FR2779771A1 - Turbo pump with multistage pump and turbine assemblies - Google Patents

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FR2779771A1
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turbine
axial
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Anatoly Ivanovich Dmitrenko
Valery Konstantinovich Pershin
Mark Aronovich Rudis
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G PREDPR K BJUROKHIMICHESKOI A
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G PREDPR K BJUROKHIMICHESKOI A
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C27/00Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement
    • F16C27/04Ball or roller bearings, e.g. with resilient rolling bodies
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/16Arrangement of bearings; Supporting or mounting bearings in casings
    • F01D25/162Bearing supports
    • F01D25/164Flexible supports; Vibration damping means associated with the bearing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02K9/00Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/42Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using liquid or gaseous propellants
    • F02K9/44Feeding propellants
    • F02K9/46Feeding propellants using pumps
    • F02K9/48Feeding propellants using pumps driven by a gas turbine fed by propellant combustion gases or fed by vaporized propellants or other gases

Abstract

The multistage turbo pump is constructed within a casing and consists of a turbine and multistage pump. The rotor is mounted in the case such that it may be displaced axially by means of the elastic dampers, each of which consists of a socket (30), with an associated damper (31). The damper carries brackets (32, 33), on both the end faces, which are located to form a radial clearance (B) with the case. The socket and damper are also fitted with stops (35,36) designed to immobilize them separately.

Description

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GROUPE TURBOPOMPETURBOPOMPE GROUP

La présente invention concerne les installations de  The present invention relates to installations for

pompage et a notamment pour objet un groupe turbopompe.  pumping and in particular relates to a turbopump group.

Il est plus efficace d'utiliser la présente invention à la production de propulseurs-fusées à liquide ainsi que dans d'autres branches de l'industrie telles que: industrie des constructions aéronautiques, production de pétrole et de gaz et industrie chimique o l'on utilise les pompes  It is more efficient to use the present invention for the production of liquid rocket boosters as well as in other branches of industry such as: aeronautical construction industry, oil and gas production and chemical industry or the we use the pumps

et les turbines fonctionnant sous de hautes charges.  and turbines operating under high loads.

Le potentiel de vie et la fiabilité du fonctionnement des propulseurs-fusées à liquide dépendent dans une grande mesure d'un groupe turbopompeo Le potentiel de vie d'un groupe turbopompe dépend de la durée de vie des roulements qui dépend des charges axiales et radiales, agissant sur un rotor. La décharge des roulements de l'action des efforts axiaux et radiaux est l'une des solutions les plus importantes qui sont appliquées pour assurer un potentiel de vie élevée et une haute fiabilité de fonctionnement des propusleurs-fusées  The life potential and the reliability of the operation of liquid rocket boosters depend to a large extent on a turbopump group. The life potential of a turbopump group depends on the lifetime of the bearings which depends on the axial and radial loads, acting on a rotor. The discharge of the bearings from the action of axial and radial forces is one of the most important solutions which are applied to ensure a high life potential and a high operating reliability of rocket boosters.

à liquide.liquid.

La décharge axiale des roulements drun rotor d'un groupe  The axial discharge of the bearings of a rotor of a group

turbopompe est effectuée par des moyens de décharge axiale.  turbopump is performed by axial discharge means.

On choisit la capacité de décharge de ces moyens de manière à assurer sa valeur la plus élevée pour assurer la compensation efficace des efforts axiaux importants agissant sur les éléments du rotor lors du démarrage et pendant les régimes non stationnaires de fonctionnement d'un propulseuro -2- Les charges radiales dynamiques agissant sur un rotor dépendent de la qualité de l'équilibrage d'un rotor pendant sa fabrication, de la propriété particulière d'un rotor consistant en ce quë pendant sa période. de fonctionnement il ne provoque pas l'augmentation des charges dues aux déséquilibres initiaux et aussi de la capacité d'amortissement des appuis du rotoro  The discharge capacity of these means is chosen so as to ensure its highest value in order to effectively compensate for the large axial forces acting on the elements of the rotor during start-up and during the non-stationary operating regimes of a thruster. - The dynamic radial loads acting on a rotor depend on the quality of the balancing of a rotor during its manufacture, on the particular property of a rotor consisting in that during its period. of operation it does not cause the increase of the loads due to the initial imbalances and also of the capacity of damping of the supports of the rotoro

On connatt un groupe turbopompe (RU, A, 2083860) compor-  We know a turbopump group (UK, A, 2083860) comprising

tant une pompe multiétagée et une turbine formées par un, arter  both a multistage pump and a turbine formed by one, arter

et un rotor.and a rotor.

Le rotor comprend deux appuis, constitués, chacun, de deux roulements. Le rotor est monté dans le carter par l' intermédiaire des appuis d'amortissement élastiques des roulements, qui comprennent, chacun, une douille avec un amortisseur monté sur celle-ci. L'amortisseur est réalisé en forme d'un paquet de lames métalliques, Les roues à ailettes de la pompe et les disques de la turbine sont montés entre les appuis du rotor sur un arbre. Les roues à ailettes sont pourvues  The rotor has two bearings, each consisting of two bearings. The rotor is mounted in the casing by means of the elastic damping bearings of the bearings, which each include a bushing with a damper mounted thereon. The damper is produced in the form of a packet of metal blades. The impeller wheels of the pump and the turbine discs are mounted between the rotor supports on a shaft. The finned wheels are provided

de surfaces d'appui qui viennent en contact avec l'arbre.  bearing surfaces which come into contact with the shaft.

Le rotor peut se déplacer dans les sens axial et radial.  The rotor can move in the axial and radial directions.

Les butées axiales des roulements disposées du côté des extrémités de l'arbre limitent le déplacement du rotor dans la direction axiale, Les appuis d'amortissement élastiques limitent  The axial stops of the bearings arranged on the ends of the shaft limit the movement of the rotor in the axial direction, The elastic damping supports limit

les déplacements radiaux du rotor.the radial movements of the rotor.

Le groupe turbopompe est muni d'un moyen pour la décharge axiale automatique du rotor qui est constitué par deux enceintes formées par une roue à ailettes du dernier étage de la pompe 3-  The turbopump group is provided with a means for the automatic axial discharge of the rotor which consists of two chambers formed by a impeller of the last stage of the pump 3-

3- 27797713- 2779771

et le carter. Des canaux sont réalisés dans le rotor pour mettre en communication l'une desdites enceintes avec une enceinte de  and the housing. Channels are made in the rotor to communicate one of said enclosures with an enclosure of

basse pression. L'autre enceinte dudit moyen est mise en communi-  low pressure. The other enclosure of said means is pooled

cation avec une enceinte située à la sortie de la roue à ailettes du dernier étage de la pompe. Une garniture d'étanchéité et de séparation annulaire de  cation with an enclosure located at the outlet of the impeller of the last stage of the pump. A seal and annular separation of

l'arbre est montée entre la pompe et la turbine et est des-  the shaft is mounted between the pump and the turbine and is

tinée à séparer l'enceinte de la pompe de l'enceinte de la  to separate the pump enclosure from the enclosure of the

turbine. La garniture d'étanchéité et de séparation est des-  turbine. The sealing and separation packing is

tinée à empêcher un liquide moteur de fuire depuis l'enceinte de la pompe vers l'enceinte entre le carter et le disque de la turbine qui s'applique à ladite garniture d'étanchéité et de séparation. L'inconvénient important du groupe turbopompe connu réside en ce qu'un effort axial très élevé agit sur le rotor du groupe pendant le démarrage et le fonctionnement du propulseur-fusée  designed to prevent engine liquid from leaking from the pump enclosure to the enclosure between the casing and the turbine disc which applies to said seal and separation packing. The major drawback of the known turbopump group is that a very high axial force acts on the rotor of the group during the start-up and the operation of the rocket propellant.

aux régimes de basses vitesses de rotation.  at low speed revolutions.

