CS218265B1 - Zařízení k dynamickému vyvážení stroje - Google Patents

Abstract

Vynález se týká oboru čerpadel a řeší vyvážení dynamických sil jednovřetenových čeirpadel. Podstatou vynálezu je, že alespoň na jednom konci rotoru čerpadla je uložen rezonanční prvek.

Description

Vynález se týká zařízení k dynamickému vyvážení stroje, zejména jednovřetenového čerpadla.

Rotory jednoVřetenových čerpadel jsou na jednom ze svých konců zakončeny hlavicí, v níž je umístěn kardanův kloub nebo jiné spojení hlavice a tyče, spojující rotor čerpadla s elektromotorem. Hlavice rotoru je vzhledem k rotoru čerpadla poměrně velmi hmotná. Při práci rotoru vykonává vzhledem ke statoru pohyb složený ze dvou rotačních pohybů. První je rotací kolem Vlastní osy, rovnoběžné s osou statoru a s úhlovou rychlostí rovnou úhlové rychlosti otáčení rotoru elektromotoru. Druhý je procesní a je dán rotací osy hlavice kolem osy statoru s úhlovou rychlostí opět rovnou úhlové rychlosti rotace rotoru elektromotoru, ale opačného smyslu. Při precesním pohybu hlavice vzniká významná odstředivá síla, zatěžující rotor a stator Čerpadla. Tato síla vyvolává na rotoru čerpadla střídavé ohybové zatížení vedoucí k únavovým lomům rotoru. Stator je touto silou rozkmitáván tak intenzívně, že únavové lomy se objevují i v místě spojení statoiru Čerpadla s potrubím. Odstranění kmitání řeší například SU-AO 512 308, kde je rotor stroje opatřen na koncích čepy s otočně uloženým protizávažím, přičemž protizávaží jsou vedena ve statoru pomocí ložisek. Nevýhodou tohoto řešení je ta skutečnost, že v případě vost vzhledem k tomu, že ložisko je za provozu vystaveno působení pracovní kapaliny. Dále je známo řešení, kde alespoň na jednom konci rotoru je uložen vztlakový kroužek o nižší měrné hmotnosti než je měrná hmotnost pracovní kapaliny. Nevýhodou u tohoto řešení je ta okolnost, že v případě ztráty těsnosti vnikne do vztlakového kroužku pracovní kapalina, čímž se nejen zruší Vytvažující účinek,'ale-navíc se podstatně zvýší namáhání rotoru. To může mít za následek, pokud nedojde k včasnému odstavení čerpadla, jeho havárii.

Výše uvedené nevýhody odstraňuje v podstatě vynález, kterým je zařízení k dynamickému vyvážení stroje, zejména jednovretenového čerpadla, kde rotor čerpadla je na koncích opatřen čepy, a jeho podstata spočívá v tom, že alespoň jeden čep rotoru je opatřen rezonančním prvkem.

Další podstatou vynálezu je, že rezonanční prvek je na čepu rotoru uložen otočně.

Další podstatou vynálezu je, že rezonanční prvek je tvořen pružným mezíc]snem a hmotným prstencem.

Další podstatou vynálezu je, že čep rotoru je opatřen pojišťovacím kroužkem pro zajištění rezonančního prvku proti posunutí.

Další podstatou vynálezu je, že mezi čep rotoru a rezonanční prvek je vloženo kluzné pouzdro.

Konečně je podstatou vynálezu, že výslednice odstředivých sil nevyvážených hmot prochází těžištěm rezonančního prvku.

Vyšší účinek vynálezu se projevuje zvý218265 šením spolehlivosti a životnosti zařízení k

dynamiekému vyvážení jednovřetenoVých čerpadel.

Příklad konkrétního provedení vynálezu je schematicky znázorněn na připojeném výkrese, kde obr. 1 představuje podélný řez zařízením, umístěným na čepu hnací hlavice jednovřetenového čerpadla a na obr. 2 je příčný řez A—A zařízením z obr. 1.

Podle vynálezu sestává čerpadlo 1 ze statoru 2 s pryžovou vložkou 3, ve které je uložen rotor 4. Na konci je rotor 4 opatřen hnací hlavicí 5, v níž je uložen neznázorněný hnací kloub, spojený hnací tyčí 6 s neznázorněným pohonem. Vnější povrch hnací hlavice 5 má tvar válcového čepu 7, souosého s rotorem 4. Na čepu 7 je otočně uložen rezonanční prvek 8, sestávající z pružného mezičlenu 9 a hmotného prstence 10. V klidovém stavu těžiště rezonančního prvku 8 leží na ose rotoru 4. Mezi čep 7 a rezonanční prvek 8 je vloženo kluzné pouzdro 11. Dále je čep 7 opatřen pojišťovacím kroužkem 12 pro zajištění rezonančního prvku 8 proti posunutí. V případě, že není z konstrukčních důvodů možné dynamické účinky rotujících hmot vyvážit jediným rezonančním prvkem 8, lze zbývající síly a momenty vyvážit dalším rezonančním prvkem 8, umístěným například na opačném neznázorněném konci rotoru 4.

