帶凹槽結構的渦輪泵平衡活塞工作特性分析

黨梟睿，許開富，金 路，黃錫龍

(西安航天動力研究所，陜西 西安 710100)

0 引言

渦輪泵轉子系統(tǒng)轉速高，且轉子系統(tǒng)剩余軸向力由軸承承受，故大推力液體火箭發(fā)動機渦輪泵中均設置單獨的軸向力平衡系統(tǒng)，以防止軸承受力過大。渦輪泵的不平衡軸向力、產品的制造偏差、系統(tǒng)的調節(jié)偏差，均會隨尺寸和工作壓力的增大而逐漸增大，發(fā)動機變工況、起動、關機時，渦輪泵中均產生很大的軸向力沖擊。實踐證明，軸向力平衡系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性直接決定了渦輪泵的工作可靠性。因此，各國對軸向力平衡技術均開展了大量理論和試驗研究，解決了渦輪泵研制中的軸向力問題。其中，用途最廣、效果最好的解決方法之一就是在渦輪泵中增設平衡活塞結構。

平衡活塞是一種自動卸荷裝置，當轉子在軸向力的作用下產生位移時，平衡活塞的高、低壓軸向間隙就發(fā)生變化，導致平衡腔內的壓力分布產生變化，從而使轉子上的軸向力達到平衡狀態(tài)。

某型泵在設計時對平衡活塞結構加入了消旋整流裝置以平衡過大的軸向力。消旋整流裝置可用于平衡軸向力是由Kurokawa在1994年研究各旋轉過流部件壓力分布與實測值的吻合情況時發(fā)現的，研究發(fā)現安裝在主離心葉輪前殼體壁面上的消旋整流裝置降低了徑向壓降，增大了指向出口的軸向力，使總軸向力幅值明顯降低，一般認為深度為0.5 mm的徑向槽能顯著降低壓降，而深度為1 mm的徑向槽能使壓力分布幾乎均勻。……