SU1694369A1 - Способ упрочнени ротора центробежных машин - Google Patents

Description

1

(21)4771580/27 (22)25.10.89 (46)30.11.91. Бюл. №44 (75) С.Г.Аппель и М.С.Аппель (53)621.923.77(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1623854,кл. В 24 В 39/00, 1988.

(54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ РОТОРА ЦЕНТРОБЕЖНЫХ МАШИН

(57)Изобретение относитс  к машиностроению и может быть использовано в центрифугах , турбокомпрессорах, турбонасосах, сепараторах, двигател х, работающих при условии возрастаний площади поперечного сечени  ротора при подходе к пределу текучести его материала и примен емых в таких отрасл х промышленности как биологическа , газова , нефт на , химическа  и т.д. Цель изобретени  - упрощение процесса и повышение долговечности- упрочн емого ротора центробежных машин за счет повышени  предела усталости. Машина, реали54

зующа  предлагаемый способ, содержит статор 1 и расположенный внутри него ротор 2 с валом 3, имеющим внутреннюю полость 4 с размещенным в ней нагревателем 5, подключенным к источнику 6 электрической энергии, сочлененным с электроприводом 7, поддерживаемым подшипниками 8 и 9, установленными в торцовых крышках 10 и 11. Ротор несет на внешней поверхности роторные диски 12, расположенные таким образом, что они занимают пространство между статорными дисками 13, установленными на подп тниках 1 в опорных кольцах 15. Когда возрастает нагрузка, включают нагреватель . При нагреве ротора 2 от нагревател  5 он испытывает объемное расширение и устран етс  зазор между ротором и статором , в результате чего диски статора охватывают ротор и тем самым увеличивают его сечение. При снижении нагрузки нагреватель отключают и ротор отсоедин етс  от дисков статора. 1 ил., 1 табл.

/ /Я 1415

|сл

о о

4 OJ О Ю

Изобретение относитс  к машиностроению , в частности к способу упрочнени  ротора центробежных машин, и может быть использовано в центрифугах, трубокомп- рессорах,турбонасосах, сепараторах, двигател х , работающих безотказно при условии возрастани  площади поперечного сечени  ротора при подходе к пределу текучести его материала, и примен емых в таких отрасл х промышленности.как биологическа , газова , нефт на , химическа  и т.д.

Целью изобретени   вл етс  упрощение процесса и повышение надежности.

На чертеже показан ротор машины, реализующий предлагаемый способ, продольный разрез.

Машина содержит статор 1 и расположенный внутри статора 1 ротор 2 с валом 3, имеющим внутреннюю полость 4 с размещенным в ней нагревателем 5, подключенным к источнику 6 электрической энергии, сочлененным с электроприводом 7. Статор размещен- в подшипниках 8 и 9, установленных в торцовых крышках 10 и 11. Ротор 2 несет на внешней поверхности роторные диски 12, расположенные таким образом, что они занимают пространство между статорными дисками 13, установленными на подп тниках 14 в опорных кольцах 15. Насос заземлен. Диски 13 статора имеют обечайки 16, а ротор 2 имеет обечайки 17. Обечайки 16 и 17 снабжены оболочками 18 и 19.

Дл  обеспечени  зазора между статором 1 и ротором 2 при минимальном обьеме последнего источник 6 электрической энергии отключен.

Способ упрочнени  ротора центробе& ных машин реализуетс  следующим образом .

В процессе работы машины при увеличении нагрузки на вал 3 свыше номинальной расположенный внутри вала 3 ротора 2 нагреватель 5 обеспечивает повышение температуры ротора 2 при условии подключени  его к источнику 6 электрической энергии , ч го ведет к тепловому расширению ротора 2, обьем которого линейно возрастает с температурой.

Включением операции теплового расширени  вала 3 обеспечиваетс  нат г между обечайками 16 и 47, ротора 2 и статорных дисков 13. Нат г оболочек 18 и 19 ротора 2 и статорных дисков 13 достигаетс  за счет того, что материал ротора (никелированные стали) в результате повышени  температуры до 400°С от работающего нагревател  5 увеличивает свой объен и выбирает при этом круговой мил

лиметровый зазор между ротором 2 и охватывающим его статором 1, оказывает контактное давление на наружные оболочки, изготовленные из алюмини , статорных дисков 13. Наружна  оболочка 18 статорных дисков 13 испытывает объемное сжимающее напр жение, а наружные оболочки 18 ротора наход тс  в услови х объемного расшир ющегос  напр жени  под воздействием кон0 тактирующих с ним наружных поверхностей обзчаек 17 вала 3 в процессе теплового расширени  от включенного в работу нагревател  5. В результате происходит увеличение объема ротора 2, и обечайки статора 1 и

5 ротора 2 напр гаютс , так как круговой зазор между ними измен етс  нат гом. Процесс все врем  происходит при твердом состо нии наружных поверхностей обечаек вала 3, ротора 2 и статора 1,

0В услови х непрерывно возрастающей

площади поперечного сечени  вращающегос  ротора 2 кольцевой зазор между вращающимс  ротором 2 и неподвижным статором 1 исчезает.