Po dosažení provozních otáček čerpadla 1 působí na hnací hlavici 5 rotoru 4 odstředivá síla od procesního pohybu, určená hmotností hnací hlavice 5, velikostí provozních otáček a vyosením těžiště hnací hlavice 5 vzhledem k ose statoru 2. PreceSní pohyb hnací hlavice 5 je jednoznačně určen kinematickými vazbami mezi rotorem 4 á statorem 2 čerpadla 1. Pohyb hnací hlavice 5 má dále za následek vybuzení dynamické soustavy rezonančního prvku 8, tvořené pružným mezičlenem 9 a hmotným prstencem 10. V důsledku tohoto vybuzení dojde k relativnímu posunu těžiště hmotného prstence 10 vzhledem k ose rotoru 4 čerpadla 1. Relativní posuv těžiště hmotného· prstence 10 má při konstantní úhlové rychlosti procesního pohybu hnací hlavice 5 statický charakter. To znamená, že vzhledem ke statoru 2 koná hmotný prstenec 10 rovněž procesní pohyb o stejné úhlové rychlosti jako hnací hlavice 5 rotoru 4, však s fázovým Zpožděním. Při vybuzení popsaného posuvu hmotného prstence 10 vzhledem k hnací hlavici 5 rotoru 4 dojde k elastické deformaci pružného mezičlenu 9. Této deformaci odpovídající síly jsou v rovnováze s výslednými setrvačnými silami, působícími na hmotný prstenec 10 a S reakcí v uložení kluzného pouzdra 11 na hnací hlavici 5. Volbou hmotnosti hmotného prstence 10 a tuhosti pružného mezičlenu 9 při známých provozních otáčkách rotoru 4 čerpadla 1 lze měnit fázový úhel mezi rotujícím vektorem odstředivé síly působící na hnací hlavici 5 při jejím precesním pohybu a vektorem síly

8 2 6 5 reakce v uložení kluzného pouzdra 11 působící na hnací hlavici 5. Dále lze tímto postupem měnit i velikost reakce v uložení kluzného pouzdra 11 na hnací hlavici 5 rotoru 4.

Tak je možno kombinací volby hmoty hmotného prstence 10 a tuhosti prpžného mezičlenu 9 dosáhnout úplné eliminace odstředivé síly hnací hlavice 5. Mimo to lze zvýšením reakce nad hodnotu odstředivé síly hnací hlavice 5 vyvážit i zbylé odstředivé síly, působící na rotor 4 a stator 2 čerpadla 1 a rotující se stejnou úhlovou rychlostí jaiko je úhlová rychlost procesního pohybu hnací hlavice 5 rotoru 4. Čerpadlo 1 však lze dokonale vyvážit jen tehdy, jestliže působiště reakce hmotného prstence 10, které je totožné s těžištěm rezonančního prvku 8, je zároveň shodné s působištěm výslednice odstředivých sil všech rotujících nevyvážených hmot čerpadla 1. Pokud tomu tak není, lze vyvážit Zbylý moment odstředivých sil, působící na stator 2 čerpadla 1 pomocí dalšího rezonančního prvku 8, umístěného na opačném,, neznázorněném konci rotoru 4.

Claims (6)

1. Zařízení k dynamickému vyvážení

Stroje, zejména jednovřetenového čerpadla, kde rotor čerpadla je* na koncích opatřen čepy, vyznačující se tím, že alespoň jeden čep (7) rotoru (4) je opatřen rezonančním prvkem (8). ,

2. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že rezonanční prvek (8) je na čepu (7) rotoru (4) uložen otočně.

3. Zařízení podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že rezonanční prvek (8) je tvořen pružným mezičlenem (9) a hmotným prstencem (10).

VYNÁLEZU

4. Zařízení podle bodů 1 až 3, vyznačující se tím, že čep (7) rotoru (4) je opatřen pojišťovacím kroužkem (12) pro zajištění rezonančního prvku (8) proti posunutí.

5. Zařízení podle bodů 1 až 4, vyznačující se tím, že melzi čep (7) rotoru (4) a rezonanční prvek (8) je vloženo kluzné pouzdro (11).

6. Zařízení podle bodů 1 až 4, kde rotor čerpadla je opatřen pouze jedním vztlakovým kroužkem, vyznačující se tím, že výslednice odstředivých sil nevyvážených hmot prochází těžištěm rezonančního prvku (8j.