Устройство для осевой разгрузки ротора насоса

 

Устройство предназначено для разгрузки ротора насосных агрегатов от осевых сил и может быть использовано в турбонасосных агрегатах жидкостных ракетных двигателей. Устройство содержит корпус, перемещающийся в осевом направлении вал с установленной на нем крыльчаткой, образующей совместно с корпусом разгрузочную полость. Выступы на крыльчатке и корпусе образуют радиальное щелевое уплотнение, расположенное на входе в разгрузочную полость, и осевое щелевое уплотнение на выходе из разгрузочной полости. В корпусе насоса выполнен перепускной канал, соединяющий выход из насоса с разгрузочной полостью. В перепускном канале выполнена цилиндрическая камера с тангенциальным входом и осевым выходом. Применение данного устройства повышает надежность и экономичность насосного агрегата. Использование изобретения позволяет повысить надежность насоса за счет снижения утечки. 3 ил.

Изобретение относится к области разгрузки ротора насосных агрегатов от осевых сил и может быть использовано в турбонасосных агрегатах жидкостных ракетных двигателей для улучшения разгрузки ротора.

В ряде насосных агрегатов на ротор действуют значительные осевые силы, создающие недопустимые по величине осевые нагрузки на подшипник, в частности в турбонасосных агрегатах ЖРД на режиме запуска.

Известно устройство для осевой разгрузки ротора насоса, содержащее корпус, установленную на подвижном в осевом направлении валу крыльчатку, образующие разгрузочную полость с радиальным щелевым уплотнением на входе и осевым щелевым уплотнением на выходе, перепускной канал, соединяющий выход из насоса с разгрузочной полостью (патент Германии N240860, кл. 59, в3, 1911).

Недостатком данного устройства является снижение на 10-15% экономичности насоса на основном режиме работы в результате утечки жидкости через перепускной канал. Данная проблема решается введением на линию перепускного канала клапана, но это усложняет двигатель, повышает его стоимость и снижает надежность.

Задачей изобретения является устранение указанного недостатка.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для осевой разгрузки ротора, содержащем корпус, установленную на подвижном в осевом направлении валу крыльчатку, образующие разгрузочную полость с радиальным щелевым уплотнением на входе и осевым щелевым уплотнением на выходе, перепускной канал, соединяющий выход из насоса с разгрузочной полостью, на линии перепускного канала дополнительно выполнена цилиндрическая камера с тангенциальным входом и осевым выходом.

На фиг.1 изображено предлагаемое разгрузочное устройство, на фиг.2 - часть перепускного канала с цилиндрической камерой, имеющей тангенциальный подвод и осевой отвод, на фиг.3 - сечение А-А на фиг.2, где 1 - корпус, 2 - вал, 3 - крыльчатка, 4 - разгрузочная полость, 5 - дренажная полость, 6 - радиальное щелевое уплотнение, 7 - осевое щелевое уплотнение на входе в разгрузочную полость, 8 - осевое щелевое уплотнение на выходе из разгрузочной полости, 9 - перепускной канал, 10 - полость выхода из насоса, 11 - дренажное отверстие, 12 - полость входа в крыльчатку, 13 - камера, 14 - тангенциальный подвод, 15 - осевой отвод.

Устройство содержит корпус 1, перемещающийся в осевом направлении вал 2 с установленной на нем крыльчаткой 3, образующей совместно с корпусом разгрузочную полость 4 и дренажную полость 5. Выступы на крыльчатке и корпусе образуют радиальное щелевое уплотнение 6 и осевое щелевое уплотнение 7, расположенные на входе в разгрузочную полость, а также осевое щелевое уплотнение 8 на выходе из разгрузочной полости. В корпусе насоса выполнен перепускной канал 9, соединяющий полость выхода из насоса 10 с разгрузочной полостью. В крыльчатке выполнены дренажные отверстия 11, соединяющие дренажную полость с полостью входа в крыльчатку 12. В перепускном канале выполнена камера 13 с тангенциальным подводом 14 и осевым отводом 15.

При работе насоса жидкость из крыльчатки 3 поступает в разгрузочную полость 4 через зазоры в радиальном щелевом уплотнении 6 и осевом щелевом уплотнении 7, а также из полости выхода из насоса 10 через перепускной канал 9. Из разгрузочной полости жидкость через зазор в осевом щелевом уплотнении 8 поступает в дренажную полость 10, откуда через дренажные отверстия 11 на вход в крыльчатку 12. При перемещении вала 2 под действием внешней осевой силы влево (см. фиг.1) зазоры в осевых щелевых уплотнениях 7 и 8 уменьшаются, что приводит к увеличению давления в разгрузочной полости до значения, при котором внешняя осевая сила уравновешивается. Жидкость, протекающая через перепускной канал 9, попадает в камеру 13 через тангенциальный подвод 14 и выходит из нее через осевой отвод 15.

Преимущество устройства состоит в снижении с 10-15 до 3-5% (от расхода насоса) величины утечки через перепускной канал, что достигается введением осевого щелевого уплотнения на входе в разгрузочную полость. При уменьшении зазоров в щелевых уплотнениях - на входе и выходе разгрузочной полости, до минимально допустимой величины, т.е. практически до нуля, давление в разгрузочной полости приближается к давлению в полости выхода из насоса при сравнительно малом расходе через перепускной канал.

Введение в перепускной канал камеры с тангенциальным подводом позволяет снизить величину утечки до 1-2% за счет того, что давление в разгрузочной полости по завершению действия на запуске пиковой осевой силы падает, скорость течения жидкости в перепускном канале, при этом возрастает и одновременно возрастает сопротивление камеры с тангенциальным подводом вследствие увеличения степени закрутки потока в ней. Таким образом, наличие вышеупомянутой камеры снижает расход через перепускной канал на основном режиме работы и практически не влияет на него при пиковой осевой нагрузке на режиме запуска.

Применение устройства повышает надежность и экономичность насосного агрегата.

Использование устройства не требует новых технологических приемов, применения новых инструментов и особых условий эксплуатации.

Формула изобретения

Устройство для осевой разгрузки ротора насоса, содержащее корпус, установленную на подвижном в осевом направлении валу крыльчатку, образующие разгрузочную полость с радиальным щелевым уплотнением на входе и осевым щелевым уплотнением на выходе, перепускной канал, соединяющий выход из насоса с разгрузочной полостью, отличающееся тем, что на линии перепускного канала дополнительно выполнена цилиндрическая камера с тангенциальным входом и осевым выходом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3