SU1724949A1 - Устройство разгрузки ротора центробежного насоса - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано в разгрузочных устройствах ротора центробежного насоса. Цель изобретени  состоит в повышении надежности и эффективности работы устройства путем обеспечени  автоЮ 47 матической осевой разгрузки. Устройство содержит закрепленный на валу 1 разгрузочный поршень (П) 2, образующий с корпусом 4 радиальную щель 6. П 2 выполнен с полостью 9, в цилиндрической стенке П 2 выполнены радиальные сквозные отверсти  12. На валу 1 укреплено кольцо 14 из упру- годемпферного пористого материала, образующее с внутренней цилиндрической поверхностью П 2 дросселирующую щель 17. Кольцо 14 может упиратьс  в кольцевой упор 13и пружину 16. Навалу 1 установлены дистанционные втулки 18 и 19. Корпус 4 выполнен с выступом 5, образующим со стенкой П 2 радиальную щель 6. На поверхност х цилиндрической стенки П 2 выполнены винтовые канавки с разнонаправленными нарезками, преп тствующие перетеканию жидкости из зоны высокого давлени  в зону низкого давлени . 4 з. п. ф-лы, 3 ил. 6 21 fe

Description

Изобретение относитс  к гидромашиностроению и может быть использовано дл  осевой разгрузки роторов турбомашин и центробежных насосов.

Известно разгрузочное устройство ротора центробежного насоса, содержащее установленный в корпусе и закрепленный на валу разгрузочный поршень, образующий с корпусом дросселирующую щель.

Недостатком устройства  вл етс  узость и фиксированность его рабочего диапазона по частоте вращени  ротора, низка  работоспособность в услови х осевой вибрации ротора.

Известно устройство разгрузки ротора от действи  осевой силы, содержащее разгрузочный поршень, закрепленный на валу и образующий с корпусом радиальную щель, сообщающую зону высокого и низкого давлени .

Недостатком устройства  вл етс  низка  надежность устройства на нерасчетных режимах ротора в св зи с соприкосновением роторных и статорных частей в результате избыточной деформации составл ющих элементов, а также невысокие диссипатив- ные и жесткостные свойства, обуславливающие невозможность эффективного гашени  осевой вибрации ротора и ударных нагрузок.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности и эффективности работы устройства путем обеспечени  автоматической осевой разгрузки.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в предлагаемом устройстве, содержащем корпус и разгрузочный поршень, закрепленный на валу и образующий с корпусом радиальную щель, сообщающую зону высокого и низкого давлени , разгрузочный поршень выполнен с полностью, открытой со стороны зоны высокого давлени ,, в цилиндрической стенке поршн  выполнен р д радиальных сквозных отверстий, равномерно размещенных по окружности, на валу укреплено кольцо из упругого пористого материала , наклоненное в сторону зоны высокого давлени , расположенное в полости поршн  и образующее с внутренней цилиндрической поверхностью последнего дросселирующую щель, а в плоскости, касательной к отверсти ми со стороны торцовой стенки поршн , размещен кольцевой упор дл  упругого пористого кольца. Корпус выполнен с выступом, образующим с внутренней поверхностью цилиндрической стенки поршн  радиальную щель, а с его торцовой поверхностью- промежуточную камеру. Упругое пористое кольцо подпружинено относительно глухого торца поршн , а на валу

установлены дистанционные втулки, расположенные по обе стороны основани  упругого пористого кольца. На поверхност х цилиндрической стенки поршн , образующих с корпусом радиальные щели, выполнены винтовыеканавки с разнонаправленными нарезками, преп тствующие перетеканию жидкости из зоны высокого давлени  в зону низкого давлени .

0 На фиг. 1 показано устройство разгрузки, продольный разрез, нерабочее положение; на фиг. 2 - то же, в рабочем режиме работы насоса; на фиг. 3 - то же, при нерасчетном режиме работы насоса.

5Устройство содержит закрепленный на

валу 1 разгрузочный поршень 2 с полостью, открытой в сторону рабочего колеса 3 насоса , помещенный в корпус 4 с выступом 5 с образованием радиальной щели 6 между

0 корпусом и поршнем и промежуточной камеры 7 между корпусом и торцовой поверхностью поршн , сообщающих с полостью слива 8 кольцевую рабочую камеру 9, формируемую поршнем 2 и корпусом 4 и соеди5 н емую с полостью нагнетани  10 дросселирующей щелью 11 посто нного сопротивлени .