Le démarrage d'un propulseur-fusée à liquide est réalisé à un excédent de la puissance de la turbine par rapport à la puissance de la pompe. En résultat, le rapport de la différente des bressions constatée à la turbine à la différence des  The starting of a liquid rocket propeller is carried out at an excess of the power of the turbine compared to the power of the pump. As a result, the ratio of the different bressions observed at the turbine to the difference of

pressions créée par la pompe croit ce qui aboutit à un déséqui-  pressures created by the pump believes which results in an imbalance

librage notable des efforts axiaux agissant sur les disques de  significant liberation of the axial forces acting on the discs of

la turbine et les roues à ailettes de la pompe.  the impeller and the impeller of the pump.

Pendant le démarrage et le fonctionnement d'un propulseur-  During start-up and operation of a thruster-

fusée à combustible liquide en régimes de basses vitesses de rotation, un jeu radial très important se forme dans la garniture d'étanchéité annulaire qui relie l'enceinte du moyen de décharge axiale automatique du ro-tor à l'enceinte située - 4 - à la sortie de la roue à ailette du dernier étage par comparaison  liquid fuel rocket at low speeds, a very large radial clearance is formed in the annular seal which connects the enclosure of the automatic axial discharge means of the ro-tor to the enclosure located - 4 - to the output of the fin wheel from the top stage by comparison

avec les régimes principaux de fonctionnement dtun propulseur-  with the main operating modes of a thruster-

fusée à liquide. Ce Jeu radial important formé dans la garniture d'Jtanchéité annulaire baisse la capacité de décharge du moyen  liquid rocket. This large radial clearance formed in the annular sealing gasket reduces the discharge capacity of the means.

de décharge axiale automatique.automatic axial discharge.

Il s'ensuit que l'efficacité du moyen de décharge axiale  It follows that the efficiency of the axial discharge means

automatique du rotor décrolt pendant le démarrage et le fonction-  rotor automatically descends during start-up and operation-

nement d'un propulseur-fusée à liquide aux régimes de basses vitesses de rotation lorsque des efforts axiaux notables agissent  operation of a liquid rocket propellant at low speeds of rotation when significant axial forces act

sur le rotor.on the rotor.

Dans une construction classique du groupe turbopompe, l' enceinte d'entrée d'ttrne roue 2 ailettes du dernier troisième étage de la pompe sert de l'enceinte de basse pression. De.ns ce cas, la différence des pressions créée par un étage de la pompe est utilisée pour régler l'effort axial. le moyen de  In a conventional construction of the turbopump unit, the inlet enclosure of a 2-impeller impeller of the last third stage of the pump serves as the low pressure enclosure. In this case, the difference in pressures created by a stage of the pump is used to adjust the axial force. way to

décharge axiale automatique du rotor réalisé selon cette con-  automatic axial discharge of the rotor produced in accordance with this

ception classique est caractérisé par une faible capacité de décharge. L'augmentation de la capacité de décharge du moyen de décharge exiale automatique du rotor est limitée par la valeur de la surface du disque de la roue à ailettes de la pompe. Une basse capacité de décharge du moyen de décharge axiale automatique du rotor, la diminution de l'efficacité de la décharge lors du démarrage et pendant le fonctionnement d'un propulsieur-fusée à combustible liquide aux régimes de basses vitesses de rotation et l'action des efforts axiaux élevés lors du démarrage du propulseur sur le rotor du groupe turbopompe provoque la formation de hauts efforts axiaux qui agissent - 5- sur les roulements et, de ce fait, leur durée de vie requise ne peut pas être assurée. Pour assurer un bonne fonctionnement  classic concept is characterized by a low discharge capacity. The increase in the discharge capacity of the automatic exial discharge means of the rotor is limited by the value of the surface area of the disk of the impeller of the pump. Low discharge capacity of the automatic axial discharge means of the rotor, the decrease in discharge efficiency during start-up and during operation of a liquid fuel rocket propellant at low revs and action high axial forces when starting the propellant on the rotor of the turbopump group causes the formation of high axial forces which act - 5- on the bearings and, therefore, their required service life cannot be guaranteed. To ensure proper operation

des roulements il est nécessaire soit de faire appel aux limi-  bearings it is necessary either to use the limits

tations des régimes de démarrage et des régimes de fonctionne-  start-up regimes and operating regimes

ment d'un propulseur, soit d'utiliser un dispositif au.xilaire  ment of a propellant, or to use an auxiliary device.

par exemple, une butée mécanique qui absorberait lors du démar-  for example, a mechanical stop which would absorb during start-up

rage d'un propulseur un effort axial qui n'a pas été compensé par ledit moyen de décharge axiale automatique du rotor. La suppression de ces inconvénients aboutit à une complication de la construction du moyen et à l'élévation du prix de revient d'un propulseuro De plus, un inconvénient essentiel du groupe turbopompe connu réside aussi en ce que les roulements sont soumis aux charges radiales dynamiques considérables. Ces charges radiales non seulement baisse la durée de vie des roulement mais diminuent aussi les performances économiques de la pompe et de la turbine Plus la charge radiale est élevée plus grand est le fléchissement du rotor. Le fléchissement trop élevé du rotor aboutit à l' / usure des éléments des garnitures d'étanchéité et contribue à l'augmentation des jeux dans les garnitures d'étanchéité et  rage of a thruster an axial force which has not been compensated by said automatic axial discharge means of the rotor. The elimination of these drawbacks leads to a complication in the construction of the means and to the increase in the cost price of a propellor. In addition, an essential drawback of the known turbopump group also lies in that the bearings are subjected to dynamic radial loads. considerable. These radial loads not only shorten the life of the bearings but also decrease the economic performance of the pump and the turbine. The higher the radial load, the greater the deflection of the rotor. Too high deflection of the rotor results in / wear of the packing element and contributes to the increased clearance in the packing and

baisse le rendement de la pompe et de la turbine.  lowers the efficiency of the pump and the turbine.

Les charges radiales dynamiques importantes sont engendrées à la suite d'un déséquilibrage du rotor pendant le passage par les vitesses critiques de rotation. Les rotors des pompes a hydrogène sont flexibles, c'est-à-dire, leurs vitesses de rotation lors du fonctionnement sont supérieures aux valeurs des vitesses critiques. La passage par les vitesses de rotation critiques est suivi de hautes charges dynamiques agissant -6 - sur le rotor. Sous l'action de ces charges, l'arbre du rotor fléchit. A ce moment, la valeur du fléchissement varie suivant l'axe du rotor. La valeur maximale du fléchissement se trouve au voisinage de la surface d'assemblage de la roue à ailettes de l'étage intermédiaire de la pompe. Du fait que les roues à ailettes s'appuient sur l'arbre aux différents endroits suivant l'axe dudit arbre et que les moyeux des roues à palettes sont rigides et n'ont pas pratiquement de fléchissement, les surfaces  The significant dynamic radial loads are generated as a result of an imbalance of the rotor during the passage through the critical speeds of rotation. The rotors of hydrogen pumps are flexible, that is to say, their rotational speeds during operation are greater than the values of the critical speeds. The passage through critical rotational speeds is followed by high dynamic loads acting on the rotor. Under the action of these loads, the rotor shaft bends. At this time, the value of the deflection varies along the axis of the rotor. The maximum deflection value is located near the assembly surface of the impeller of the intermediate stage of the pump. Due to the fact that the impellers rest on the shaft at different places along the axis of said shaft and that the hubs of the impellers are rigid and have practically no deflection, the surfaces

d'assemblage des roues à ailettes se déplacent réciproquement.  of the finned wheels move reciprocally.

ce qui aboutit à un déséquilibrage du rotor.  which results in an imbalance of the rotor.

