Конструкция и проектирование ЖРД Гахун Г.Г. (1014171), страница 52
Текст из файла (страница 52)
Манжета 2 за первой дренажной полостью герметизнрует узел и не допускает попадания по валу агрегата капель и паров рабочей жидкости, которые могут иногда просочиться через манжету 3. Подшипник 7 охлаждается и смазывается компонентом, циркулирующим от лопаток 5 импеллера 6, а лопатки 4 ограничивают течение жидкости к валу. При этом создается граница раздела жидкости и газа по радиусу импеллера со стороны лопаток 4.
Конструкция комбинированного уплотнения, представленного на рис. 10.39, обеспечивает герметизацию полости с высоким давлением 'ььй ч 40 аь 72 54 5 б 7 В 2 .У 5 б рнс. 10.38. Комбнкированное уплотнеике со стороны входа в насос: 1, 2, 3 — манжеты; 4, 5 — лопатки импеллера; 6 — импеллер; 7 — подшипник; 8— аап; 9 — шнек рнс. 10.39. Комбинированное уплотнение полости насоса с высоким давлением жид. кости: 1 — центробежное колесо; 2 — плавающее кольцо; 3 — лопатки иыпеллера; 4, 5, б— манжеты; 7 — шайба 243 рабочей среды и включает в себя бесконтактные уплотнения: щелевые с плавающим кольцом 2 и гидродннамические с радиальными лопатками 3 | выполненными на торце центробежного колеса 1, а также контактные уплотнения по валу (манжеты 4, 5 и 6) с дренахсными полостями между ними для отвода протечек, как уплотняемой жидкости, так и ее паров При запуске ТНА жидкость высокого давления с выхода из центробеж.
ного колеса 1 по боковой пазухе поступает в щелевое уплотнение с плаваю. щим кольцом 2 и, отбрасываемая лопатками 3 гидродинамнческого уплот. пения, движется по каналу с шайбой 7 на вход в насос (по стрелке). Прин. цип постановки и работа манжет 4, 5, 6 аналогичны конструкции, представленной на рис. 10.38. При высоком значении давления в газовой полости рг 2 р „надежное отделение ее от жидкостной обеспечивается комбинированным уплотне.
пнем, представленным на рис. 10.40, которое включает: стояночное (контактное) уплотнение 2, гидродинамическое с импеллером 1 и щелевое с плавающим кольцом 4. Для запирания газовой полости с высоким значением давления р„к импеллеру 1 подводится жидкость с выхода из насоса через настроечное гидросопротнвление (шайбу) 5 с давлением р = р, + 22рим. Из полости с импеллером 1 жидкость через подшипник 3 по зазору между корпусом и валом поступает на вход в насос. Для поддержания постоянной величины высокого значения давления р и снижения расхода циркулирующей жидкости на валу установлено плавающее коль.
цо 4 щелевого уплотнения. Настройка заданного давления р на входе в полость с импеллером осуществляется с помощью шайбы 5. Рис. 10.40. Коиструктнвиаи схема системы уплотнений для герметизации газовой полости высокого давления: 1 — импеллср; 2 — стояночное уплотнение; 3 — подшипник; 4 — плавающее колыш; 5 — настроечное гидросопротивленис (шалва) рнс.
10А1. Комбинированн|пй узел с отходящим торцевым уплотнением: ! — лопатки импеллера; 2 — кольцо торцевого уплотнения; 3 — подвижная втулка; 4 — шарик; 5 — стакан; 6 — пружина; 7 — сильфон; 8 — вал 244 Известно большое количество конструкций комбинированных уплотнений, в которых используется воздействие центробежных сил на элемент, „тключающий или включающий контактное уплотнение в работу. На рис 10.41 представлена конструкция с отходящим торцевым уплотнением, состоящим из установленного на валу 8 стакана 5 с выполненными по его периферии лопатками 1 импеллера. Подвижная втулка 3 с кольцом 2 торцевого уплотнения связана со стаканом 5 сильфоном 7 и поджимается пружиной 6.
При неврашающемся роторе или при малых его окружных скоростях герметичность обеспечивается торцевым уплотнением. Лопатки 1 импеллера работают эффективно при определенной (расчетной) угловой скорости ротора. Под действием центробежных сил шарики 4 перемещаются по вазам подвижной втулки 3 в радиальном направлении от оси вала 8. Подвижная втулка 3 сдвигается вправо до упора в бурт стакана 5, отключая тем самым торцевое уплотнение. Герметичность узла создается только лопатками 1 гидродинамического уплотнения.
С уменьшением угловой скорости вала втулка лод действием пружины 6 возвращается в исходное положение,н тогда при малой угловой скорости и неподвижном роторе герметичность обеспечивается торцевым уплотнением. В комбинированном уплотнении, представленном на рис. 10.42, при неподвижном роторе надежно герметизирует манжета 3.
