RU2292535C1

RU2292535C1 - Device for automatic and repeated balancing of rotors

Info

Publication number: RU2292535C1
Application number: RU2005133560/28A
Authority: RU
Inventors: Виктор Михайлович Козин (RU); Виктор Михайлович Козин; Евгений Витальевич Баранов (RU); Евгений Витальевич Баранов; Петр Викторович Фролов (RU); Петр Викторович Фролов
Original assignee: Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН
Priority date: 2005-10-31
Filing date: 2005-10-31
Publication date: 2007-01-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention can be used for automatic and repeated balancing of rotors of machines and mechanisms. Proposed device has balancing chamber installed on rotor and partially filled with low-melting substance. Walls of chamber can catch light energy, convert it into thermal energy and transmit to low-melting substance which melts and, at rotation of rotor at supercritical speed, accumulates at side opposite to unbalance, thus balancing the rotor.

EFFECT: improved efficiency of rotor balancing.

11 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для автоматического и многократного уравновешивания роторов машин и механизмов.The invention relates to the field of mechanical engineering and can be used for automatic and multiple balancing of rotors of machines and mechanisms.

Известно решение для автоматической балансировки роторов (RU 2241215, кл. 7 G 01 М 1/32), где в качестве компенсирующих масс используются легкоплавкие вещества, способные неоднократно изменять свое агрегатное состояние в зависимости от температуры и находящиеся в закрытой цилиндрической камере и частично ее заполняющие. Тепло для разогревания легкоплавкого вещества производит теплопроизводящий элемент, состоящий из короткозамкнутой обмотки и магнита, возбуждающего в обмотке электродвижущую силу при дисбалансе ротора. При этом магнит расположен в немагнитном кожухе с зазором и жестко связан со статором, а балансировочная камера и находящийся внутри нее кожух закреплены на статоре при помощи гибких резиновых колец с возможностью перемещения магнита.A solution is known for automatic balancing of rotors (RU 2241215, class 7 G 01 M 1/32), where fusible substances are used as compensating masses that can repeatedly change their state of aggregation depending on temperature and are located in a closed cylindrical chamber and partially fill it . Heat for heating a fusible substance is produced by a heat-producing element consisting of a short-circuited winding and a magnet, which excites electromotive force in the winding when the rotor is unbalanced. In this case, the magnet is located in the non-magnetic casing with a gap and is rigidly connected to the stator, and the balancing chamber and the casing inside it are fixed to the stator using flexible rubber rings with the possibility of moving the magnet.

Недостатком решения является сложность устройства.The disadvantage of this solution is the complexity of the device.

Сущность изобретения заключается в разработке более простого устройства для осуществления балансировки роторов.The invention consists in the development of a simpler device for balancing rotors.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении процесса эффективности балансировки роторов.The technical result obtained by carrying out the invention is to improve the process of balancing rotors efficiency.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.The essential features characterizing the invention.

Ограничительные признаки: устройство для автоматической и многократной балансировки роторов, содержащее устанавливаемую на ротор балансировочную камеру, частично заполненную отвердевающим материалом, в качестве которого используют легкоплавкое вещество, обладающее способностью расплавляться и отвердевать при подводе и отводе теплоты.Limiting signs: a device for automatic and multiple balancing of rotors, containing a balancing chamber mounted on the rotor, partially filled with hardening material, which is used as a low-melting substance, which has the ability to melt and solidify when heat is introduced and removed.

Отличительные признаки: внешняя часть балансировочной камеры выполнена из материала, обладающего светопоглощающей способностью и теплопроводностью, при этом боковые стенки балансировочной камеры состоят из внешнего слоя, обладающего прозрачностью для световых волн и имеющего низкий коэффициент теплопроводности, следующего слоя из материала с максимальным коэффициентом поглощения света, и внутреннего слоя, обладающего высоким коэффициентом теплопроводности, подвод тепла осуществляется устройством, излучающим свет, а отвод за счет естественного отвода энергии.Distinctive features: the outer part of the balancing chamber is made of material with light-absorbing ability and thermal conductivity, while the side walls of the balancing chamber consist of an outer layer that is transparent to light waves and has a low thermal conductivity, the next layer of material with a maximum light absorption coefficient, and the inner layer, which has a high coefficient of thermal conductivity, heat is supplied by a device that emits light, and removal due to natural energy dissipation.

Общеизвестно, что при вращении неуравновешенного ротора на закритической скорости свободные массы, обладающие несколькими степенями свободы и находящиеся в роторе, стремятся занять положение, противоположное дисбалансу.It is well known that when an unbalanced rotor rotates at a supercritical speed, free masses with several degrees of freedom and located in the rotor tend to occupy the position opposite to the imbalance.

Изобретение осуществляется следующим образом.The invention is as follows.