Ce phénomène du déséquilibrage du rotor pendant le passage par les vitesses de rotation critiques a lieu lors des essais du rotor réalisés plusieurs fois pendant son équilibrage à la rotation aux hautes vitesses. De ce fait, il est impossible d'obtenir une bonne qualité de l'équilibrage de ce rotor avant l'assemblage du groupe turbopompe et pendant le fonctionnement du propulseur ce rotor est caractérisé par de hautes charges  This phenomenon of unbalance of the rotor during passage through the critical rotational speeds takes place during tests of the rotor carried out several times during its balancing with rotation at high speeds. Therefore, it is impossible to obtain a good quality of the balancing of this rotor before the assembly of the turbopump group and during the operation of the propellant this rotor is characterized by high loads.

dynamiques agissant sur les roulements.Un déséquilibrage supplé-  dynamics acting on the bearings.

mentaire du rotor a lieu pendant le fonctionnement du propul-  of the rotor takes place during propulsion operation

seur. Dans ce cas, à chaque démarrage du propulseur, lesvaleurs du déséquilibrage peuvent être différentes du fait que las valeurs des déplacements résiduels des surfaces d'assemblage  sister. In this case, at each start of the propellant, the values of the imbalance can be different because the values of the residual displacements of the assembly surfaces

après l'arrêt du propulseur sont différentes.  after stopping the thruster are different.

Un déséquilibre élevé du rotor résultait de l'assemblage et un déséquilibrage supplémentaire du rotor formé au cours du fonctionnement créent de hautes charges radiales dynamiques agissant sur les roulements auxquelles il est impossible d' assurer leur durée de vie requise. Dans ce cas, les différents - 7- exemplaires du groupe trubopompe peuvent différer sensiblement  A high imbalance of the rotor resulted from the assembly and an additional imbalance of the rotor formed during operation creates high dynamic radial loads acting on the bearings which it is impossible to ensure their required service life. In this case, the different - 7- copies of the trubopump group may differ significantly

l'un de l'autre par les valeurs des charges dynamiques agis-  each other by the values of the dynamic loads acting

sant sur le rotor et, par conséquent, par leurs potentiels de vie. Les charges radiales dynamiques agissant sur le rotor  health on the rotor and, therefore, by their life potentials. Dynamic radial loads acting on the rotor

pendant le fonctionnement du propulseur dépendent des caracté-  during the operation of the thruster depend on the characteristics

ristiques de l'amortissement des appuis du rotor. L'amortisse-  of the damping of the rotor supports. Amortization

ment assuré dans les appuis diminue notablement les charges dynamiques agissant sur le rotor. L'amortissement assuré dans les appuis est particulièrement efficace dans le cas des arbres flexibles pendant le fonctionnement d'un rotor aux  ment assured in the supports significantly reduces the dynamic loads acting on the rotor. The damping provided in the supports is particularly effective in the case of flexible shafts during the operation of a rotor at

vitesses voisines des valeurs critiques.  speeds close to critical values.

Les appuis d'amortissement élastiques utilisés dans le  The elastic damping supports used in the

groupe connu sont caractérisés par les inconveénients suivants.  known group are characterized by the following disadvantages.

La valeur des déplacements radiaux du rotor est établi à l'aide des jeux radiaux dans l'appui du paquet de lames de l'amortisseur avec une douille et un carter. La veleur des jeux dans un appui est choisie habituellement compte tenu de la condition qui impose d'assurer un déplacement admissible du rotor qui supprime l'usure des garnitures d'étanchéité-de  The value of the radial displacements of the rotor is established by means of the radial clearances in the support of the package of damper blades with a socket and a housing. The velocity of the games in a support is usually chosen taking into account the condition which imposes ensuring an admissible displacement of the rotor which eliminates the wear of the seals

la pompe et de la turbine La valeur de ces jeux est infé-  pump and turbine The value of these clearances is lower

rieure à la valeur des jeux nécessaires pour assurer l'appli-  lower than the value of the games necessary to ensure the application

cation de l'amortisseur à lames dans le sens radial pour obtenir les caractéristiques optimales de l'amortissement d'un appui. De ce fait, cette valeur réduite imposée des jeux dans l'appui nécessaires aux conditions du fonctionnement normal des garnitures d'étanchéité de la pompe et de la turbine ne permet pas d'assurer les caractéristiques optimales de  cation of the damper in the radial direction to obtain the optimal characteristics of the damping of a support. Therefore, this reduced value imposed clearances in the support necessary for the conditions of normal operation of the seals of the pump and the turbine does not ensure the optimal characteristics of

l'amortissement d'un amortisseur à lames.  damping of a leaf damper.

La douille peut pivoter elle aussi pendant la rotation du rotor à la suite du frottement dans les roulements conjointement avec la bague extérieure du roulement et les lames de l'amortisseur peuvent se déplacer réciproquement l'une par rapport à l'autre suivant la circonférence. Pour supprimer le pivotement de la douille et les déplacements des lames de l'amortisseur de l'appui, on prévoit o habituellement un arrêtoir qui coopère avec la douille et les lames de l'amortisseur et avec un couvercle. L'arrêtoir est soumis à l'action d'un effort circonférentiel transmis de la douille à la suite du moment de frottement dans le roulement. La présence d'un arrêtoir sur le couvercle aboutit à ce qu'une force radiale agit sur la douille et, par conséquent, sur l'amortisseur. Cette force radiale nuit à la mobilité de l'appui, aboutit à un serrage de l'amortisseur dans une direction et crée les conditions pour la formation des valeurs différentes des caractéristiques de l'élasticité et de l'amortissement suivant la circonférence. On s'est donc proposé de réaliser un groupe turbopompe, dont la conception permettrait de réduire les efforts axiaux et radiaux  The bushing can also pivot during rotation of the rotor as a result of friction in the bearings together with the outer ring of the bearing and the damper blades can move reciprocally relative to each other along the circumference. To suppress the pivoting of the sleeve and the displacements of the blades of the shock absorber of the support, a stop is usually provided which cooperates with the sleeve and the blades of the shock absorber and with a cover. The stopper is subjected to the action of a circumferential force transmitted from the sleeve following the moment of friction in the bearing. The presence of a stopper on the cover results in a radial force acting on the bushing and, consequently, on the damper. This radial force harms the mobility of the support, leads to a tightening of the shock absorber in one direction and creates the conditions for the formation of different values of the characteristics of the elasticity and of the damping along the circumference. We therefore proposed to produce a turbopump group, the design of which would reduce the axial and radial forces

dynamiques agissant sur les roulements.  dynamics acting on the bearings.

_9 g _ 2779771 -9 - Le problème posé est résolu du fait que le groupe turbopompe comportant un carter et un rotor formant une pompe multiétagée et une turbine avec des roues à ailettes et des disques, montés sur un arbre du rotor, un moyen de décharge axiale automatique du rotor, constitué par deux encemintes, formées par la roue à ailettes du dernier étage de la pompe et le carter, et par des canaux, réalisés dans le rotor et mettant en communication l'une desdites enceintes avec une enceinte de basse pression, l'autre enceinte dudit moyen étant reliée à une enceinte située à la sortie de la roue à ailettes du dernier étage de la pompe, et une garniture d'étanchéité et de séparation annulaire, disposée entre la pompe et la turbine, les roues à ailettes étant munies de surfaces d'appui et le rotor étant monté dans le carter de façon qu'il puisse se déplacer axialement sur des roulements par l'intennrmédiaire d'appuis d'amortissement élastiques qui comportent, chacun, une douille avec un amortisseur, monté sur celle- ci, est caractérisé, suivant l'invention, par le fait que l'on a prévu sur la douille de chaque appui d'amortissement élastique, de deux côtés des faces extrêmes de l'amortisseur, des brides, qui forment conjointement avec le carter, un jeu radial, et par le fait que la douille et l'amortisseur sont munis d'arrêtoirs, destinés à les immobiliser séparément. Selon le mode de réalisation proposé de la présente invention, le jeu radial formé dans les appuis d'amortissement élastiques limite les déplacement radiaux du rotor, ledit jeu, formé par les brides de la douille de l'appui d'amortissement et le carter, assure les caractéristiques de l'élasticité et de l'amortissement de l'amortisseur grâce au fait qu'il est possible de choisir le serrage requis de l'amortisseur dans le sens radial qui n'est pas  _9 g _ 2779771 -9 - The problem is solved by the fact that the turbopump group comprising a casing and a rotor forming a multistage pump and a turbine with impellers and discs, mounted on a rotor shaft, a means of automatic axial discharge of the rotor, constituted by two cavities, formed by the impeller of the last stage of the pump and the casing, and by channels, produced in the rotor and placing one of said chambers in communication with a bass chamber pressure, the other enclosure of said means being connected to an enclosure located at the outlet of the impeller of the last stage of the pump, and a seal and annular separation, arranged between the pump and the turbine, the wheels with fins being provided with bearing surfaces and the rotor being mounted in the casing so that it can move axially on bearings by means of elastic damping supports which include ortent, each, a socket with a shock absorber, mounted on it, is characterized, according to the invention, by the fact that there is provided on the socket of each elastic damping support, on two sides of the end faces of the damper, of the flanges, which form jointly with the casing, a radial clearance, and by the fact that the bush and the damper are provided with retainers, intended to immobilize them separately. According to the proposed embodiment of the present invention, the radial clearance formed in the elastic damping supports limits the radial displacements of the rotor, said clearance formed by the flanges of the sleeve of the damping support and the casing, ensures the characteristics of elasticity and damping of the shock absorber thanks to the fact that it is possible to choose the required tightening of the shock absorber in the radial direction which is not

limité par les déplacements radiaux admissibles du rotor.  limited by the permissible radial displacements of the rotor.

