RU2543676C1

RU2543676C1 - Vibration exciter

Info

Publication number: RU2543676C1
Application number: RU2013146174/28A
Authority: RU
Inventors: Евгений Юрьевич Корепанов
Original assignee: Евгений Юрьевич Корепанов
Priority date: 2013-10-16
Filing date: 2013-10-16
Publication date: 2015-03-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: vibration exciter contains casing (1) with discharge channel (23). Inside the casing (1) a shaft (8) is installed with first and second supply channels (11, 15) and central channel (12), and a rotor (3) and a breaker (7). Tangential nozzles (10) of the breaker (7) and tangential nozzles of the rotor (3) are connected with the central channel (12) of the shaft (8). Axial nozzles (5) of the rotor (3) interact with jumpers of the breaker (7). The second supply channel (15) is connected with axial nozzles (5) of the rotor (3) via the through channels (16) of the shaft (8), through channels (17) of the rotor (3) and ring cavity (18) created between them.

EFFECT: possibility of independent adjustment of oscillations frequency and amplitude, assurance of work stability under low frequencies.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в строительной, химической и других отраслях промышленности.The invention relates to vibration technology and can be used in the construction, chemical and other industries.

Известны вибровозбудители, содержащие корпус с каналами подвода и отвода рабочей жидкости и установленный в нем вал. На валу соосно размещены прерыватель с перемычками и ротор с тангенциальными и осевыми соплами, обращенными к прерывателю. В роторе выполнены дополнительные осевые сопла, а в прерывателе дополнительные перемычки, что позволяет получить полигармонические колебания (см. А.С. №1428478, МПК B06B 1/18, 07.10. 1988 г.).Known vibration exciters containing a housing with channels for supplying and discharging a working fluid and a shaft installed therein. A chopper with jumpers and a rotor with tangential and axial nozzles facing the chopper are coaxially placed on the shaft. Additional axial nozzles are made in the rotor, and additional jumpers are made in the breaker, which makes it possible to obtain polyharmonic oscillations (see AS No. 1428478, IPC B06B 1/18, October 7, 1988).

Конструкция данного вибровозбудителя не предусматривает его использование с независимым варьированием амплитуды и частоты колебаний.The design of this vibration exciter does not provide for its use with independent variation of the amplitude and frequency of oscillations.

Известен также вибровозбудитель, содержащий корпус с подводящим и отводящим каналами и установленный в нем вал с центральным каналом. На валу соосно размещены прерыватель с перемычками и ротор, при этом последние снабженными тангенциальными соплами встречного направления. Тангенциальные сопла ротора и прерывателя сообщаются с центральным каналом вала, а осевые сопла ротора обращены к прерывателю.A vibration exciter is also known, comprising a housing with inlet and outlet channels and a shaft mounted therein with a central channel. A chopper with jumpers and a rotor are coaxially placed on the shaft, with the latter equipped with tangential nozzles of the opposite direction. The tangential nozzles of the rotor and chopper communicate with the central channel of the shaft, and the axial nozzles of the rotor are facing the chopper.