Балансировочная камера цилиндрической формы установлена на роторе. Она частично заполнена легкоплавким веществом, в качестве которого может быть использовано любое вещество, способное расплавляться и принимать жидкое состояние при подводе теплоты и отвердевать при ее отводе. Внешняя часть балансировочной камеры выполнена из материала, обладающего светопоглощающей способностью и теплопроводностью. В качестве источника световых лучей используют излучатель, способный генерировать световые лучи и направлять их на балансировочную камеру. В составе конструкции имеется датчик вибрации опор, который управляет работой излучателя.A cylindrical balancing chamber is mounted on the rotor. It is partially filled with a fusible substance, which can be used any substance that can melt and assume a liquid state when heat is supplied and harden when it is removed. The outer part of the balancing chamber is made of a material with light-absorbing ability and thermal conductivity. An emitter capable of generating light rays and directing them to a balancing chamber is used as a source of light rays. The structure of the design has a vibration sensor supports, which controls the operation of the emitter.

При вращении ротора на закритической скорости вибрация ротора передается на его опоры и датчик снимает уровень вибрации. При ее недопустимом уровне этот сигнал передается на командное устройство, которое, в свою очередь, включает излучатель. На внешнюю сторону балансировочной камеры поступают световые лучи, которые посредством светопоглощающей поверхности балансировочной камеры преобразуются в тепловую энергию. Стенки балансировочной камеры имеют составную конструкцию для передачи подавляющей части тепловой энергии вовнутрь к легкоплавкому веществу. Под действием тепла легкоплавкое вещество начинает расплавляться и меняет свое агрегатное состояние с твердого на жидкое. Под действием центробежных сил на закритических оборотах вращения ротора массы в качестве легкоплавкого вещества начинают переходить на более «легкую» сторону ротора и таким образом балансируют ротор. При вращении сбалансированного ротора уровень вибрации опор резко снижается и командное устройство отключает излучатель. Затем в процессе вращения легкоплавкое вещество отвердевает в результате естественного теплоотвода энергии и ротор фиксируется в сбалансированном состоянии. При возникновении по разным причинам повторного дисбаланса устройство автоматически балансирует ротор по описанной выше схеме.When the rotor rotates at supercritical speed, the rotor vibration is transmitted to its bearings and the sensor removes the vibration level. With its unacceptable level, this signal is transmitted to the command device, which, in turn, turns on the emitter. Light rays enter the external side of the balancing chamber, which are converted into thermal energy by means of the light-absorbing surface of the balancing chamber. The walls of the balancing chamber have a composite structure for transferring the vast majority of the thermal energy inward to the low-melting substance. Under the influence of heat, the fusible substance begins to melt and changes its state of aggregation from solid to liquid. Under the action of centrifugal forces at supercritical revolutions of rotation of the rotor, the masses as a fusible substance begin to move to the “lighter” side of the rotor and thus balance the rotor. When the balanced rotor rotates, the vibration level of the supports decreases sharply and the command device turns off the emitter. Then, in the process of rotation, the fusible substance solidifies as a result of natural heat removal of energy and the rotor is fixed in a balanced state. If, for various reasons, a re-imbalance occurs, the device automatically balances the rotor according to the scheme described above.

Изобретение поясняется чертежом, где показано сечение ротора по его оси симметрии. На роторе 1 установлена балансировочная камера 2, частично заполненная легкоплавким веществом 3. Боковые стенки балансировочной камеры имеют трехслойную конструкцию. Внешний слой 4 выполнен из материала, обладающего прозрачностью для световых волн и имеющего низкий коэффициент теплопроводимости, следующий слой 5 выполнен из материала с максимальным коэффициентом поглощения света, внутренний слой 6 выполнен из материала с высоким коэффициентом теплопроводности. Для контроля уровня колебаний на опоре расположен датчик вибрации 7, который соединен с командным устройством 8, запрограммированным на включение излучателя света 9 при недопустимой вибрации и выключение его при соответственно низкой вибрации.The invention is illustrated by the drawing, which shows the cross section of the rotor along its axis of symmetry. A balancing chamber 2 is installed on the rotor 1, partially filled with fusible substance 3. The side walls of the balancing chamber have a three-layer structure. The outer layer 4 is made of a material having transparency for light waves and having a low coefficient of thermal conductivity, the next layer 5 is made of a material with a maximum coefficient of light absorption, the inner layer 6 is made of a material with a high coefficient of thermal conductivity. To control the level of vibrations, a vibration sensor 7 is located on the support, which is connected to the command device 8, programmed to turn on the light emitter 9 with unacceptable vibration and turn it off with correspondingly low vibration.

Claims

A device for automatic and multiple balancing of rotors, comprising a balancing chamber mounted on the rotor, partially filled with a hardening material, which is used as a low-melting substance, which has the ability to melt and solidify upon supply and removal of heat, characterized in that the outer part of the balancing chamber is made of material, possessing light-absorbing ability and thermal conductivity, while the side walls of the balancing chamber consist of an outer layer, transparency for light waves and having a low coefficient of thermal conductivity, the next layer of material with a maximum absorption coefficient of light and an inner layer having a high coefficient of thermal conductivity, and to control vibrations on the support is a vibration sensor that is connected to a command device programmed to turn on the light emitter , heat is supplied by a device that emits light, and heat is removed through natural energy removal.