-10 - Pendant le fonctionnement du groupe turbopompe, le moment de frottement dans les roulements est supérieur au moment de frottement de l'amortisseur. En utilisant les arrêtoirs de la douille et l'amortisseur, on a supprimé le pivotement de la douille et, par conséquent, l'usure de la douille et de l'amortisseur provoquée par ce pivotement. Grâce à ce mode de réalisation, on conserve les caractéristiques de l'élasticité et de  -10 - During the operation of the turbopump group, the moment of friction in the bearings is greater than the moment of friction of the shock absorber. By using the retainers of the bushing and the shock absorber, the pivoting of the bushing has been eliminated and, consequently, the wear of the bushing and the damper caused by this pivoting. Thanks to this embodiment, the characteristics of elasticity and of

l'amortissement de l'appui pendant le fonctionnement du propulseur.  the damping of the support during the operation of the propellant.

0 La conception proposée de l'appui d'amortissement élastique est caractérisée par de hautes capacités de l'amortissement et offre un moyen efficace pour augmenter la durée de vie des roulements et réduire les vibrations du groupe turbopompe. Ledit appui réduit aussi les charges radiales agissant sur le rotor et, par conséquent, le fléchissement du rotor à tous les régimes de fonctionnement du propulseur y compris pendant les passages aux vitesses de rotation critiques. Grâce à la réduction de la valeur du fléchissement du rotor, il est maintenant possible de réaliser les garnitures d'étanchéité de la pompe et de la turbine avec les jeux radiaux réduits, en améliorant ainsi les performances économiques du groupe. Ces avantages se montrent particulièrement importants dans le cas d'utilisation des rotors flexibles. Il est particulièrement important de surveiller que les arrêtoirs de la douille soient disposés régulièrement suivant la circonférence de l'une des  0 The proposed design of the elastic damping support is characterized by high damping capacities and offers an effective means to increase the service life of the bearings and reduce the vibrations of the turbopump unit. Said support also reduces the radial loads acting on the rotor and, consequently, the deflection of the rotor at all operating speeds of the propellant including during passages at critical rotational speeds. Thanks to the reduction in the value of the deflection of the rotor, it is now possible to produce the seals for the pump and the turbine with reduced radial clearances, thereby improving the economic performance of the unit. These advantages are particularly important in the case of the use of flexible rotors. It is particularly important to monitor that the retainers of the socket are arranged regularly along the circumference of one of the

brides.flanges.

- 11- Le moment de frottement engendré dans les roulements est perçu par les arrêtoirs de la fouille de l'appui d'amortissement élastique. Grâce au fait que les arrêtoirs sont disposés régulièrement suivant la circonférence, les efforts agissant sur ceux-ci ne créent plus la charge radiale sur l'appui. Grâce à ce mode de réalisation, l'on supprime les déplacements radiaux de l'appui provoqués par le moment de frottement engendré dans les roulements et l'on a réussi à conserver les caractéristiques de l'élasticité et de l'amortissement  - 11- The moment of friction generated in the bearings is perceived by the stops of the excavation of the elastic damping support. Thanks to the fact that the retainers are arranged regularly along the circumference, the forces acting on them no longer create the radial load on the support. With this embodiment, it removes the radial displacements of the support caused by the moment of friction generated in the bearings and we managed to keep the characteristics of elasticity and damping

de l'appui.of support.

L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de  The invention will be better understood and other aims, details and advantages of

celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va  this will appear better in the light of the explanatory description which will

suivre d'un - 12- d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif avec références aux dessins non limitatifs annexés, dans lesquels: - la figure 1 représente une vue d'ensemble d'un groupe turbopompe, conforme à l'invention, en coupe longitudinale; - la figure 2 représente un rotor du groupe turbopompe conforme à l'invention, en coupe longitudinale;  follow with an - 12- of an embodiment given solely by way of nonlimiting example with reference to the attached nonlimiting drawings, in which: - Figure 1 shows an overall view of a turbopump group, in accordance to the invention, in longitudinal section; - Figure 2 shows a rotor of the turbopump group according to the invention, in longitudinal section;

- la figure 3 représente un appui d'amortissement élas-  - Figure 3 shows an elastic damping support-

tique de la pompe en coupe longitudinale; - la figure 4 est une coupe suivant IV-IV sur la figure 3; - la figure 5 représente un moyen de décharge axiale automatique du rotor; - la figure 6 représente un moyen auxiliaire pour la décharge axiale automatique du rotoro Le groupe turbopompe comporte un carter 1 ( figure 1) et un rotor 2, qui forment une pompe 3 à trois étages et une turbine 4 à deux étages, un moyen 5 de décharge axiale  pump tick in longitudinal section; - Figure 4 is a section along IV-IV in Figure 3; - Figure 5 shows an automatic axial discharge means of the rotor; - Figure 6 shows an auxiliary means for the automatic axial discharge of the rotoro The turbopump group comprises a casing 1 (Figure 1) and a rotor 2, which form a three-stage pump 3 and a two-stage turbine 4, a means 5 axial discharge

automatique du rotor 2 et un moyen 6 auxilaire pour la dé-  automatic rotor 2 and auxiliary means 6 for de-

charge axiale automatique. Le rotor 2 s'appuie sur des roulements jumelés à billes 7, 8 et est monté dans un carter  automatic axial load. The rotor 2 rests on twin ball bearings 7, 8 and is mounted in a housing

1 par l'intermédiaire des appuis 9, 10 d'amortissement élas-  1 through the supports 9, 10 of elastic damping

tique, Le rotor 2 est monté de façon qu'il puisse se déplacer axialement. Le déplacement axial du rotor 2 est limité par des butées axiales 11, 12 du carter 1o, -13 - Le rotor 2 comprend un arbre 13.( figure 2), sur lequel sont montées des roues à ailettes 14, 15, 16 de la pompe 3o Les disques 17, 18 de la turbine 4 sont associés à.l'arbre 13  The rotor 2 is mounted so that it can move axially. The axial displacement of the rotor 2 is limited by axial stops 11, 12 of the casing 1o, -13 - The rotor 2 comprises a shaft 13. (Figure 2), on which are mounted the finned wheels 14, 15, 16 of the pump 3o The discs 17, 18 of the turbine 4 are associated with the shaft 13

par un assemblage non démontable. Les à ailettes 14,.16, des.  by a non-removable assembly. The fins 14, .16, of.

