Конструкция и проектирование ЖРД Гахун Г.Г. (1014171), страница 45
Текст из файла (страница 45)
Герметизация полостей насоса по валу осуществляется разрезнымя чугунными кольцами 18, 19, 21 и двумя фторопластовыми манжетами 20 и 22. Разрезные чугунные кольца состоят из трех сегментов, стянутых пружиной. Чугунные кольца не обеспечивают полную герметичность, но благодаря хорошей прирабатываемостн рабочих поверхностей утечка жидкости через них незначительна, а наличие дренажа между манжетой 20 и кольцом 21 обеспечивает герметичность узла в целом. Фторопластовые манжеты выполняют функции стояночного уплотнения при залитом компо. нентном насосе.
Жидкость, прошедшая шелевое уплотнение со стороны ведомого (покрывного) диска центробежного колеса насоса, по конусу опорного кольца 13 поступает в область над шнеком и далее на вход в насос. Со стороны ведущего диска утечки жидкости на вход в насос поступают через отверстия в колесе. Конструкция и расположение устройства ввода утечек относительно входа в центробежное колесо существенно изменяют антикавитационные характеристики насоса. Например, схемы ввода утечек жидкости со стороны покрывного диска (рис. 10.13) обладают большим разнообразием. Различное направление ввода утечек жидкости отражается на значении потерь давления при смешении и оказывает существенное влияние на ка.
витационные параметры насоса. Так, если изменять ввод утечек жидкости от перпендикулярного к направлению основного потока (рис. 10.13, а), то потери энергии при смешении уменьшатся и достигнут минимума при совпадении их значений скоростей н направлений течения. При встречном направлении утечек жидкости основному потоку (рис. 10.13, б) потери на смешение наибольшие н зависят от соотношения их расходов. Лучший вариант конструкции, обеспечивающий высокие антикавитационные характеристики насоса, соответствует устройству ввода с козырьком (рис. 10.13, в) и направлению утечек жидкости по пути движения основного потока.
Рнс. 10.13. Схемм ввода утечек со стороны покрмвного диска колеса насоса. Ввод утечек: а, б — перед шнеком; е — после шнеке 212 Центробежные колеса насосов выполняются закрытого, полуоткрытого и открытого типов (рис. 10.14) . В закрытых колесах межлолаточные каналы замкнуты со всех сторон; у полуоткрытых колес из-за отсутствия покрывного диска межлопаточный канал замкнут с трех сторон; у открытых — межлопаточные каналы разомкнуты и открыты с торцев. Применяемый тнп колеса определяется в основном режимными параметрами насоса.
В ТНА с большой частотой вращения при значении удельной подачи Р/со > > 5 ° 10 т м' выполняются закрьпые колеса, а при меньшем значении целесообразно применять полуоткрытые либо открытые. Выбор типа колеса зависит также от особенностей его изготовления. Например, открытое колесо просто в изготовлении, но требуется более высокая точность при сборке насоса, чем у колес закрытого типа.
Выполняются они обычно из высокопрочной стали, чем обеспечивается работоспособность лопаток, не подкрепленных ло торцам. В насосах с открьпым или полуоткрытым колесом по торцевой поверхности, где отсутствуют диски, осевые зазоры выполняют 0,2...0,6 мм в целях стабильного поддержания заданной величины КПД, в то время как осевые зазоры между корпусом и дисками закрытого центробежного колеса можно выполнять большей величины без существенного влияния на энергетические характеристики насоса.
Закрытые колеса выполняются литымн (см. рис. 10.12) или сборными (рис. 10.14, а) . Литые колеса часто имеют лопатки двоякой кривизны и изготавливаются из юпоминиевых и стальных сплавов. Они, как правило, массивны, так как диск колеса и лопатки имеип толщину не менее 4...5 мм, что определяется технологией изготовления и их прочностью. Сборные закрытые колеса (см. рис. 10.14, а) обычно состоят из основного (ведущего) диска 3 с лопатками 2, выполняемых фрезерованием рнс. 10.14.
Колеса центробежных насосов с односторонним входом: а — закрытое; б — полуоткрытое; е— открытое; 1 — покрывноа диск; 2 лопатка; 3 — основноа диск; 4 — бурт колеса 1ступнце) Рнс. 1В15. Схема шнекоцентробенпюто колеса с двухсторонним входом: 1 — шнеки; 2 — центробежное колесо 213 (реже штамповкой), и отдельно покрывного диска 1, В таких колесах диски и лопатки выполняют минимальной толшины и составляют 2...3 мга Крепление покрывного диска по всем торцевым поверхностям лопатоК 1 обращенных в его сторону, проюводится пайкой в вакууме твердыма припоями, чем достигается высокая прочность соединения.