5 Вследст вне теплового воздействи  оболочки ротора и статора воедино соедин ютс  друг с другом и под действием сил трени  между ними устанавливаетс  нат г. Тем самым возрастание поперечного сечени  вра0 щающегос  ротора 2 за счет соединени  его с нат гом со статором 1 обеспечивает вращение статора 1 и увеличение прочности ротора 2.

В конечном состо нии в процессе уп5 рочнени  стенки вращающихс  статора 1 и ротора 2 с валом 3 оказываютс  напр женны- ми.Температурный режим упрочнени , а также величин деформации вращающихс  оболочек определ ютс  условием много0 кратного их применени , требуемой величиной напр жений и неразрушающим воздействием нагрузок. Наличие кат га между вращающимис  оболочками ротора 2 и статора 1 обеспечивает создание цикличе5 ски разъемного соединени , образующего вращающиес  упрочн ющиес  оболочки. Суммарное сечение ротора 2 увеличиваетс  и он воспринимает большие нагрузки без остаточных деформаций. При сниже0 ним нагрузки на вал 3 до номинальной нагреватель 5 отключают от источника 6 электрической энергии и за счет того, что вращающийс  аал 3 ротора 2 больше не контактирует с нат гом с неподвиж5 ной оболочкой статора 1 процесс упрочнени  ротора завершаетс .

, Пример конкретного выполнени  способа представлен данными приведенной ниже таблицы, в которой указаны характеристики и параметры с,сех участвующих

объектов с указанием режимов и времени этапов работы.

Claims (1)

1. Режим проведени  упрочнени  ротора не вызывает затруднений при осуществлении предлагаемого способа. Простота осуществлени  способа, возможность использовани  стандартного оборудовани  и невысока  механическа  обработка исходных обечаек статора, а также надежность соединени  определ ют эффективность способа. Формула изобретени  Способ упрочнени  ротора центробежных машин, имеющих статор с дисками, расПеречень объектов , участвую- щих в работе

   Параметры объекта

   риврд ротора

   Потребл ема  мощность, необходима  дл  вращени  ротора при

   . высоком давлении Форвакуумное давление, при котором происходит перегрев

   двигател  /Мощность

   Температура необходимого

   прогрева Пусковой момент привода ротора

   Максимальные обороты Диаметр

   Длина Деформаци 

   Диаметр

   Мощность

   Напр жение

   Врем  безотказной работы Длительность бездействи  врем  упрочнени  Начало теплового воздействи  начало времени упрочнени 

   Конец теплового воздействи  - конец воемени упрочнени 

   Режим работы Длительность одного цикла

   0

   положенными концентрично ротору, согласно которому при увеличении нагрузки .осуществл ют создание вокруг ротора упрочн ющих оболочек и их последующее удаление при снижении нагрузок, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  процесса и повышени  надежности, в качестве упрочн ющих оболочек используют диски статора, а их соединение с ротором осуществл ют за счет объемного расширени  ротора и создани  нат га между ротором и дисками статора путем нагрева ротора.

   Характеристики объекта

   В 12-16 раз больше потребл емой мощности и при низком давлении Выше 0,5 мм рт.ст.

   0,8 кВт

   400°С

   В два раза больше крут щего момента при нормальном установившемс  режиме работы 12000 об/мин 200мм 1000мм Не менее 0,05%

   70 мм 200 Вт 220 Е 3000ч

   Не более 1 ч

   При форвакуумном давлении ниже 0.5 мм рт.ст. При трогании машины

   в работу

   В момент выхода на остаточное давление примерно 5 х мм рт.ст. В момент уменьшени  момента трени  в опорах после трогани  Циклический - циклы случайной

   длительности Не более одного часа

   еречень объектов , участвую- щих в работе

   Параметры объекта

   Увеличение диаметра при прогреве

   Деформаци  Длительность теплового

   воздействи 

   Длительность нат га

   Зазор со статором

   Контактное давление

   Вид напр жени 

   Вид движени 

   Вид напр жени 

   Контактное давление

   Состо ние

   Зазор с ротором Вид упрочн ющих оболочек

   Пути создани  оболочек и их последующего удалени 

   Ротор

   Статор

   Продолжение таблицы

   Характеристики объекта

   Не менее 1 мм Не менее 0,05%

   Не более 1 ч Не более 1 ч

   Не более 1 мм - круговой

   На наружную поверхность статора

   Раст гивающее

   Вращение

   Сжимающее

   На поверхность подп тника

   Вначале - неподвижный, затем вращение , в конце - неподвижный

   Круговой не менее 1 мм Диски статора, опертые свободно

   на подп тники

   Путем реверсировани  площади

   поперечного сечени  ротора при

   его циклическом нагревании