premier et du dernier étages de la pompe 3 comprenant, chacun, deux surfaces d'appui 19, 20 et 21, 22 respectivement. La  first and last stages of the pump 3 each comprising two bearing surfaces 19, 20 and 21, 22 respectively. The

roue à rilettes 14 s'appuie par sa surfaces d'appui 19, réa-  cog wheel 14 is supported by its bearing surfaces 19,

lisée du c8té de son entrée, co.tre une surface d'appui 23 de l'arbre 13. La roue à ailettes 16 s'appuie par sa surface d' appui 22 réalisée du c8té opposée à son entrée contre une surface d'appui 24 de l'arbre 13. La roue à ailettes 15 de 1' étage intermédiaire de la pompe 3 s'appuie du c8té de l'entrée contre la surface d'appui 20 de la roue à ailettes 14 et du c8té opposé à l'entrée contre la surface d'appui 21 de la roue à ailettes 16. Sur ine partie comprise entre les surfaces d'appui 19 et 22, les roues à ailettes 14, 15, 16 sont montées par rapport à l'arbre 13 avec aun jeu annulaire "A".o La valeur  edged from the side of its inlet, co.tre a bearing surface 23 of the shaft 13. The impeller 16 is supported by its bearing surface 22 made on the side opposite its inlet against a bearing surface 24 of the shaft 13. The impeller 15 of the intermediate stage of the pump 3 rests on the side of the inlet against the bearing surface 20 of the fin wheel 14 and on the side opposite to the entry against the bearing surface 21 of the fin wheel 16. On a part between the bearing surfaces 19 and 22, the fin wheels 14, 15, 16 are mounted relative to the shaft 13 with a play annular "A" .o The value

du jeu "A", c'est-à-dire, la différence entre le rayon inté-  of play "A", that is, the difference between the interior radius

rieur des moyeux des roues à ailettes 14, 15, 16 et le rayon  the hubs of the finned wheels 14, 15, 16 and the radius

uetérieur de l'arbre 13 doit être choisie supérieure au flé-  uterior of the shaft 13 must be chosen greater than the

2o chissement maximal de l'arbre 13 et être comprise dans les limites de 0,05 mm à 3 mmo. Le couple moteur est transmis de  2o maximum load on the shaft 13 and be within the limits of 0.05 mm to 3 mmo. The engine torque is transmitted from

l'arbre 13 auzx roues à ailettes 14, 15, 16 par l.'intermé-.  the shaft 13 auzx impellers 14, 15, 16 by l.'intermediate.

diaire d'un assemblage à cannelures 25, 26, 27* Une douille 30 sur la surface extérieure de laquelle est monté un amortisseur 31 à lames est montée dans chaque appui d' amortissement élastique 9, 10 de la pompe 3 suivant les bagues -14 - extérieures 28, 29 ( figure 3) des roulements 7, 8. Des brides 32, 33 sont réalisées du côté des faces extremes sur la douille de deux c8tés de l'amortisseur 31. La surface extérieure de la bride 32 et la surface intérieure du corps 34 de chacun des appuis 9, 10 forment un Jeu "B" qui limite, lors du fonctionne- mentla valeur du déplacement radial de la douille 30 et, par conséquent, du rotor 2. La valeur du Jeu "B"I est choisie compte  diary of a splined assembly 25, 26, 27 * A bush 30 on the outer surface of which is mounted a damper 31 with blades is mounted in each elastic damping support 9, 10 of the pump 3 along the rings -14 - Outer 28, 29 (Figure 3) of the bearings 7, 8. Flanges 32, 33 are made on the side of the end faces on the sleeve of two sides of the damper 31. The outer surface of the flange 32 and the inner surface of the body 34 of each of the supports 9, 10 form a clearance "B" which limits, during operation, the value of the radial displacement of the sleeve 30 and, consequently, of the rotor 2. The value of the clearance "B" I is chosen account

tenu des déplacements radiaux du rotor 2 par rapport aux gar-  given the radial movements of the rotor 2 relative to the gar-

nitures'd'étanchéité de la pompe 3 et de la turbine 4 et est  sealing nitures of pump 3 and turbine 4 and is

égal à 0,3 mm. Un arrztoir 35 prévu dans la bride 32 du cté -  equal to 0.3 mm. A retainer 35 provided in the flange 32 on the side -

de l'amortisseur 32 supprime le déplacement réciproque des lames de l'amortisseur 31 dans le sens circulaire. Trois arrOtoirs 36 de la douille 30 sont disposés régulièrement sui la bride 33 suivant sa circonférence et coopèrent avec des rainures ( non représentées sur la fiure), réalisées dans le corps 34, Les arrgtoirs 36 et le,couvercle 37 empochent la douille 30 de se déplacer axialemento L'amortisseur 31 à lames est monté suivant les surfaces de contact 38, 39 ( figure 4) avec un serrage avec la douille 30 et le corps 34. La valeur du serrage suivant les surfaces de contact 389 39 de l'amortisseur 31 doit 8tre choisie de façon aà assurer les carectéristiques requises de l'élasticité et de 1'  of the shock absorber 32 eliminates the reciprocal displacement of the blades of the shock absorber 31 in the circular direction. Three retainers 36 of the socket 30 are regularly arranged on the flange 33 along its circumference and cooperate with grooves (not shown in the figure), produced in the body 34, The retainers 36 and the, cover 37 pocket the socket 30 from move axially The damper 31 with blades is mounted along the contact surfaces 38, 39 (FIG. 4) with a tightening with the sleeve 30 and the body 34. The value of the tightening along the contact surfaces 389 39 of the damper 31 must be chosen so as to ensure the required characteristics of elasticity and

amortissement des appuis 9, 10.amortization of supports 9, 10.

Le -moyen 6 pour la décharge axiale automatique du rotor 2 comporte deux enceintes 40, 41 ( figure 5) formies par la; roue'à ailettes 16 et le carter 10 Des canaux 42, 43, 44 sont réalisés dans les moyeux des roues à ailettes 15, 16. L'enceinte se trouvant derrière le disque de la roue à ailettes 15 est -15 _ séparée des ecenintes adjacentes par des garnitures d'étanchéité 46, 47. L'enceinte 48 se trouvant à la sortie de la roue à ailettes 16 est séparée de l'enceinte 40 par U.ne garnitu.re d' étanchéité 49. L'enceinte 41 est séparée des enceintes adjacentes par une garniture d'étanchéité 50 et par une saillie annulaire 51 de la roue à ailettes 16, qui est montée par rapport au carter  The medium 6 for the automatic axial discharge of the rotor 2 comprises two chambers 40, 41 (FIG. 5) formed by the; fin wheel 16 and the housing 10 Channels 42, 43, 44 are formed in the hubs of the fin wheels 15, 16. The enclosure behind the disc of the fin wheel 15 is -15 _ separated from the brackets adjacent by seals 46, 47. The enclosure 48 located at the outlet of the impeller 16 is separated from the enclosure 40 by U.ne sealing liner 49. The enclosure 41 is separated from the adjacent enclosures by a seal 50 and by an annular projection 51 of the impeller 16, which is mounted relative to the casing

1 avec un jeu axial "C".1 with an axial clearance "C".

Les canaux 42 mettent en communication l'enceinte 41 avec le Jeu "A". Par l'intermédiaire des canaux 44, le Jeu "A" est relié à une enceinte d'entrée 52 de la roue à ailettes 15. Les  The channels 42 put the enclosure 41 in communication with the Game "A". Via the channels 44, the clearance "A" is connected to an inlet enclosure 52 of the impeller 15. The

canaux 43 mettent en communication l'enceinte 45 avec le Jeu "A".  channels 43 put enclosure 45 in communication with Game "A".

Une saillie annulaire 53 ( figure 6) est prévue sur le carter 1 et est placé par rapport à la face extrême du disque 17 se joignait à celui- ci avec un Jeu "D"o Une garniture d' étanchéité et de séparation. annulaire 54 installée entre la pompe 3 et la turbine 4 formeconJointement avec la saillie une enceinte 55,du moyen auxiliaire 6. Le rayon de la saillie  An annular projection 53 (Figure 6) is provided on the casing 1 and is placed relative to the end face of the disc 17 joined to it with a clearance "D" o A seal and separation. annular 54 installed between the pump 3 and the turbine 4 forms a joint with the projection an enclosure 55, of the auxiliary means 6. The radius of the projection

53 est supérieur au rayon de la garniture d'étanchéité 54.  53 is greater than the radius of the seal 54.

