¿Cuáles son las opciones de materiales para la carcasa y los impulsores de las bombas LOx?

En el motor principal del transbordador espacial se utilizó una "superaleación" de níquel llamada INCONEL 718 .

Turbobomba de oxidante de alta presión: la función de la turbobomba de oxidante de alta presión (HPOTP) es proporcionar un flujo de oxígeno líquido de gran volumen y alta presión al inyector principal y a los inyectores del prequemador suficiente para garantizar una inyección positiva de oxidante en todos los niveles de empuje (Figura 8). La HPOTP es una bomba centrífuga que consta de un impulsor principal de doble entrada y un impulsor de refuerzo de una sola entrada más pequeño en un eje de transmisión común y desarrolla 16,4 x 7 10 W a 29 000 rpm. La bomba oxidante de baja presión suministra oxígeno líquido al impulsor principal HPOTP a aproximadamente 2,9 MPa. El impulsor principal aumenta esta presión a casi 35 MPa y la mayor parte de este flujo se dirige al inyector del MCC. Una pequeña porción de este flujo de oxígeno líquido se desvía al impulsor de refuerzo que aumenta la presión a aproximadamente 55 MPa para alimentar los prebumers.El impulsor principal se mecaniza a partir de una aleación 718 forjada con troquel cerrado y el impulsor impulsor es una fundición de precisión de aleación 718. La carcasa de la bomba, también de aleación 718, es un conjunto soldado complejo compuesto de piezas fundidas, forjadas y láminas conformadas. Todos los componentes están tratados con solución y envejecidos después de la soldadura. La aleación 718 fue seleccionada por su alta resistencia, compatibilidad con oxígeno líquido y buena tenacidad a la temperatura de funcionamiento de -179 °C.

El oxígeno líquido no es corrosivo en el sentido tradicional. No hay ataque electroquímico.

Puede hacer que muchos materiales sean mucho más fáciles de encender. Para que ocurra un incendio o una explosión, deben estar presentes las tres partes del triángulo de fuego. El oxígeno es uno, el combustible es otro (metales, plásticos, propulsores reales) y una fuente de ignición es la tercera.

Una fuente de ignición puede ser la fuente tradicional, como una chispa, el calor directo o el impacto de una partícula (residuos que golpean una pieza de metal o plástico e imparten suficiente energía para provocar la ignición), compresión adiabática (el propio oxígeno se ralentiza rápidamente al cerrar una válvula, girar una esquina), u otros.

Todos los metales y plásticos se quemarán hasta cierto punto dependiendo de la presión, la temperatura y la composición química. Los materiales pueden ser perfectamente aceptables en algunas condiciones y completamente inutilizables en otras. Cuanto mayor sea la presión/temperatura, más probable es que ocurra un evento de ignición.

En general, los materiales fabricados con cobre son los mejores, pero tienden a ser de menor resistencia y no toleran las altas temperaturas. Estos incluyen latón, cobre, monel, hardmet. Sin embargo, incluso estos se quemarán en ciertas condiciones, pero debido a la alta conductividad térmica pueden enfriarse rápidamente. Tampoco se vuelven quebradizos en temperaturas frías. Muchos de estos no se quemarán hasta que las presiones estén cerca de 10000 psi.

Las aleaciones a base de níquel son el siguiente material probable que se utilice, si se utilizan materiales disponibles en el mercado. Son de alta resistencia, pero pueden quemarse fácilmente a más de 800 psi. A veces se usan recubrimientos para ayudar con la ignición, pero Inconel 718, Inconel 625 y otros pueden encenderse a presiones inferiores a 1000 psi.

Nunca se utiliza acero al carbono, ya que se enciende fácilmente y se vuelve quebradizo a estas temperaturas.

Los materiales como el titanio pueden encenderse incluso a temperatura ambiente y no se utilizan.

El material como el aluminio en bruto también puede encenderse a bajas presiones, 25 psi. Pero agregue anodización y el aluminio se usa a menudo en el lado de succión de baja presión de la bomba.

En el lado de descarga de alta presión, el aluminio no se usa normalmente ya que el riesgo es un problema demasiado grande.

Muchas empresas de cohetes desarrollan aleaciones personalizadas para hacer frente a los problemas.

Como todas las cosas en ingeniería, no hay un solo material que funcione, todo depende de la configuración.