Гахун Г.Г. - Конструкция и проектироввание жидкостных ракетных двигателей (1049215), страница 52
Текст из файла (страница 52)
Для отк за в каналах начинает р . Д рытого импеллера (без бандажа) ( . 10.36, ) проникать через уплотнение при Р /Р > 0,8, а с а рис, б) газ зто соотношение составляет н б 0 я зазора бандажом на 2 мм (рнс. 10.3б, а) . яет не олее,9 при условии пе ек ытия о р р я севого Энергетический анализ показывает, что затрачиваемая в ги т, что при прочих равных условия т, что х по о дродинамическом уплотнении мощност об рцн нальна квадрату угловой скорости У - ьэ ' Сле о ь о ратно п олесооб азно и - ьэ ледовательно, их цер н применять в высокооборотных агрега а, т х, каким является ТНА.
Уменьшение мощности, затрачиваемой на п ив ем коз ициента напора. Для разного числа лопаток или пазов экономичном упоэ нциеит напора дэ изменяется неоднозначно и в экон лотнении число лопаток импеэиера 2 > б илн пазов 2 = 8...12. Высоту лопаток (глубину пазов) импеллеров с Ри = 40...120 мм рекомендуется выбирать в прецелах Ь = 3...4 мм. Изменение осевого и радиального зазоров в циапазоие от 2 до 5 мм не оказывает существенного влияния на эффективность работы уплотнения. Возможность уплотнять суспензии, химически активные жидкости и работать в широком диапазоне изменения режимных параметров агре. гата способствует широкому использованию таких гицродинамических уплотнений в ТНА ЖРД.
Они широко применяются в комбинации с различными уплотнениями, а сами иногда выполняются в несколько ступеней В практике известны конструкции с пятью импелперами (пятиступенчатое уплотнение). При использовании многоступенчатых импелперов сохраняется герметичность насоса на нерасчетных (пониженных) режимах работы ТНА по угловой скорости. КОМБИНИРОВАННЫЕ УПЛОТНЕНИЯ Создание современных уплотнительных систем на валу ТНА немыслимо без комбинационного применения отдельных видов или типов уплотнений.
Даже такое простое уплотнение как манжетное, применяемое самостоятельно, не ставится без дренажа, перепуска или системы автоматического регулирования удельно~о цавления контакта манжеты на поверхность вала, Как правило, ни одно из известных уплотнений не обеспечивает полную герметизацию полостей ТНА, работаюгдего по сложной циклограмме с множеством пусков и длительными остановами. В связи с этим появляются конструкции с различными по принципу действия уплотнениями, выполняющими только опрецеленную роль. Взаимодействие входящих в комбинацию элементов н уплотнений обеспечивает повышенную надежность узла в цепом. Описать все комбинации уплотнений весьма затруднительно из-за большого их количества,и выбор каждого определяется эацачами и параметрами насосного агрегата, а также его гидравлического тракта, связанного с проточной частью насоса.
При проектировании ТНА возможны комбинации уплотнительных устройств, представляющих собой сочетание нескольких бесконтактных и контактных уплотнений, В число элементов уплотняющего узла включают системы перепуска и отсечек, полостей с буферными средами, которые связаны гццравлическн.
Иногда некоторые иэ уппотнительных узлов служат не только для уплотнения, но и цля поцачи рабочей жидкости с заданными параметрами в систему обеспечения работоспособности двигатель ной установки, например питание вспомогательных ЖГГ низкого давления и тл. Конструкция уплотнительного узла полости высокого цавления при комбинации импеллера с другими типами уплотнений (шелевого, торцевого, манжетного) представлена на рис. 10.37. ! 2 У Ч Х 36 7 б 9 10 Рнс.
10.37. Комбинированное уплотнение многорежнмного пасоса: 1 — втулка; 2 — манжете; 3 — уплатннтельнее кальцо; 4 — пружине; 5 ко~пакт нас кольца; 6 — нмпеллер; 7 — пошпнпник; 8 — плавающее кольцо; 9 — центробежное колесо; 10 — вел Вал 10 насоса с центробежным колесом 9 и плавающим кольцом 8 щелевого уплотнения установлен на подшипниках качения, один из которых (поз. 7) охлаждается компонентом, проходящим щелевое уплотнение с кольцом 8. За подшипником расположен импеллер 6, к торцевой поверхности которого со стороны лопаток пружиной 4 подждто кольцо 5 торцевого уплотнения, предотвращающее дальнейшее движение компонента на валу. Страхующая манжета 2 установлена после щели, выходящей в дренажную полость между втулкой 1 и корпусом торцевого уплотн н Оо е ия.