Une enceinte de séparation 56 est prévue entre la roue à ailettes 16 et le disque 17 de la turbine 4 et est reliée par des canaux  A separation enclosure 56 is provided between the impeller 16 and the disc 17 of the turbine 4 and is connected by channels

57 à l'enceinte 48 située à la sortie de la roue à ailettes 16.  57 at the enclosure 48 located at the outlet of the impeller 16.

L'enceinte de séparation 56 est séparée de la pompe 3 par une garniture d'étanchéité 50 et de la turbine 4 par la garniture  The separation enclosure 56 is separated from the pump 3 by a seal 50 and from the turbine 4 by the seal

d'étanchéité et de séparation annulaire 54.  sealing and annular separation 54.

Avant de procéder à l'assemblage du groupe tirbopompe, il est nécessaire d'assembler le rotor 2 ( figure 1) pour réaliser  Before assembling the pump set, it is necessary to assemble the rotor 2 (figure 1) to make

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son équilibrage. A cet effet, on monte les roues à ailettes 14,  its balancing. To this end, the fin wheels 14 are mounted,

, 16 et les roulements 7, 8 sur l'arbre 13 ( figure 2).  , 16 and the bearings 7, 8 on the shaft 13 (Figure 2).

Ensuite, le rotor 2 est soumis à l'équilibrage dans une plage requise de la vitesse de rotation lors du fonctionnementoAprès l'équilibrage, le rotor 2 est désassemblé. Ensuite, on procède à l'assemblage successif du carter 1 en montant simultanément,  Then, the rotor 2 is subjected to balancing within a required range of the speed of rotation during operation. After balancing, the rotor 2 is disassembled. Then, we proceed to the successive assembly of the casing 1 by mounting simultaneously,

dans celle-ci le rotor 2.in it the rotor 2.

Avant le montage, les appuis axiaux 11, 12 possèdent des surépaisseurs pour l'usinageo Lors du montage, on assure les valeurs minimale et maximale respectivement du jeu "C" dans  Before mounting, the axial supports 11, 12 have extra thicknesses for machiningo During mounting, the minimum and maximum values of clearance "C" are respectively ensured in

le moyen 5 ( figure 5) en utilisant les appuis axiaux 11 et 12.  the means 5 (FIG. 5) using the axial supports 11 and 12.

On assure les valeurs minimale et maximale du jeu "C" en dépla-  We ensure the minimum and maximum values of the clearance "C" in displacement

çant le rotor 2 respectivement jusqu'aux appuis axiaux 11 et 12. La différence entre les valeurs maximale et minimale du  cutting the rotor 2 respectively to the axial supports 11 and 12. The difference between the maximum and minimum values of the

jue "C" détermine la valeur du déplacement axial du rotor 2.  jue "C" determines the value of the axial displacement of the rotor 2.

Pour assurer, dans le moyen auxiliaire 6, la valeur mini-  To ensure, in the auxiliary means 6, the minimum value

male du jeu "D" ( figure 6) entre la saillie annulaire 53 et le carter 1, on effectue l'usinage de cette saillie 53 en déplaçant le rotor 2 jusqu'à l'appui axial 12. Pour assurer la possibilité de l'usinage au cours de l'assemblage, la saillie annulaire 53 est réalisée avant son assemblage avec une surépaisseur sur sa face extrême. La valeur du jeu "D" est égale à la somme de la valeur minimale de ce jeu et de la valeur du déplacement axial du rotor 20 Pour obtenir, lors de l'assemblage, une valeur requise du serrage suivant les surfaces de contact 38, 39 de l'amortisseur 31 (figure 4), on effectue l'usinage de la surface extérieure 30   male of the clearance "D" (FIG. 6) between the annular projection 53 and the casing 1, the projection 53 is machined by moving the rotor 2 until the axial support 12. To ensure the possibility of machining during assembly, the annular projection 53 is produced before it is assembled with an extra thickness on its end face. The value of the clearance "D" is equal to the sum of the minimum value of this clearance and the value of the axial displacement of the rotor 20 To obtain, during assembly, a required value of the tightening according to the contact surfaces 38, 39 of the shock absorber 31 (FIG. 4), the external surface 30 is machined

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Avant son montage, la douille 30 possède une surépaisseur sur la surface extérieure nécessaire à l'usinage réalisé pendant  Before its assembly, the sleeve 30 has an additional thickness on the external surface necessary for the machining carried out during

son montage.its mounting.

Avant de mettre le propulseur-fusée à combustible liquide  Before switching on the liquid fuel rocket propellant

on remplit les enceintes de la pompe 3 ( figure 1) de l'hydro-  the chambers of pump 3 (figure 1) are filled with hydro-

gène. Actionné par la pression d'hydrogène reignant dans 1' enceinte de la pompe 3, le rotor 2 se déplace jusqu'à l'appui  uncomfortable. Activated by the hydrogen pressure reigning in the enclosure of the pump 3, the rotor 2 moves until it is pressed.

axial 11. En conséquence, la valeur minimale du jeu "C" ( fi-  axial 11. Consequently, the minimum value of the clearance "C" (fi-

gure 5) est assurée dans la moyen 5 et la valeur maximale du  gure 5) is ensured in medium 5 and the maximum value of

jeu "D" s'étabilit dans le moyen 6 ( figure 6).  clearance "D" settles in the means 6 (Figure 6).

Pendant le fonctionnement du propulseur, l'hydrogène arrive à l'entrée de la pompe 3 et passe ensuite à travers les roues à ailettes 14, 15, 16. Une portion d'hydrogène arrive depuis 1' enceinte 48 ( figure 5) située à la sortie de la roue à ailettes 16 à l'enceinte 40 en passant à travers la garniture d'étachéité  During the operation of the propellant, the hydrogen arrives at the inlet of the pump 3 and then passes through the impellers 14, 15, 16. A portion of hydrogen arrives from the enclosure 48 (FIG. 5) located the outlet of the impeller 16 to the enclosure 40 passing through the seal

49 et parvient ensuite à travers le jeu "C" dans l'enceinte '41.  49 and then reaches through play "C" in enclosure '41.

Pendant le fonctionnement du propulseur, la valeur du Jeu "C" varie en fonction de la position axiale du rotor 2. La pression dans l'enceinte 40 varie en fonction de la valeur du jeu "C" et par conséquent, la valeur de l'effort axial agissant sur la roue 2o0 à ailettes 16 du c8té de l'enceinte 40 varie elle aussi. A trivers les canaux 42, le jeu "A" et les canaux 44, l'hydrogène est évacué depuis l'enceinte 41 dans l'enceinte d'entrée 52 de la roue à ailettes 15. Les fuites d'hydrogè.ne arrivant dans 1' enceinte 45 à travers les garintures d'étanchéité 46, 47 de la roue à ailettes sont évacuées elles aussi dans l'enceinte d' entrée 52 à travers les canaux 43, 44 et le jeu "A"o Line portion d'hydrogène est évacuée depuis l'enceinte  During the operation of the thruster, the value of the clearance "C" varies as a function of the axial position of the rotor 2. The pressure in the enclosure 40 varies as a function of the value of the clearance "C" and consequently, the value of l 'axial force acting on the wheel 2o0 fins 16 of the c8té of the enclosure 40 also varies. Through channels 42, clearance "A" and channels 44, the hydrogen is evacuated from enclosure 41 into the inlet enclosure 52 of the impeller 15. The hydrogen leaks arriving in 1 enclosure 45 through the sealing rings 46, 47 of the impeller are also evacuated in the inlet enclosure 52 through the channels 43, 44 and the clearance "A" o Line portion of hydrogen is evacuated from the enclosure

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48 ( figure 6) située à la sortie de la roue à ailettes 16 à travers les canaux 57 vers l'enceinte de séparation 56. Les fuites d'hyrogène depuis l'enceinte de séparation 56 sont évacuées à travers la garniture d'étanchéité 50 vers l'enceinte 41 et à travers la garniture d'étanchéité et de séparation annulaire 54 vers l'enceinte 55 du moyen auxiliaire 6. Depuis l'enceinte 55, l'hydrogène parvient à travers le jeu "D" dans le jeu "D" dans l'enceinte située en aval du disque 17 de la  48 (FIG. 6) situated at the outlet of the impeller 16 through the channels 57 towards the separation enclosure 56. The leaks of hyrogen from the separation enclosure 56 are evacuated through the seal 50 towards the enclosure 41 and through the seal and annular separation 54 towards the enclosure 55 of the auxiliary means 6. From the enclosure 55, the hydrogen reaches through the clearance "D" in the clearance "D "in the enclosure located downstream of disc 17 of the

turbine 4.turbine 4.