Обнаружено, что при малых частотах до (4-8) Гц данный вибровозбудитель ведет себя нестабильно. Причина заключается в том, что число оборотов ротора и прерывателя, а соответственно и число взаимодействий осевых сопел с перемычками прерывателя (число колебаний) являются функцией давления рабочей жидкости, поступающей на вибровозбудитель. При частотах (4-8) Гц давление низкое, и это приводит к тому, что при выходе осевых сопел ротора из взаимодействия с перемычками прерывателя давление на входе в вибровозбудитель падает, а это, в свою очередь, отражается на изменении (уменьшении) реакции реактивной струи тангенциальных сопел ротора и прерывателя, а следовательно, и крутящего момента образуемого ими. В результате ротор и прерыватель замедляют свое вращение. Когда осевые сопла ротора вновь взаимодействуют с перемычками прерывателя, давление на входе в вибровозбудитель возрастает и ротор и прерыватель ускоряются. Проявляется этот эффект и при пуске вибровозбудителя. Если осевые сопла ротора не находятся во взаимодействии с перемычками прерывателя, пуск вибровозбудителя затруднен. При частотах более (10-12) Гц данный эффект не наблюдается и вибровозбудитель ведет себя стабильно (см. А.С. №1498560, МПК B06B 1/18, 07.08. 1989 г.).It was found that at low frequencies up to (4-8) Hz, this vibration exciter behaves unstably. The reason is that the number of revolutions of the rotor and the chopper, and accordingly the number of interactions of the axial nozzles with the jumpers of the chopper (number of oscillations) are a function of the pressure of the working fluid supplied to the vibration exciter. At frequencies (4-8) Hz, the pressure is low, and this leads to the fact that when the axial nozzles of the rotor come out of interaction with the interrupter jumpers, the pressure at the inlet of the vibration exciter drops, and this, in turn, affects the change (decrease) in the reaction of the reactive the jets of the tangential nozzles of the rotor and chopper, and hence the torque generated by them. As a result, the rotor and chopper slow down their rotation. When the axial nozzles of the rotor again interact with the jumpers of the chopper, the pressure at the inlet of the exciter increases and the rotor and chopper are accelerated. This effect manifests itself when starting the vibration exciter. If the axial nozzles of the rotor are not in interaction with the jumpers of the chopper, the start of the vibration exciter is difficult. At frequencies above (10-12) Hz, this effect is not observed and the vibration exciter behaves stably (see AS No. 1498560, IPC B06B 1/18, 07.08. 1989).

Недостатком данного вибровозбудителя является нестабильность его работы при низких частотах и невозможность независимого варьирования частотой и амплитудой колебаний.The disadvantage of this vibration exciter is the instability of its operation at low frequencies and the inability to independently vary the frequency and amplitude of the oscillations.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей вибровозбудителя путем независимого регулирования частоты и амплитуды колебаний, а также обеспечение стабильности его работы при малых частотах.The objective of the invention is to expand the technological capabilities of the vibration exciter by independently controlling the frequency and amplitude of the oscillations, as well as ensuring the stability of its operation at low frequencies.

Это достигается тем, что в отличие от известного технического решения вал снабжен вторым подводящим каналом, сообщающимся с осевыми соплами ротора через проходные каналы ротора и вала, а также кольцевую полость, образованную между ними.This is achieved by the fact that, in contrast to the known technical solution, the shaft is equipped with a second supply channel communicating with the axial nozzles of the rotor through the passage channels of the rotor and shaft, as well as an annular cavity formed between them.

Кроме того, оба подводящих канала снабжены узлом регулирования потока рабочей жидкости, в качестве которых могут быть использованы, например, вентили.In addition, both supply channels are equipped with a unit for regulating the flow of the working fluid, for which, for example, valves can be used.

На фиг.1 изображен продольный разрез вибровозбудителя.Figure 1 shows a longitudinal section of a vibration exciter.

На фиг.2 - поперечный разрез A-A на фиг.1.In Fig.2 is a cross section A-A in Fig.1.

На фиг.3 - поперечный разрез B-B на фиг.1.Figure 3 is a transverse section B-B in figure 1.

