динамического напора в статический и имеет оптимальный угол раскрьпня.

При малом угле увеличивается длина днффузора и потери трения, прн большом угле возникает отрыв потока от стенок. В улитке смешиваются два потока, один выходит из колеса, а другой уже движется в улитке к диффузору. Чем больше разность скоростей и углов встречи этих потоков, тем болыце потери, поэтому степень реактивности колеса стараются увеличить. Отвод является демпфером колебаний давления, вызванных конечным числом лопаток колеса.

Иногда за днффузором размещают решетку для гашения этих колебаний. Подшипник смазывается и охлаждается протоком окислителя через жнклер нз полости выхода в полость входа через разгрузочное отвеостне в крьшьчатке. Конструкция н расположение ввода утечек на вход в шнекоцентробежный насос влияет на кавитационные характеристики. Схемы ввода утечек показаны на рис 13, где лучший вариант сброса нагретой жидкости о тшсствлен по схеме «вв, Рис.

13. Схемы ввода утечек со стороны покрывного лиска колеса насоса. Ввод утечек: а, б — перед шнеком: в — после шнека Центробежные колеса выполняют закрытого, полуоткрытого н открытого ~ипов (рис 14). Открытые колеса применяют в двигателях небольшой тяги. Закрьпые колеса имеют покрывной диск, крепление которого к лопаткам ос):лествляется пайкой в вакууме. Дтя получения высоких значений статического напора н устойчивой работы насоса в сети лопатки центробежного колеса загнуты назад по вращению ((3, = 40'). Угол потока на входе (3~ = 5" Рис.

14. Колеса центробежных насосов с односторонним входоии а — закрытое; б — полуоткрытое; в — открытое; 1 — покрывной диск; 2 — лопатка; 3 — основной диск; 4- бурт колеса ( ступица) и для получения межлопаточного канала с минимальными гидравлическими потерями назначают угол атаки 1 = рз, - В~ = 10'. Выбирая ().„м 15', получаем насос с высокими кавнтацнонными качествами (с„„= 2000) за счет увеличения давления на пагнетаюшей стороне лопатки в области входа и поджатия э~им давлением каверны на всасывающей стороне лопасти. Для ул) чшенпя кавитационных качеств хоп«тки выполняют нс цилиндрическими, а двоякой кривизны с вьпосом вхо ной кромки ко входу.

обеспечивая профи ированпем равнонагруженную входи)ю кромку лопатки. В высокорасходных насосах двигателей больпшх тяг прнменякзг дв)сторонний вход (рис.15). что улучшает кавиташюнные качества и делает насос разгруженным от осевых снл, однако два боковых подвода значительно увеличивают осевые габариты ТНЛ Рис. 16. Схема шнекоцентробежиого колеса е двухсторонним входом: 1 — шнеки; 2 — центробежное колесо В качестве предвключенной ступени используются осевые насосы (шнеки) (рис.16) различных конструктивных форм: с двумя- тремя лопатками (заходами) в виде винтовой линии с постоянной или переменной величиной шага, с углом подъема винтовой линии 3...7'.

Шнек постоянного шага создает напор за счет угла атаки 1 =- ()м - (), не превышающий 3...5', для увеличения напора применяют шнек переменного шага, который создает напор поворотом потока в относительном движении за счет угла атаки, кривизны профиля и диффузорности межлопаточного канала. Для подавлении обратных токов на выходе шнек выполняют ступенчатым (рис. 16, в), встроенным во вход центробежного колеса.

Для бустерных насосов применяют конусный шнек (осералиальный ) в ка естве основного колеса. Он обладает большим КПД и напором. Г1рн доводке насоса меняют центробежное колесо или корпус с другим спиральным сборником, или осуществляют подрезку колеса по диаметру О за счет чего меняют О, Н, г)„. Рис. 16. Осевые колеса (шиекн): а — постоянного шага. о — переменного шага; в — ступенчатый; г- конусный 5. Конструкции газовых турбин В качестве привода насосов используется осевые или радиально-осевые высокооборотные газовые турбины. В некоторых случаях для привоза бустерных насосоа приз.еияются низкооборотные гидравлические турбины.