A la mise en marche et pendant le fonctionnement du propul-  When the propulsion is started and during operation

i0 seur aux régimes principaux, les efforts axiaux qui agissent sur les disques 17, 18 de la turbine 4 dans la direction de la pompe 3 sont équilibrés par les efforts axiaux qui agissent sur les roues à ailettes 14, 15, 16 dans la direction de la turbine 4. Au moment du démarrage et lors d'ure variation du  i0 sor at main speeds, the axial forces which act on the discs 17, 18 of the turbine 4 in the direction of the pump 3 are balanced by the axial forces which act on the impeller 14, 15, 16 in the direction of the turbine 4. At the start-up and during a variation of the

régime de fonctionnement du propulseur, les efforts axiaux agis- sant sur les disques 17, 18 et sur les roues à ailettes 14, 15, 16 se  operating mode of the thruster, the axial forces acting on the discs 17, 18 and on the finned wheels 14, 15, 16

déséquilibrent et, en conséquence, le rotor 2 commence à se déplacer dans la direction axiale. Le déplacement du rotor 2 provoque la variation du jeu "C" ce qui aboutit à la variation 2o de la pression dans l'enceinte 40 et de l'effort axial, agissant du c8té de ladite enceinte 40 sur la roue à ailettes 16. Le déplacement du rotor s'interrompt après que l'augmentation de l'effort agissant sur la roue à ailettes 16 a équilibré l'effort axial qui a provoqué le déplacement du rotor 2. Pour 2 5 actionner le moyen 5, on utilise la différence des pressions créée par deux étages de la pompe 3 du fait que l'enceinte d'entrée  unbalance and, as a result, the rotor 2 begins to move in the axial direction. The displacement of the rotor 2 causes the variation of the clearance "C" which results in the variation 2o of the pressure in the enclosure 40 and of the axial force, acting on the side of said enclosure 40 on the impeller 16. The movement of the rotor is interrupted after the increase in the force acting on the impeller 16 has balanced the axial force which caused the movement of the rotor 2. For 2 5 actuate the means 5, the difference of the pressures created by two stages of pump 3 due to the fact that the inlet enclosure

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52 de la roue à ailettes 15 de la pompe sert de l'enceinte de basse pression. En conséquence, le moyen 5 équilibre de grands  52 of the impeller 15 of the pump serves as the low pressure enclosure. As a result, the middle 5 balances large

efforts axiaux agissant sur le rotor 2.  axial forces acting on the rotor 2.

Le démarrage du propulseur est réalisé à un excédent de puissance de la turbine 4 par rapport à la puissance de la pompe 3. En résultat, le rapport de la différence des pressions à la turbine 4 à la différence des pressions créée par la pompe augmente ce qui aboutit à un déséquilibrage notable des efforts  The propellant is started at an excess of power from the turbine 4 relative to the power of the pump 3. As a result, the ratio of the difference in pressures at the turbine 4 to the difference in pressures created by the pump increases this which results in a significant imbalance of efforts

axiaux agissant sur les disques 17, 18 et sur les roues à ail-  axial acting on the discs 17, 18 and on the winged wheels

lettes 14, 15, 16o En conséquence, un effort axial que le moyen ne peut pas équilibrer agit sur le rotor 2. C'est pourquoi,  lettes 14, 15, 16o Consequently, an axial force which the means cannot balance acts on the rotor 2. This is why,

lors du démarrage du propulseur, le rotor 2 continue à se dép-  when the thruster starts, the rotor 2 continues to depress

lacer vers la pompe 3 après que la capacité de décharge du moyen 5 a été totalement utilisée. A la suite du déplacement du  lace up to pump 3 after the discharge capacity of medium 5 has been fully used. Following the displacement of the

rotor 2 dans la direction de la pompe 3, le jeu "D" diminue.  rotor 2 in the direction of pump 3, the clearance "D" decreases.

i5 Lorsque le rotor 2 se trouve dans les positions dans leequelles le jeu "D" est supérieur sensiblement au jeu dans la gatinture  i5 When the rotor 2 is in the positions in which the clearance "D" is appreciably greater than the clearance in the belt

d'étanchéité 54, la pression dans l'enceinte 55 du moyen auxi-  sealing 54, the pressure in the enclosure 55 of the auxiliary means

liaire 6 ne varie pas lors du déplacement du rotor 2. Après que le jeu "D" a diminué jusqu'à la valeur inférieure à 0,3 mm, la pression dans l'enceinte 55 commence à crottre ce qui aboutit à une augmentation de l'effort sur le disque 17 agissant dans  liaire 6 does not vary during movement of the rotor 2. After the clearance "D" has decreased to the value less than 0.3 mm, the pressure in the enclosure 55 begins to increase, which results in an increase in the force on the disc 17 acting in

la direction inverse à la direction du déplacement du rotor 2.  the opposite direction to the direction of movement of the rotor 2.

Le déplacement du rotor 2 s'interrompt après que l 'augmentation de la pression dans l'enceinte 55 a équilibré l'effort axial  The movement of the rotor 2 is interrupted after the increase in pressure in the enclosure 55 has balanced the axial force

qui n'a pas été compensé par le moyen 5.  which has not been compensated by means 5.

Pendant le fonctionnement du propulseur aux régimes d'utili-  While the thruster is operating at operating speeds

sation, l'effort axial à la turbine 4 décroît, le rotor 2 se déplace dans la direction de la turbine 4 jusqu'à une posiiton équilibrée. En conséquence, le Jeu 'D". croit jusqu'à la valeur supérieure à 0,3 mm et la pression dans l'enceinte 55 ne dépend plus de la position du rotor 2. Après cela? dans le cas d'une variation du régime de fonctionnement du propulseuL le déséquilibrage résultant de cette variation des efforts axiaux dans la pompe 3 et dans la turbine 4 sera éliminé par le moyen 5o Il s'ensuit que le moyen auxiliaire 6 assure une décharge supplémentaire des efforts axiaux agissant au moment du démarrage du propulseur. Pour le fonctionnement du dispositif on utilise les fuites de liquides qui arrivent depuis l'enceinte de eéparation 56 et passant à travers la garniture d'étachéité de séparation 54. De ce fait, le moyen auxilaire 6 ne nécessite aucunes pertes supplémentaires de la puissance nécessaires à  sation, the axial force to the turbine 4 decreases, the rotor 2 moves in the direction of the turbine 4 to a balanced position. Consequently, the clearance 'D "increases to a value greater than 0.3 mm and the pressure in the enclosure 55 no longer depends on the position of the rotor 2. After that? In the case of a variation of the operating mode of the propellant the imbalance resulting from this variation of the axial forces in the pump 3 and in the turbine 4 will be eliminated by the means 5o It follows that the auxiliary means 6 ensures an additional discharge of the axial forces acting at the time of starting For the operation of the device, leaks of liquids are used which arrive from the separation enclosure 56 and pass through the separation sealing gasket 54. Therefore, the auxiliary means 6 does not require any additional losses of the power needed to

son fonctionnement.its operation.