Вибровозбудитель состоит из корпуса 1, выполненного в виде кольцевой камеры 2, в которой размещен ротор 3. Ротор 3 снабжен тангенциальными 4 и осевыми 5 соплами, взаимодействующими с перемычками 6 прерывателя 7. Ротор 3 и прерыватель 7 размещены на валу 8 с возможностью совместного осевого смещения (колебания), при этом прерыватель 7 удерживается от осевого смещения относительно ротора 3 с помощью стопорного кольца 9. Тангенциальные сопла 10 прерывателя 7 имеют встречное направление относительно тангенциальных сопел 4 ротора 3. Подводящий канал 11 вала 8 сообщается с тангенциальными соплами 4 и 10 ротора 3 и прерывателя 7 соответственно через центральный канал 12 вала 8 и подводящие каналы 13 и 14 ротора 3 и прерывателя 7 соответственно.The vibration exciter consists of a housing 1, made in the form of an annular chamber 2, in which the rotor 3 is placed. The rotor 3 is provided with tangential 4 and axial 5 nozzles interacting with the jumpers 6 of the chopper 7. The rotor 3 and the chopper 7 are placed on the shaft 8 with the possibility of joint axial displacement (oscillations), while the chopper 7 is kept from axial displacement relative to the rotor 3 by means of a locking ring 9. The tangential nozzles 10 of the chopper 7 have a counter direction relative to the tangential nozzles 4 of the rotor 3. The inlet channel 11 Ala 8 communicates with the tangential nozzles 4 and 10 of the rotor 3 and the chopper 7, respectively, through the Central channel 12 of the shaft 8 and the inlet channels 13 and 14 of the rotor 3 and the chopper 7, respectively.

Второй подводящий канал 15 вала 8 сообщается с осевыми соплами 5 ротора 3 через проходной канал 16 вала 8, проходной канал 17 ротора 3, а также кольцевую полость 18, образованную между ними. Кольцевая полость 18 играет роль распределителя (коллектора) поступления рабочей жидкости к осевым соплам 5 ротора 3.The second feed channel 15 of the shaft 8 communicates with the axial nozzles 5 of the rotor 3 through the passage channel 16 of the shaft 8, the passage channel 17 of the rotor 3, as well as an annular cavity 18 formed between them. The annular cavity 18 plays the role of a distributor (collector) of the flow of the working fluid to the axial nozzles 5 of the rotor 3.

Регулирование потока рабочей жидкости, проходящей по подводящему каналу 11 вала 8 и по его второму подводящему каналу 15, осуществляется с помощью узлов регулирования потока рабочей жидкости 19 и 20, в качестве которых использованы вентили.The regulation of the flow of working fluid passing through the inlet channel 11 of the shaft 8 and through its second inlet channel 15 is carried out using the nodes for regulating the flow of the working fluid 19 and 20, which are used as valves.

На торце прерывателя 7 закреплен шаровой подшипник 21, на который упирается подпружиненная тарелка 22. Слив рабочей жидкости осуществляется по отводящему каналу 23.At the end of the interrupter 7, a ball bearing 21 is mounted, on which a spring-loaded plate 22 abuts. The draining of the working fluid is carried out through the outlet channel 23.

Вибровозбудитель работает следующим образом.Vibration exciter works as follows.

При открытии узла регулирования потока рабочей жидкости 19 давление рабочей жидкости от подводящего канала 11 поступает по центральному каналу 12 вала 8 к тангенциальным соплам 4 ротора 3 и за счет создания вращательного момента раскручивает ротор 3. В то же время рабочая жидкость, двигаясь далее по центральному каналу вала 8, поступает к тангенциальным соплам 10 прерывателя 7. Образованный реактивной струей тангенциальных сопел 10 прерывателя 7 крутящий момент раскручивает прерыватель 7. Так как тангенциальные сопла 4 и 10 ротора 3 и прерывателя 7 имеют встречное направление, то последние вращаются один по часовой, а другой против часовой стрелки. Регулированием потока рабочей жидкости, поступающей по подводящему каналу 11 вала 8 к тангенциальным соплам 4 и 10 ротора 3 и прерывателя 7 соответственно, можно варьировать частотой колебания вибровозбудителя. В качестве узла регулирования потока рабочей жидкости 19 к подводящему каналу 11 использован вентиль. При открытии узла регулирования потока рабочей жидкости 20 по второму подводящему каналу 15 вала 8 рабочая жидкость поступает к осевым соплам 5 ротора 3 через проходной канал 16 вала 8, кольцевую полость 18, а также через проходной канал 17 ротора 3.When you open the site for regulating the flow of the working fluid 19, the pressure of the working fluid from the inlet channel 11 enters through the central channel 12 of the shaft 8 to the tangential nozzles 4 of the rotor 3 and, due to the creation of a torque, untwists the rotor 3. At the same time, the working fluid moving further along the central channel shaft 8, goes to the tangential nozzles 10 of the chopper 7. The torque generated by the jet of tangential nozzles 10 of the chopper 7 spins the chopper 7. Since the tangential nozzles 4 and 10 of the rotor 3 and chopper 7 have a counter direction, the latter rotate one clockwise and the other counterclockwise. By controlling the flow of the working fluid flowing through the inlet channel 11 of the shaft 8 to the tangential nozzles 4 and 10 of the rotor 3 and the chopper 7, respectively, it is possible to vary the vibration frequency of the exciter. As a node for regulating the flow of working fluid 19 to the inlet channel 11, a valve is used. When you open the site for regulating the flow of the working fluid 20 through the second supply channel 15 of the shaft 8, the working fluid enters the axial nozzles 5 of the rotor 3 through the passage channel 16 of the shaft 8, the annular cavity 18, and also through the passage channel 17 of the rotor 3.