В теле цилиндрической части поршн  2 выполнен р д равномерно размещенных по

0 окружности сквозных радиальных отверстий 12, сообщающих рабочую камеру 9 с полостью слива 8, по касательной плоскости к которым со стороны глухого торца 2 расположен кольцевой упор 13 дл  наход ще5 гос  в рабочей камере 9 под отверсти ми 12 кольца 14 из упругого пористого материала . Кольцо 14 жестко закреплено на втулке 15, установленной на валу 1, наклонено в сторону рабочего колеса 3 насоса,

0 подпружиненос противоположной стороны относительно глухого торца поршн  2 упругим элементом 16 и образует с внутренней цилиндрической поверхностью поршн  2 дросселирующую щель 17 переменного сопротивлени . Осевое положение втулки 15 с кольцом 14 относительно поршн  2 регулируетс  дистанционными втулками 18 и 19, последн   из которых образует с корпусом 4 входную дросселирующую щель 11.

5 На внешней и внутренней цилиндрических поверхност х поршн  2 вблизи незамкнутого торца выполнены винтовые канавки 20 и 21 с разнонаправленными нарезками, причем лини  канавки 21 направлена от по0 лости 8 в сторону промежуточной камеры 7, а лини  канавки 20 - от камеры 7 в сторону рабочей камеры 9.

Устройство работает следующим образом .

При вращении ротора компонент из полости нагнетани  10 через входную дроссельную щель 11 посто нного сопротивлени  попадает в рабочую камеру 9 и раздел етс  на два потока. Первый проходит на слив в полость 8 по гидродинамическому тракту, состо щему из камеры 7 и щелей б, при этом компонент по канавке 21 движетс  в сторону камеры 7, а по канавке 20 - в сторону камеры 9, чем достигаетс  повышенное сопротивление перетечкам жидкости из камер 7 и 9 по этому каналу. Второй поток -через поры кольца 14 и дросселирующую щель 17, затем через радиальные отверсти  12 - на слив в полость 8. Соотношение между величинами потоков обуславливает величину осевого усили  разгрузки и зависит от величин гидродинамических сопротивлений первого и второго каналов движени  компонента, т.е. от длины осевых щелей 6 и наход щихс  в работе частей винтовых канавок 20 и 21, а также величины зазора 17, пористости кольца 14 и соотношени  величин объемов камер 7 и 9.

Действующие на кольцо 14 центробежные силы стрем тс , с одной стороны, уменьшить его наклон, а с другой - раст нуть его. Вследствие этого и действующего на кольцо 14 перепада давлени  последнее деформируетс , сжима  пружину 16, и занимает на рабочих оборотах положение, при котором величина зазора 17 уменьшаетс , а отверсти  12 не перекрыты (фиг. 2). В таком положении кольца 14, определ емом его жесткостью и жесткостью пружины 16, а также начальной осевой координацией кольца 14 относительно поршн  2, обеспечиваетс  уравновешивание осевого усили , возникающего на рабочем колесе 3 насоса.

С ростом оборотов ротора на рабочем колесе 3 возникает прирост осевого усили , сдвигающий ротор влево. В результате увеличиваетс  длина щелей 6 и рабочей части винтовых канавок 20 и 21, что создает дополнительное сопротивление протоку компонента по первому каналу и способствует росту давлени  в камерах 7 и 9 и перепада давлени  на кольце 14.

Увеличение действующих на кольцо 14 центробежных сил и сил давлени  жидкости сопровождаетс  преодолением упругих сил пружины 16 и кольца 14 и вызывает дальнейшую деформацию последнего до упора - в осевом направлении - в торец 13, а в радиальном - во внутреннюю поверхность цилиндрической части поршн  2. При этом отверсти  12 перекрываютс , и переток компонента из камеры 9 через отверсти  12 в полость 8 достигает минимума, обусловленного проводимостью пористой структуры кольца 14 (фиг. 3). В результате давление в рабочей камере 9 и камере 7 быстро нарастает до величины, необходимой дл  компенсации прироста осевого усили ,

действующего на ротор, и система приходит в равновесное состо ние.

При наличии осевой вибрации ротора диссипаци  энергии его колебаний осуществл етс  при перетечках компонента через

гидродинамические сопротивлени  в виде осевых дросселирующих щелей 11, 6 и 17 и пористой структуры кольца 14. Диссипаци  происходит также в упругодемпферном материале кольца 14 при его деформации колебательного характера под действием переменного перепада давлени  на нем.

Величина и расположение диапазона частот вращени  ротора, в котором эффективно работает устройство, зависит от упругодемпфирующих и гидродинамических свойств кольца 14 и его осевого расположени , регулируемого втулками 18 и 19, жесткости пружины 16, величины гидродинамических сопротивлений осевых

щелей 6, 17 и 11, производительности винтовых канавок 20 и 21, объемов камер 7 и 9. В случае действи  на ротор нагрузки ударного характера последн   эффективно гаситс  за счет динамической жесткости.