собенность рассматриваемой конструкции заключается в последовательной установке уплотнений различного типа, эксплуатационные ха акер ики которых послецовательно, по ходу движения предполагаемых ракпротечек компонента, понижаются, а герметизирующие свойства повышаются, что позволяет создать абсолютно герметичный узел для уплотнения полости высокого давления. До запуска агрегата роль основного уплотнения выполняет торцевое нагруженного типа, в котором необходимое удельное давление обеспечивается пружиной 4. При выходе агрегата на номинальный режим утечки компонента высокого давления из центробежного колеса 9 поступают через шелевое уплотнение с плавающим кольцом 8 и далее в подшипник 7, Для уменьшения расхода жидкости через полость подшипника, разгрузки его от осевых сил и обеспечения циркуляции жидкости между полостью с импеллером 6 и центробежным колесом 9 в стенке над подшипником выполнены отверстия.
Импеллер 6 ог аничивает ал ет дальнейшее движение жидкости по валу, отбрасывая ее к 'периферии р р ив трубопровод перепуска для поцачи на вход в насос. Со стороны лопаток 242 импеллера устанавливается граница раздела жидкость — газ, а капельки жидкости задерживаются кольцом 5 торцового уплотнения, работающего в режиме полужидкостного трения. Просочившаяся через торцевое уплотнение жидкость и ее пары по щели над втулкой 1 попацают в полость цренажа и отвоцятся от вала, что облегчает условия работы манжеты 2, выполняющей роль страхующего уплотнения. Во всех конструкциях ТНА полость уплотнения с импеллером разоб. шается с внешней средой или полостью сосецних насосов одним или рядом контактных уплотнений.
Широко применяются комбинации манжет с бесконтактными уплотнениями. Конструкция комбинированного уплотнения (рис 10.38) шнекоцентробежного насоса со стороны входа рабочей жидкости в шнек 9 обеспечивает высокую степень герметичности на всех режимах, За подшипником 7 расположено гицродинамическое уплотнение с радиальным импеллером 6, имеющим с обеих сторон лопатки 4 и 5. Палее по валу установлен ряц манжет 3, 2, 1, разобщенных между собой дренажными полостями, которые сообщаются с полостью низкого давления длп сброса протечек уппотняемой жицкости и ее паров. Манжета 2 за первой дренажной полостью герметиэирует узел и не цопускает попадания по валу агрегата капель и паров рабочей жидкости, которые могут иногда просочиться через манже~у 3.
Подшипник 7 охлаждается и смазывается компонентом, циркулирующим от лопаток 5 импеллера 6, а лопатки 4 ограничиваю~ течение жидкости к валу. При этом создается граница разцела жццкости и газа по радиусу импеллера со стороны лопаток 4. Конструкция комбинированного уплотнения, представленного на рис, 10,39, обеспечивает герметизацию полости с высоким давлением 2 У 9 9 6 2 У 4 Х Рнс. 10.38. Комбинированное уплотнение со стороны входа в насос: 1, 2, 3 — манжеты; 4, 5 — лопатки импеллере; 6 — нмпсллер; 7 — подшипник; 8— еел; 9 — шнек Рис. 10.39. Комбинированное уплотнение полости насоса с высоким давлением жидкости: 1 — центробежное колесо; 2 — плавающее кольцо; 3 — лопатки имлеллере; 4, 5, 6— манжеты; 7 — шайба 243 2 ог 245 рабочей среды и включает в себя бесконтактные уплотнения: шелевые с плавающим кольцом 2 и пщродинамические с радиальными лопатками 3, выполненными на торце центробежного колеса 1, а также контактньге уплотнения по валу Гмавжеты 4, 5 н 6) с цренажными полостями между ними для отвода протечек, как уплотняемой жидкости, так и ее паров.
При запуске ТНА жидкость высокого давления с выхоца из центробежного колеса 1 по боковой пазухе поступает в шелевое уплотнение с плаваю. щим кольцом 2 и, отбрасываемая лопатками 3 гидродинамического уплотнения, движется по каналу с шайбой 7 на вхоц в насос (по стрелке) . Принцип постановки и работа манжет 4, 5, 6 аналогичны конструкции, представленной на рис. 10.38.
При высоком значении давления в газовой полости р ж.р нацежное г вх отцеление ее от жидкостной обеспечивается комбинированным уплотне. нием, представленным на рис. 10.40, которое включает: стояночное (контактное) уплотнение 2, гндродинамическое с нмпеллером 1 и щелевое с плавающим кольцом 4. Для запирання газовой полости с высоким значением давления рг к импеллеру 1 поцводнтся жидкость с выхода из насоса через настроечное гидросопротивление (шайбу) 5 с давлением р = рг + Ьр„. Из полости с импеллером 1 жидкость через поцшипник 3 по зазору между корпусом и валом поступает на вхоц в насос, Для поц. держания постоянной величины высокого значения давления р и снижения расхода циркулирующей жидкости на валу установлено плавающее кольцо 4 щелевого уплотнения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