Пентробежные силы при вращении вала отжимают контактную поверхность манжеты и достаточный уплотняюший эффект создает импеллер 2. От чрезмерного раскрьпия губки манжеты ограничены охватывающим их кольцом 1. Применять такое уплотнение можно после пцательной отработки узла и с учетом допустимой нагрузки на манжеты от центробежных сил. В случае чрезмерной перегрузки манжета после остановки вала не сразу восста. повит нужное давление на контактной поверхности, и герметичность, по крайней мере временно, может быть нарушена. У 2 рис. 10.42.
Комбииировавиое упяотиеиие с отходящей манжетой: 1 — ограиичительиое кольцо; 2 — импеииер; 3 — манжета; 4 — ваи; 5 — втулка рис. 1ОА3. Комбииироваииое уивотиеиие насоса: 1 — ииавающее кольцо; 2 — цеитробежиое колесо; 3, 4 — имиеилерм 245 Высокий ресурс, сложная циклограмма работы ТНА зачастую не нв. воляет использовать контактные уплотнения.
В этом случае поступают экономичностью агрегата и устанавливают только комбинации бесконтахт ных уплотнений. В уплотннтельном узле насоса с центробежным колесом1 (рис. 10.43) щелевое уплотнение с плавающим кольцом 1 и гидродинаьп„ ческое уплотнение с двумя импеллерами 3 и 4 установлены последователь но. При любом режиме работы насоса по напору и угловой скорости вюц импеллеры обеспечивают разделение жидкостной и газовой полостей С увеличением давления полость с импеллером 3 заполнена жидкостьи полностью, а граница раздела фаз устанавливается на лопатках импелль ра 4. При уменьшении давления уплотняемой среды в основном работаег импеллер 3, а в полости импеллера 4 жидкость отсутствует.
Выбор типов уплотнений, их конструкция и комбинация для ТНА мне. горазового пуска зависят от продолжительности паузы, длительности рабо. ты на режиме, свойств уплотняемой среды и т.п. Например, при небольшоа паузе повторный запуск ЖРД бывает затруднен из-за высокой температури неостывшей камеры двигателя и поэтому целесообразно после останова двигателя ее охладить. Для этого можно использовать один из компонен. тов топлива, заполнившего полость насоса. В данном случае конструкция уплотнительного узла упрощается, так как можно применить только бес. контактные уплотнения. 10.8. ОПОРЫ КАЧЕНИЯ РОТОРОВ ТУРБОНАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ В ТНА ЖРД применяются преимущественно подшипники качения, и, в основном, шариковые.
Возможность применения других, по принципу работы, подшипников (гндростатических, гидродинамических, гидро. статодинамических и т.п.) связана с ресурсом работы ТНА, конструкцией уплотнительных систем, допустимыми осевыми габаритными разме рами и тл. В зависимости от сочетания основных параметров ТНА формулируются требования к опорам его ротора: абсолютная надежность в работе при высоких угловой скорости вала и темпе набора частоты вращения ротора ТНА; высокая грузоподъемность по радиальным нагрузкам при восприятии значительных осевых; минимальные потери на трение во всем диапазоне режимов работы ТНА; стойкость материалов опор в соответствующих рабочих средах, в том числе и агрессивных, при одновременной стойкости в воде. Наиболее полно поставленным требованиям удовлетворяют опоры с подшипниками качения.
По сравнению с подшипниками, скольжения они просты в монтаже при одновременной стабильности конструктивных параметров, обладают меньшим коэффициентом трения, достаточно высокой грузоподъемностью и малыми размерами. По точности изготовления в соответствии с ГОСТ 520 — 71 установлен пд из пяти классов точности шарикоподшиппиков: 2 — сверхвысокий; 4 — особовысокий; 5 — высокий; 7 — повышенный; 0 — нормальный, а по международиой системе (СТ СЭВ 774 — 77) соответствеино — Р2, р4, Р5, Рб, РО. Обозначение класса точности ставится перед номером подшипника, определяющего его габаритные размеры.
Перед классом точиосги в соответствии с таблицей отраслевой нормали отмечается номер ряда, характеризующий величины радиального зазора и осевого люфта подшипника. При' нормальном изготовлении, без особых требований по радиальному зазору и осевому люфту, дополнительное обозначение исключают. Для роторов ТНА применяют шарикоподшипники (рис.
10.44) высокого и повышенного классов точности 3-го ряда с хорошо отбалаисированными сепараторами, изготавливаемыми точением. Внутреннее разъемное кольцо (рис. 10.44, б) позволяет установить большее число шариков, что увеличивает работоспособность подшипника и возможность воспринимать большую, па 25...30 %, нагрузку. Их беговые дорожки выполняют более глубокими, обеспечивая касание шарика по трем точкам и повышенное значение угла контакта (1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
