Гидротормоз вихревого типа

 

ГИДРОТОРМОЗ ВИХРЕВОГО ТИГ1А, содержащий заполненный рабочей жидкостью статор в виде обечайки, жесткб и герметично связаннь1е с ней торцовые крышки , крнцеитрнчно установленный внутри статора с возможностью взаимодействия посредством упомянутой рабочей жидкости ротор с периферийными основными и установленными концеитричио им дополнительными радиальными лопатками отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности торможения путем увеличения тормозного момента, на внутренней стороне каждой торцовой крышки статора выполнены концентричные проточные каналы с радиальной перемычкой, причем упомянутые каналы сообщены друг с другом у обеих сторон радиальной перемычки. (Л с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) F 16 D 57/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3597894/25-27 (22) 30.05.83 (46) 30.03.85. Бюл. № 12 (72) Н. Н. Арефьев и Н. В.. Лукин (7l) Горьковский институт инженеров водного транспорта (53) 62-592(088.8) (56).1. Патент Великобритании № 1430774, кл. F 16 Р 57/00.

2. Сизов Г. Н., Аристов 1О. К., Лукин И. В

Судовые насосы и вспомогательные механизмы. М., «Транспорт», 1982, с. 89 — 96.

3. Патент ФРГ № 2308741, кл. F 16 D 57/04, 1973 (прототип). (54) (57) ГИДРОТОРМОЗ ВИХРЕВОГО

ТИПА; содержащий заполненный рабочей, „„Я0„„.1142824 А жидкостью статор в виде обечайки, жестко и герметично связаннь1е с ней торцовые крышки, концентрично установленный внутри статора с возможностью взаимодействия .посредством упомянутой рабочей жидкости ротор с периферийными основными и установленными концентрично им дополнительными радиальными лопатками, огяикающийся тем, что, с целью повышения эффективности торможения путем увеличения тормозного момента, на внутренней стороне каждой торцовой крышки статора выполнены концентричные проточные каналы с радиальной перемычкой, причем упомянутые каналы сообщены друг с другом у обеих сторон. радиальной перемычки.

1147874 гидротормоз, содержащий ротор, с установленными на нем концентричнымн основными дополнительным рядами радиальных лопаток, и статор.

На статоре также установлены концентричные основной и дополнительный ряды радиальных лопаток, образующие с лопатками ротора рабочие полости. При этом ротор с лопатками работает как колесо центробежного насоса, нагнетая жидкость на пери- 40 ферню, где она перетекает в межлопаточное пространство статора и движется в нем радиально !3).

Недостатком такого гидротормоза является его высокая материалоемкость, что приводит к неэффективности процесса тор- 45 можения.

Целью изобретения является повышение эффективности торможения путем увеличения тормозного момента.

Поставленная цель достигается тем, что в гидротормозе вихревого типа, содержащем заполненный рабочей жидкостью статор в виде обечайки, жестко и герметично связанныб с ней торцовые крышки, концентрич-, но установленный внутри статора с возмож. ностью взаимодействия с последним посред= 55 ством упомянутой рабочей жидкости ротор с периферийными основными и установлен-. ными концентрично им дополнительными

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для торможения вращающихся валов.

Известен гидровихревой тормоз, содержащий два элемента, расположенные рядом друг с другом с возможностью относительного вращения и образующие кольцо вихревых камер, центробежный насос с контуром всасывания и контуром давления, при этом жидкость из выходного зазора вихревых камер проходит через контур давления и далее через контур BcBcblBGHHH !1).

Недостатками укаэанного гидротормоза являются большие габариты, сложность и высокая материалоемкость.

Известен гидротормоз вихревого типа, выполненный в виде насоса. Он включает рабочее колесо-ротор с установленными на его периферии радиальными лопатками, выполненными в теле ротора по обеим его сторонам, корпус-статор с выполненным в нем проточным каналом, охватывающим лопатки, с всасывающей и нагнетательной полостями, разделенными радиальной перемычкой. Известно, что напор, развиваемый вихревым насосом, в 3 — 5 выше напора, развиваемого насосом центробежного типа прн той же частоте вращения и внешнем диаметре рабочего колеса !2).

Однако известные гидротормоза вихревого типа обладают сравнительно высокой материалоемкостью.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является

30 радиальными лопаткам11; на внутренней стороне каждой торцовой крышки статора выполнены концентричные проточные каналы с радиальной перемычкой, причем уяо: мянутые каналы сообщены друг с другом у обеих сторон радиальной перемычки. -На фиг. I показан гндротормоз, продольный разрез; .на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. I; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. I; на фиг. 4 — вариант выполнения гидротормоза.