Des charges radiales dynaminques sont engendrées à la suite d'un déséquilibre du rotor 2. Des charges radiales dynamiques élevées agissent sur le rotor 2 pendant le fonctionnement aux vitesses de rotation du rotor voisines des vitesses critiques 2o de rotation. La valeur de ces charges dépend des propriétés d' amortissement des appuis d'amortissement élastiqueS9, 10. Sous  Dynamic radial loads are generated as a result of an imbalance in the rotor 2. High dynamic radial loads act on the rotor 2 during operation at the rotational speeds of the rotor close to the critical rotational speeds 2o. The value of these loads depends on the damping properties of the elastic damping supports S9, 10. Under

l'action des charges radiales, l'arbre 13 se déplace conjointe-  the action of radial loads, the shaft 13 moves jointly-

ment avec les roulements 7, 8 et avec la douille 30 ( figure 4) dans la direction radiale. En conséquence, l'amortisseur 31 à 25. lames est serré dans la direction du déplacement en augmentant le serrage suivant les surfaces de contact 38, 39 dans la -21 - direction du déplacement et en diminuant le serrage dans la direction inverse0 Ainsi, l'amortissement efficace des charges  ment with the bearings 7, 8 and with the sleeve 30 (figure 4) in the radial direction. Consequently, the damper 31 to 25 blades is tightened in the direction of movement by increasing the tightening along the contact surfaces 38, 39 in the -21 - direction of movement and decreasing the tightening in the opposite direction. effective amortization of charges

dynamiques est réalisé dans ce cas grâce aux forces de frotte-  dynamic is achieved in this case thanks to the forces of friction

ment entre ses lames.between its blades.

Sous l'action d'une charge dynamique engendrée par un déséquilibre, le rotor 2 roule sur l'amortisseur 31 dans le sens circonférentiel alors que l'arrgtoir 35 supprime le déplacement  Under the action of a dynamic load generated by an imbalance, the rotor 2 rolls on the damper 31 in the circumferential direction while the retainer 35 suppresses the displacement

des lames dans le sens circonférentiel de l'amortisseur. 31.  blades in the circumferential direction of the shock absorber. 31.

La charge dynamique et le moment de frottement dans les roulements  Dynamic load and moment of friction in bearings

à billes 7, 8 créentdans la douille 30, un couple qui contri-  with balls 7, 8 create in the socket 30, a torque which contributes

buent à sa rotation. Les arrêtoirs 36 empêchent la douille 30  drank at its rotation. The retainers 36 prevent the socket 30

de tourner. Grâce à ce que les arrêtoirs 36 sont disposés régu-  to turn. Owing to the fact that the retainers 36 are arranged regularly

lièrement sur la bride 33, les efforts agissant sur ceux-ci sont indentiques ce qui supprime le déplacement de la douille sous l'action des efforts agissant sur les arrgtoirs 36.t permet de conserver de hautes propriétés d'amortissement de l'  lier on the flange 33, the forces acting on them are identical which eliminates the displacement of the sleeve under the action of forces acting on the retainers 36.t allows to maintain high damping properties of the

amortisseur 31.shock absorber 31.

Pendant le fonctionnement du propulseur, les efforts'radiaux  During thruster operation, the radial forces

peuvent agir sur les appuià 9, 10 pendant une brève durée et.  can act on the supports at 9, 10 for a short time and.

provoquer un déplacement radial du rotor 2 qui est supérieur aux 2o0 jeux dans les garnitures d'étanchéité de la pompe 3 et de la turbine 4o Dans ce cas, le risque de l'usure des garnitures d' étanchéité et, par conséquent, la baisse des caractéristiques de la pompe 3 et de la turbine 4 sont supprimés du fait que les déplacements radiaux du rotor 2 sont limités par le jeu  cause a radial displacement of the rotor 2 which is greater than 2o0 clearances in the seals of the pump 3 and of the turbine 4o In this case, the risk of wear of the seals and, consequently, the decrease characteristics of the pump 3 and of the turbine 4 are removed because the radial displacements of the rotor 2 are limited by the play

"B" entre la bride 32 de la douille 30 et le corps 34.  "B" between the flange 32 of the sleeve 30 and the body 34.

La faible rigidité des lames de l'amortisseur 31 assure  The low rigidity of the damper blades 31 ensures

pendant l'assemblage et pendant le fonctionnement, la compensa-  during assembly and during operation, the compensation

- 22 -- 22 -

tion des déplacements mutuels des appuis 9, 10.sous l'action de petite efforts agissant sur les roulements 7, 8o Grace à la réduction des déplacements de l'arbre 13 dans les appuis 9, 10 qu'on a obtenue à l'aide d'une haute capacité d'amortissement de l'amortisseur 31 et par le jeu qui limite les déplacements radiaux des appuis 9, 10, les valeurs des jeux dans les garnitures d'étanchéité de la pompe 3 et de la turbine 4 sont réduites ce qui assure de hautes performances économiques de la pompe 3 et de la turbine 4o -23-  tion of the mutual displacements of the supports 9, 10. under the action of small forces acting on the bearings 7, 8o Thanks to the reduction in the displacements of the shaft 13 in the supports 9, 10 which have been obtained using of a high damping capacity of the damper 31 and by the play which limits the radial displacements of the supports 9, 10, the values of the plays in the seals of the pump 3 and of the turbine 4 are reduced this which ensures high economic performance for pump 3 and turbine 4o -23-

Claims (2)

REVENDICATIONS 1.- Groupe turbopompe, comportant un carter (1) et un rotor (2) qui forment une pompe multiétagée (3) et une turbine (4) avec des roues à ailettes (14, 15, 16) et des disques (17, 18), montés sur un arbre (13) du rotor (2), un moyen (5) de décharge axiale automatique du rotor (2) constitué par deux enceintes (40, 41), formées par la roue à ailettes (16) du dernier étage de la pompe (3) et par le carter (1), et par des canaux (42, 44) réalisés dans le rotor (2) et mettant en communication l'une desdites enceintes (41) avec une 0io enceinte de basse pression, l'autre enceinte (40) dudit moyen (5) étant reliée à une enceinte (48) située à la sortie de la roue à ailettes (16) du dernier étage de la pompe (3), et une garniture d'étanchéité et de séparation annulaire (54), disposée entre la pompe (3) et la turbine (4), les roues à ailettes (14, 15, 16) étant munies de surfaces d'appui et le rotor (2) étant monté dans le carter (1) de façon qu'il puisse se déplacer axialement sur des roulements (7, 8) par l'intermédiaire d'appuis d'amortissement élastiques (9, ) qui comportent, chacun, une douille (30) avec un amortisseur (31) monté sur celle-ci, caractérisé par le fait que l'on a prévu sur la douille (30) de chaque appui d'amortissement élastique (9, 10), de deux côtés des faces extrêmes de l'amortisseur (31), des brides (32, 33), qui forment conjointement avec le carter (1), un jeu radial (B) et par le fait que la douille (30) et l'amortisseur (31) sont munis d'arrêtoirs (35, 36) destinés à les  1.- Turbopump unit, comprising a casing (1) and a rotor (2) which form a multi-stage pump (3) and a turbine (4) with impellers (14, 15, 16) and discs (17, 18), mounted on a shaft (13) of the rotor (2), a means (5) of automatic axial discharge of the rotor (2) constituted by two chambers (40, 41), formed by the impeller (16) of the last stage of the pump (3) and by the casing (1), and by channels (42, 44) produced in the rotor (2) and putting one of said speakers (41) into communication with a 0io bass speaker pressure, the other enclosure (40) of said means (5) being connected to an enclosure (48) situated at the outlet of the impeller (16) of the last stage of the pump (3), and a seal and of annular separation (54), disposed between the pump (3) and the turbine (4), the impellers (14, 15, 16) being provided with bearing surfaces and the rotor (2) being mounted in the casing (1) so that it can move r axially on bearings (7, 8) by means of elastic damping supports (9,) which each comprise a bushing (30) with a damper (31) mounted thereon, characterized by fact that there is provided on the sleeve (30) of each elastic damping support (9, 10), on two sides of the end faces of the damper (31), flanges (32, 33), which form together with the casing (1), a radial clearance (B) and by the fact that the bush (30) and the shock absorber (31) are provided with retainers (35, 36) intended for them immobiliser séparément.immobilize separately. 25.2.- Groupe turbopompe selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les arrêtoirs (36) de la douille (30) soient disposés régulièrement suivant la  25.2.- Turbopump unit according to claim 1, characterized in that the retainers (36) of the sleeve (30) are regularly arranged according to the circonférence de l'une des brides (33).  circumference of one of the flanges (33).
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