Резкое смещение ротора влево вызывает скачки давлени  в камерах 7 и 9, причем скачок давлени  в камере 7 выше вследствие податливости кольца 14, При этом жидкость аккумулирует энергию осевого

движени  и затем диссипирует ее при протекании через гидродинамические сопротивлени . Величина динамической жесткости зависит от конструктивных, гидродинамических и физических параметров,

а именно объемов камер 7 и 9, жесткостей кольца 14 и пружины 16, гидродинамических сопротивлений щелей 6, 17 и 11, пористости и осевого расположени  кольца 14, плотности и сжимаемости жидкости.

Таким образом, использование изобретени  повышает надежность путем устранени  возможности контакта статорных и роторных элементов и эффективность работы вследствие улучшени  упругодемпфирующих характеристик, что позвол ет устройству воспринимать не только статические , но и динамические нагрузки.

Ф о р м у л а и з о б р ете н и   1. Устройство разгрузки ротора центробежного насоса, содержащее корпус и разгрузочный поршень, закрепленный на валу и образующий с корпусом радиальную щель, сообщающую зрны высокого и низкого давлени , отличающеес  тем, что,

с целью повышени  его надежности и эффективности работы путем обеспечени  автоматической осевой разгрузки, разгрузочный поршень выполнен с полостью, открытой со стороны зоны высокого давлени , в цилиндрической стенке поршн  выполнен р д радиальных отверстий, равномерно размещенных по окружности, на валу укреплено кольцо из упругодемпферного пористого материала, наклоненное в сторону зоны высокого давлени , расположенное в полости поршн  и образующее с внутренней цилиндрической поверхностью последнего дросселирующую щель, а в плоскости, касательной к отверсти м со стороны торцовой стенки поршн , размещен кольцевой упор дл  упругого пористого кольца.

2. Устройство по п. 1, отличаю щее- с   тем, что корпус выполнен с выступом,

образующим с внутренней поверхностью цилиндрической стенки поршн  радиальную щель, а с его торцовой поверхностью - промежуточную камеру.

3. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю ще ее с   тем, что упругое пористое кольцо подпружинено относительно глухого торца поршн .

4.Устройство по п. 1,отличающее- с   тем, что на валу установлены дистанционные втулки, расположенные по обе стороны основани  упругого пористого кольца.

5.Устройство по п. 2, о т л и ч а ю щ е е- с   тем, что на поверхност х цилиндрической стенки поршн , образующих с корпусом радиальные щели, выполнены винтовые канавки с разнонаправленными нарезками, преп тствующие перетеканию жидкости из зоны высокого давлени  в зону низкого давлени .

Claims (5)

1. Формула изобретения

   1. Устройство разгрузки ротора центробежного насоса, содержащее корпус и разгрузочный поршень, закрепленный на валу и образующий с корпусом радиальную щель, сообщающую зоны высокого и низкого давления, отличающееся тем, что, с целью повышения его надежности и эффективности работы путем обеспечения автоматической осевой разгрузки, разгрузочный поршень выполнен с полостью, открытой со стороны зоны высокого давления, 5 в цилиндрической стенке поршня выполнен ряд радиальных отверстий, равномерно размещенных по окружности, на валу укреплено кольцо из упругодемпферного пористого материала, наклоненное в сторону зоны высокого давления, расположенное в полости поршня и образующее с внутренней цилиндрической поверхностью последнего дросселирующую щель, а в плоскости, касательной к отверстиям со стороны торцовой стенки поршня, размещен кольцевой упор для упругого пористого кольца.
2. 2. Устройство поп. 1,отличаю щеес я тем, что корпус выполнен с выступом, .15 образующим с внутренней поверхностью цилиндрической стенки поршня радиальную щель, а с его торцовой поверхностью промежуточную камеру.
3. 3. Устройство поп. 1,отл ичающеее с я тем, что упругое пористое кольцо подпружинено относительно глухого торца поршня.
4. 4. Устройство поп. 1, от л и ч а ю ще ес я тем, что на валу установлены дистанционные втулки, расположенные по обе стороны основания упругого пористого кольца.
5. 5. Устройство по п. 2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что на поверхностях цилиндрической стенки поршня, образующих с корпусом радиальные щели, выполнены винтовые канавки с разнонаправленными нарезками, препятствующие перетеканию жидкости из зоны высокого давления в зону низкого давления.