Конструкции ТНА (1049409), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Конструктивные схемы шелевога уплотнения и зпюра снл давления иа плавающем кольце: а, в — прижатого по гладкому торцу, б — прижатого по сферической поверхности; 1 — опорное кольцо. 2 — плавающее кольцо; 3 — гайка: ч- пенгроое;кисе колесо При работе насоса на жидком ю<слороле и.-:;.вающее кольцо вьпюлняется из бронзы БРАЖМц — 1С вЂ” 3 — 1.: из-за опасности возгорания стали при возможном механическом контакте. В ТНА используются также впнтоканавочиые бесконтактные уплотнения, однако они имеют большую осевую длину В ТНА ЖРД широкое применение имеет гидродинамическое радиальное у плотненне — импеллер, имеющий с одной стороны диска гладкую поверхность. а с другой стороны — ил<еет радиальные лопатки, гладкая сторона обращена в с~орону высокого давления (рнс.
35'1. Рнс. Зя.схемы гидродинамического радиального уплотнения< а — импе:ыер с бандажом и пазами; б — импеллер открытый с лола<хами Жидкость движется вдоль вала в направлении низкого давления и заполняет полость импеллера,При вращении под действием лопаток жидкость оудет вращаться и за счет центробежной силы возникнет перепад давления во враша<ощсмся слое. Перепад лавления. удерживаемыи импеллерамн ди дд д -г = — — (гз;„, -гз,;,)«, где г=од.
ц<к Уплоы ение разделяет газовую н жидкостную полости и служи, гнлрозагао<чох< нрн отсутствии радиального течения. Проникновение газа н оолыпий лках<стр и далее его сепарация к центр1 пэ гладкой стороне возможна по всасывающей стороне ребер н из-за газонасьпцения жидкости за счет оа <ботала на <ранил. гзз-жидкость. Наличие бандажа на периферии стабилизирует кольцевой сж<й жидкости и препятствует перетеканию газа 51оц ность на привод имлеллера переходит в тепло и необходим проток жидко тн через специальные отверстия со сбросом на входе в насос. В ТНЛ широко применякпся комбинированные уплотнения гис.
ЗО< поьышак>шис . 'алежность агрегата за счет сочетания полезных качес<а кжжло о зв и ликвидации части недостатков за счет другого типа уплотнения. Комбинированное уплотнение для многорежимного насоса содержит на буртах крыльчатки плаваюшие кольца, утечки из которых охлаждают подшипник, за которым установлен импеллер, к торцевой поверхности которого пружиной поджато кольцо торцевого уплотнения, предотвращающее дальнейшее движение компонента.
За дренажной полостью установлена страхующая манжета стояночного уплотнения. В стенке над подшипником имеются отверстия для сброса части утечек в насос минуя подшипник. 1 7 Л е У 36 7 8 У гп Рис. 36. Комбинированное уплотнение многорежимного насоса: ! — втулка; 2 — манжета: 3 — 5 плогнительное кольцо; 4 — пружина; 5— контактное кольцо; 6 импе:шер: 7 — подшипник; 8 — плавающее кольцо; 9— ценгсабе кное колесо; 10 — вал На рис. 37 показано комбинированное уплотнение со стороны бокового входа в насос. За подшипником установлен импеллер, имеющий короткие лопатки с гладкой стороны. за счет которых жидкость прокачивается через подшипник и сбрасывается через отвсрстия снова на вход. газет я т и Т У е 5 б Рис.
37. Комбинированное уплотнение со стороны входа в насос: 1,2,3 — манжеты; 4,5 — лопатки импеллера; 6 — импеллер; 7- подшипник, 8— вал; 9 — шнек Р ис. 38. Комбинированное уплотнение полости насоса с высоким давлением жидкосз.и: 1- центробежное колесо; 2 — плавающее кольцо; 3 — лопатки импеллера; 4,5,6— манжеты; 7- шайба Конструкция комбинированного уплотнения (рис. 38) включает плавак>- шее кольцо и импеллер на обратной стороне крыльчатки.
а. р... далее по валу 5становлен блок манжетных уплотнений с дренажами. которые о ые разгружены от давления импеллером. Импеллер со стороны длинных лопаток удерживает жидкость с повышенным давлением перед контактными стояночными углотнсниями. Ряд манжет разделен дренажными полостями. через кото, с пары компонента отводятся за борт изделия. 12 Зрп разделении полости низкого давления жидкости на входе в насос от газовой полости высокого давления в т1рбине в уплознении, показанном па рис. 39. 5 становлено контактное уплотнение 1стояночное), гидродинампчесхое с импеллером и шелевос с плавающим кольцом Этот блок образует гидрозагвор, изолирующий вход в насос от проникновения газа и предотвраший газовую кавитацию.
Для запирання газа к импеллеру через;киклер подводится жидкость высокого давления от насоса с давлением, большим, чем давление в газовой полости Из нмпеллера жидкость через поппипник м 1 2 У Рг 8. Опоры качения роторов ТНА поступает на вход в насос, причем расход этой жидкости ограничен плавающим кольцом, которое служит для удержания высокого давления в полости импеллера. Импеллер ограничивает утечки в полость турбины через манжету.