Гидротормоэ вихревого типа включает ротор 1, статор 2,.состоящий из корпусной обечайки 3 и торцовых крышек 4 и 5. Ротор 1 установлен внутри статора 2 на валу 6 в подшипниках 7. На периферии ротора 1 на обеих его сторонах выполнены ряды основных радиальных лопаток 8 н 9, которые охватывает основйой проточный канал 10, выполненный в статоре 2 с полостями низкого давления I I и высокого давления 12, разделенными радиальной перемычкой 3.

Концентрично основным лопаткам 8, 9 в теле ротора 1 выполнены дополнительные ряды лопаток !4, 15, которые . охвачены дополнительными кольцевыми проточными каналами 16 и 17, выполненными в статоре 2, с радиальными перемычками !8 и 19 н полостями высокого давления 20 и низкого давления 2!. При этом полость высокого давления !2 основного канала 10 с полостями 20 дополнительных каналов !6, 1.?, а также полость 1! с полостями 2! сообщаются соответственно каналами 22 и 23, выполненными в статоре. Дополнительные проточные каналы 16 и 17 отделены от основного канала 10 цилиндрическими кольцевыми перемычками 24 и 25. Рабочая жидкость поступает в полость гидротормоза по трубе 26 с запорным вентилем 27, а сливается по трубе 28 с вентилем 29. Для выпуска воздуха при заполнении гидротормоза служит воздушный клапан 30. Для плавного регулирования величины тормозного момента, развиваемого гидротормоэом, к каналам 22 подсоединяется трубопровод 3! с регулируемым дросселем 32, привод которого может быть осуществлен принудительно, например гидроцилиндром 33.

На фиг. 4 показана схема варианта гидротормоэа, предназначенного для длительного торможения или поддержания постоянной скорости, например, буровых лебедок.

В конструкции дополнительно установлен . трубопровод 34 с вентилем 35, который подсоединяется к полостям 21 дополнительных проточных каналов 16, !7. При этом полость 11 основного проточного канала 10 отделена от полостей 21 дополнительных каналов,16 и 17 цилиндрическими перемычками 24 и 25, т. е. каналы 23 здесь отсутствуют. Кроме того, для охлаждения рабочей жидкости в баке 36 может быть установлен

Холодильник 37.

1147874

Гндротормоз работает следующим об1>азом.

Для торможения вращающегося вала гидротормоз заполняется рабочей жидкостью из внешней системы через трубу 26 при открытом вентиле 27. При этом вен5 тиль 29 закрыт, а ротор I вращается как указано на чертежах стрелкой. Жидкость поступает в полость низкого давления 11 основного проточного канала 10 и по сообщающим каналам 23 в полости 21 дополнительных проточных каналов 16 и 17, захватывается лопатками 8, 9 и 14, 15 и перемещается, как показано пунктирными стрелками на фиг. 3, по каналам 10, 16, и 17, а затем по трубопроводу 31 через дроссель 32. Воздух, сталкиваясь в верхней части гидротормоза, удаляется через клапан 30.

При полностью открытом дросселе 32 лопаточные системы 8, 9 и 14, 15 работают как два вихревых насоса параллельно на один трубопровод 31. Тормозной момент, создаваемый гидротормозом, при этом небольшой, для его увеличения необходимо ущемлять проходное сечение дросселя 32 посредством, например, гидроцилиндра 33.

Напор, создаваемый лопаточной системой ротора 1, а следовательно, и тормозной мо- . мент, создаваемый гидротормозом, при этом будет возрастать. При некотором положении дросселя 32 подача лопаточной системы 14, !

5 будет нулевой, в то время как лопаточная система 8, 9 продолжает подавать жидкость зо в трубопровод 31. Это объясняется тем, что диаметр основной лопаточной системы 8, 9 больше диаметра дополнительной лопаточнои системы 14 и 15..Поэтому и напор, создаваемый,лопаточной системой 8, 9, больнице напора, создаваемого систсмой 14, 15. По- З5 этому при определенном положении дросселя 32 жидкость, подаваемая лопатками 14, 15, не сможет преодолеть сопротивление в трубопроводе 31 и дросселе 32, и подача этой лопаточной системы будет равна нулю, 4О

При дальнейшем ущемлении проходного сечения дросселя 32 сопротивление в трубопроводе 31 с дросселем 32 возрастает, при этом часть жидкости; подаваемой лопаточной системой 8, 9, продолжает поступать в трубопровод 31, а остальная часть — в 4> полости 20 и каналы 16, 17. При полностью закрытом дросселе 32 лопатки 8, 9 захватывают жидкость и перемещают ее из полости I l.в полость 12 по проточному каналу 10.