Существуюпгаа ранее способы крепления к лопаткам при помощи клепки или зачеканка в настоящее время практически не применяются и могут быть нспользо, наны только в условиях единичного или опьпного проюводства. В высокорасходных насосах двигателей больших тяг широко приме. няегся двухсторонний вход (рис. 10.15), н тогда центробежное колесо выполняется симметричным, состоящим как бы нз двух колес с одно. сторонним входом. В качестве предвключенной ступени шнекоцентробежных насосов широко используются осевые насосы (шнеки) (рис. 10.16) различных конструктивных форм: с двумя-тремя лопатками (заходами) в виде винтовой линии, которая может быть с постоянной величиной шагай (рис.
10.16, а) или переменной (рис. 10.16, б) с углом подьема винтовой линии 3 ...7 . Напомним, что напор шнека постоянного шага обеспечивается углом атаки, и поток жндсости в решетке шнека юменяет направление на его величину. Шнек переменного шага создает больший напор, которыя обеспечивается углом атаки н дополнителыюй изогнутостью профиля, Осевое расстояние между лопатками шнека и центробежного колеса с целью повышения антикавнтационных свойств шнекоцентробежного насоса и сокращения его осевьгх габаритных размеров выполняют мини. малько возможным, что приводит к конструкции ступенчатого шнека Ряс.
10.16. Осевые колеса (швенп) г а — постоянного шага; 6 — переменного шага; е — ступенчатый; г — конусный 214 (рнс, 10.16, в) . По существу получается как бы два шнека, выполненные аодно целое: первый диаметром 11 „„— на входе, за пределам н центробежного колеса, второй диаметром 11 т — внутри центробежного колеса на длине, перекрывающей половину шйрииы его лопатки. На рис. 10.16, г приведен шнек конусной формы входной части с углом р и с диаметром втулки на входе дат, меньшем, чем на выходе й .
Шнек такой конструкции обладает высокой всасывающей способностью и широко применяется в качестве основного рабочего колеса бустерного насоса и предвключенной ступени шнекоцентробежного. По возможности шнеки с валом изготавливают эаощю целое, что сокращает число контактирующих с валом по точной посадке деталей, уменьшает габаритные размеры и повышает антикавитационные свойства насоса. Шероховатость поверхностей межпопаточных каналов центробежного колеса и шнека эс = 2,5 ... 1,25 мкм,что достигается чистовым фреэерованием с последующей, в слу.ие необходимости, зачисткой н полированием.
После механической обработки колеса, выполненные, например, нэ алюминиевых сплавов, подвергаются анодному оксидированню (анодированню) для предохранения от коррозии и механических повреждений, Анодированная поверхность становится менее шероховатой, что уменьшает потери на трение. Для передачи крутящего момента от вала к колесу широко применяется шлицевое соединение с прямобочными или эвольвеитиымн шпицами. Иногда возможно использование шпонок, а в маломощных ТНА — резьбовое соединение с направлением нарезки обратным вращению. При этом для центрирования колеса на валу предусматривается поясок, обеспечивающий плотную посацку.
Валы ТНА выполняются иэ коррозионно стойких сталей, работоспособных в заданной среде. Например, участок вала в области ротора турбины испытывает воздействие высокой температуры, а другие участки могут быль в зоне криогенной жидкости (водород, кислород, азот и тл.), где происходят структурные изменения в металле (рост зерен) . Все это необходимо учитывать при выборе материала вала и его технологии получения от заготовки до готовой продукции. Для уменьшения массы ТНА валы выполняют пустотелыми. Конструкция корпуса насоса зависит бт материала н способа изготовления.
Сам корпус включает в себя подводящие каналы насоса и сборники жидкости: спиральный, иногда лопаточный диффузоры и отводящий конический патрубок, обеспечивающие преобразования кинетической энергии в потенциальную. Сложные формы названных каналов получаются литьем нз алюминиевых, реже стальных сплавов. Отводящие элементы корпуса насоса находятся под воздействием высокого давления лащкости, и их стенки выполняют большей толщины, чем у подводящих каналов. Крышку насоса стыкуют с корпусом по цилиндрической поверхности разъема и крепят с помощью шпилек с гайками, уплотняя стык, круглой прокладкой (см. рис.
10.12, поз. 4) . Прн больших давлениях и расходах компонента возникают значительные усилия в месте стыка крышки с корпусом, что 215 приводит к большому числу шпппек, а следовательно, увеличивается товь шина стенок в месте нх постановки. Корпуса насосов с высоким давлением целесообразно выполнять сталь ными нли нз титановых сплавов. Широко применяются сборно-сварные корпуса, прочность н жесткость стенок которых достигается постановкой ребер жесткости. Соединение крышки с корпусом прн помощи сваркп существенно снижает толщину стенок в месте стыка, выполняемого е отбортовкой, которая позволяет свести к минимуму температурные дефор.
мацнн корпуса прн сварке. Недостаток сварных корпусов — деформаннп прн сварке, разогрев, сложность ремонта прн доработке нлн переработке агрегата. Форма корпуса насоса зависит в основном от выбранной схе. мьв компоновки ТНА н наиболее проста прн осевом подводе жцпкостп (см. рнс. 10.11) . В радвюльное подводящее устройство ставится спрямляв. шая перегородка до перехода патрубка подвода в кольцевую камеру перед рабочим колесом насоса.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