В связи с тем, что проходной канал 16 вала 8 один, а проходных каналов 17 ротора 3 как минимум два, между ротором 3 и валом 8 образована кольцевая полость 18, выполняющая роль распределителя (коллектора).Due to the fact that the passage channel 16 of the shaft 8 is one, and the passage channels 17 of the rotor 3 are at least two, an annular cavity 18 is formed between the rotor 3 and the shaft 8, which acts as a distributor (collector).

При взаимовращении ротора 3 и прерывателя 7 рабочая жидкость поступает к осевым соплам 5 ротора 3, которые взаимодействуют с перемычками 6 прерывателя 7, что приводит к периодическому изменению осевого усилия на роторе 3. То есть осевые сопла 5 ротора 3 периодически перекрываются перемычками 6 прерывателя 7, в результате ротор 3 с прерывателем 7 совершают колебания в продольно-осевом направлении. Эти колебания через шаровой подшипник 21 передаются на подпружиненную тарелку 22. Регулирование потока рабочей жидкости, поступающей по второму подводящему каналу 15 к осевым соплам 5 ротора 3, позволяет изменять амплитудную составляющую вибровозбудителя. В качестве узла регулирования потока рабочей жидкости 20 ко второму подводящему каналу 15 вала 8 использован вентиль.When the rotor 3 and the chopper 7 are rotated, the working fluid flows to the axial nozzles 5 of the rotor 3, which interact with the jumpers 6 of the chopper 7, which leads to a periodic change in the axial force on the rotor 3. That is, the axial nozzles 5 of the rotor 3 are periodically blocked by jumpers 6 of the chopper 7, as a result, the rotor 3 with the chopper 7 oscillate in the longitudinal-axial direction. These oscillations are transmitted through a ball bearing 21 to a spring-loaded plate 22. Regulation of the flow of the working fluid flowing through the second supply channel 15 to the axial nozzles 5 of the rotor 3 allows the amplitude component of the vibration exciter to be changed. As a node for regulating the flow of the working fluid 20 to the second supply channel 15 of the shaft 8, a valve is used.

Claims

1. Vibration exciter, comprising a housing with a discharge channel, a shaft installed therein with a supply and central channels coaxially arranged with a breaker with jumpers and a rotor, the latter being provided with tangential nozzles communicating with the central channel of the shaft, and the rotor axial nozzles interact with the jumpers chopper, characterized in that in order to expand technological capabilities, the shaft is equipped with a second feed channel in communication with the axial nozzles of the rotor through the passage channels of the rotor, shaft and the facial cavity formed between them.

2. The vibration exciter according to claim 1, characterized in that both supply channels of the shaft are equipped with a unit for controlling the flow of working fluid.

3. Vibration exciter according to claims 1 or 2, characterized in that a valve is used as a unit for controlling the flow of working fluid.