Так как лопаточная система 8, 9 располо>кена на большем диаметре, чем система 14, 15, то давление Р> жидкости в полости 12 Р, больше давления Р» в полостях 20 Р,. За счет разницы этих давлений жидкость из полости 12 поступает в полости 20 по сообщающим каналам 22 и далее движется п0 дополнительным проточным каналам 16, 17 в направлении, обратном направленик> вращения лопаточной системы 14 1р — впротивоток, и далее по каналам 23 вновь посту- пает в полость 11. Т. е., при полностью закрытом дросселе 32 лопаточные системы 8, 9 и 4, 15 работают как два вихревых насоса навстречу друг другу, обеспечивая максимальный тормозной момент.

Утечки через цилиндрические перемычки 24 и 25 благодаря расположению радиальных перемычек 19 и 13, а также 18 и 13 друг над другом будут незначительны, так как они пропорциональны разнице давлений

Р» и Р,, которая определяется потерями напора жидкости в каналах 22.

По окончании процесса торможения жидкость может быть слита по трубопроводу 28 при закрытом вентиле 27.

Таким образом, выполнение в статоре концентричных проточных кольцевых каналов 10, 16 и 17, охватывающих основные 8, 9 и дополнительные 14, 15 ряды лопаток; установка в этих каналах радиальных перемычек 14, 18 и 19 позволяет создать тормозную систему из двух насосов вихревого типа, а соединение полостей высокого давления 12 и 20 каналами 22 позволяет работать этим вихревым насосом паралельно друг другу или впротивоток, что значятельно повышает тормозной момент и снижает материалоемкоств гидротэрмоза.

Расположение перемычек !3 и 18, а также 13 и 19 соответственно друг над другом позволяет уменьшить переточки из основно-. го проточного канала 10 в дополнительные

16 и 17 и тем самым повысить эффективность торможения.

Гидротормоз данной конструкции может быть использован при кратковременном торможении, когда жидкость, заполняюгцая его, не успевает вскипеть, например, при торможении становой лебедки земснаряда или транспортного средства.

Гидротормоз работает следующим образом.

Для торможения открываются вентили 27 и 35 и рабочая жидкость по трубопроводам 26 и 34 поступает в полость 11 и полости 21, захватывается лопатками 8, 9 и !4, !5 и перемещается по каналам !О и 24, 25 в полости 12 и 20 и в трубопровод 31 с дрогселем 32. При этом лопаточные системы 8, 9 и 14, 15 работают,как два вихревых насоса параллельно на один трубопровод 3!. При полностью открытом дросселе 32 тормозной момент, создаваемый гидротормозом, незначительный и определяется только сопротивлением трубопровода 31 с дросселем 32. По мере ущемления проходного сечения дросселя 32 тормозной момент увеличивается.

При некотором положении дросселя 32 по-. дача лопаточной системы 14, 15 нулевая, жидкость в трубопровод 31 поступает только от лопаточной системы 8 и 9. При даль нейшем ущемлении проходного сечения дросселя 32 часть жидкости, подаваемой лопа5 ! точной системой 8 и 9, поступает в трубопровод 31 с дросслем 32, а часть — - в полости 20 дополнительных каналов 16, 17 и далее через трубопровод 34 в бак 36. При полностью закрытом дросселе.32 жидкость поступает по трубопроводу 26 в полость !1, захватывается лопатками 8, 9 н перемещается по основному проточному каналу 10 в полость 12, далее через сообщающие каналы 22 поступает в полости 20 дополнительных каналов 16, 17 и движется по ним к полостям 21 навстречу вращения ротора впротивоток,. как показано стрелками на чертеже. Из полостей 21 жидкость поступает по трубопроводу 34 в бак 36 с холодильником 37, где она охлаждается и затем вновь поступает в трубопровод 26. Таким образом, лопастные системы 8, 9 и 14, 15 работают как два вихревых насоса навстречу друг

147874 другу. Наличие трубопровода 34 позволяет пропускать жидкость через бак 36 с холодильником 37 и охлаждать ее, что дает возможность работать гидротормозу в длительном тормозном режиме без вскипания рабочей жидкости. При этом при работе лебедки в режиме «Подъем», когда вал лебедки вращается в противоположную сторону, гидротормоз при закрытых дросселе 32 и вентиле 29 автоматически освобождается

10 от заполняемой его жидкости и не создает дополнительного сопротивления.

Использование . изобретения, например, в становых лебедках земснарядов по сравнению с базовым объектом — лопастным гидродинамическим тормозом ГДТ540, позволит повысить материалоемкость íà 57%, т. е. позволит повысить эффективность торможения данного тормоза. фие.1 °

II47874

1!47874

1!47874

Составитель В. Розанов

РедакторА. Долннич Техред И. Верес Корректор ф Муска

Заказ 1553/31 Тираж 898 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патентэ, г. Ужгород, ул. Проектная, 4