Рис. 39. Коистртктивная схема системы уплотнений для герметизации газовой полости высокого давления: 1 — импеллер: 2 — стояночное ) глотнение; 3 — подшипник; 4 — плавающее колыю: 5 — настроечное гилросопротивление (шайба) Рис. 40. Комбинированный узе.з с отходящими торцевымн уплотнениями; 1 — лопатки ичпеллсра; 2 кольцо торцевого уплотнения; 3 — подвижная втулка; 4 — шарик; 5 стакан; 6 — пружина; 7- сильфон; 8 — вал Комбинированное )плотиенпе )рис.
40 ) имеет отходящее торцевое уплотнение Расстыковка проислолцт при раскрутке ТНА за счет центробежной силы, действующей на шарики. которые перемещаются в радиальном направлении. Герметичность обеспечивается вращающимися лопатками импеллера. При остановке шарию отходят к центру, торцевое уплотнение и сильфон герметизнруют узел. Рис. 41. Комбинированное уплотнение с отходящей манжетой: 1- ограничительное кольцо; 2- импеллер; 3 — манжета; 4 — вал; 5 — втулка Рис.
42. Комбинированное уплотнение насоса: 1 — плавающее кольцо; 2 — центробежное колесо; 3,4 — нмпеллеры В комбинированном уплотнении, показанном на рис. 41, при неподвижнсм роторе полости герметизирует манжета. При вращении центробежные силы отжимают контактную часть манжеты, износ и потери мощности уменьшаются, а уплотнение осуществляешься нмпсллером. На рис. 42 показан )тел уплотнения нз последовательно установленных лчпеллеров.
Когда давление за насосом увеличивается )например при регулировании тяги) первый импеллер становится полностью заполненным. а граница раздела фаз перемешается во второй нмпеллср. Это возможно, когда не требуется стояночных уплотнений. Зля роторов ГНА применяют подшипники повышенного класса точности с отоалансироааннык|н сепараторакпз Н!арики полбиракпся селективной сборкой. Наиболее слабым злсмензом явля~тся сепара|ор. отвод тепла от 52 53 ЖМ 72УФХФ 7 8 7 сепаратора осугцесгвляется жидкостью через более холодное наружное кольцо подшипника за счет радиального перетекания к периферии. На рис.
43 показана центровка сепаратора по внутреннему и наружному кольцу подшипника. Рис. 43. Шариковые подшипники с двухточечным (а) н трехточечным (б) контактами: 1 — наружное кольцо; 2 — шарик; 3 — сепаратор; 4 — внутреннее кольцо В процессе рабо~ы высокооборотного подшипника происходят не усталостные явления в материале, а износ за короткий срок шариков н сепараторов. Схемы установки вала ТНА на подшипники показаны на рис. 44, где показано, что один из подшипников зафиксирован на валу и в корпусе от осевых перемещений н именно он воспринимает осевую силу. Осевой зазор «о» позволяет исключить возникновение осевой силы от температ)рной деформации О.
в)ю неуравновешенную силу в ТНА можег воспрнниьшть каждый подшипник в зависимости от ее направления, прн этом ротор сдвигается на величину «б». Осевое перемещение кольца подшипника происходит по поверхности скольжения «с» и на большем диаметре эза поверхность не позволяет кольцу прокручиваться. В высокоресурсных агрегатах, например ТНА подачи кислорода ЖРД 85МЕ, опоры ротора представляют собой блоки сдвоенных однорядных подшипников (рис 45).
Наружные кольца )становлены по скользящим посадкам во втулках. В осело» направлении по "шипникн фиксируются тарельчатымн пружинными хольца5еи, которые позволяют распределять осевое усилие на каждьш подшипник. Усилие прижатия распорного кольца не более 3 н на 1 мм окружности. Ю С Рис. 44. Схемы установки двухопорных валов: а, б — при малом расстоянии между подшипниками; в, г — при большом расстоянии между подшипниками Рис.
45. Установка вала насоса жидкого кислорода высокоресурсного ТНА ЖРЛ: 1 — корпус насоса, 2,13 — втулки опор; 3, 6, 9, 12 — подшипники; 4. 1О— распорные кольца; 5,11 — втулки; 7 — гайка; 8 — вал 54 48Е1 Жесткость вала р = —, у3 7 2 Недостаток подшипников качения заключается в их радиальной жесткости и отсутствия демпфирования при колебаниях вала.
Повышение ы ТНА ставит вопрос о надежности охлаждения подшипников, уплотнений контактных и гидродинамических. Кроме того, возникает проблема отстройки вала от резонансной частоты м. = ~с1р», где с — жесткость вала, ш — масса вала. где Е- расстояние между подшипниками, 7 - осевой момент инерции. Е— модуль упругости. Массу ротора и жесткость менять трулно, но постановкой податливых опор (демпферов) удается.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
