Устройство для разгрузки вала от осевых сил

 

Изобретение может быть использовано в центробежных насосах и позволяет повысить надежность устройства путем расширения диапазона регулирования степени конфузорности торцовой дросселирующей щели и снижения динамических осевых колебаний ротора. Торцовая дросселирующая щель 8 образована торцовыми поверхностями (ТП) пяты и разгрузочного диска 2. Полость / 12 В 10 между пятой и корпусом 3 гидравлически сообщена с периферией щели 8 посредством каналов 11, выполненных в пяте. На ТП пяты могут быть выполнены одна или несколько кольцевых канавок 12,сообщенных с каналами 11. На ТП диска могут быть выполнены одна или несколько кольцевых канавок, расположенных напротив каналов 11. Тлкое выполнение устройства обеспечивает компенсацию отгиба диска 2 на нормальном режиме работы при-параллельных поверхностях пяты и диска в нерабочем состоянии, автоматическое регулирование уравновешивающей силы диска 2 в зависимости от колебаний давления жидкости, демпфирование энергии колебаний давления жидкости и гашение гидроударов в насосе, что повышает надежность работы устройства , позволяя выполнить рабочий зазор в щели 8 минимальным и снизить этим расход жидкости через устройство. 7 з.п. ф-лы, 8 ил. I (Л оо о со N)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (gD 4 F 04 D 15/02, 29/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 615250 (21) 4069144/25-06 (22) 21.05.86 (46) 30.01,88. Вюл. У 4 (75) Ю.М.Груздев (53) 621.671 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1143882, кл, F 04 D 29/04, 1984.

Авторское свидетельство СССР

У 615250, кл. F 04 D 15/02, 1976. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗГРУЗКИ ВАЛА

ОТ ОСЕВЫХ СИЛ (57) Изобретение может быть использовано в центробежных насосах и позволяет повысить надежность устройства путем расширения диапазона регулирования степени конфузорности торцовой дросселирующей щели и снижения динамических осевых колебаний ротора.

Торцовая дросселирующая щель 8 образована торцовыми поверхностями (ТП) пяты и разгрузочного диска 2. Полость

ÄÄSUÄÄ1370309 A 2

10 между пятой и корпусом 3 гидравлически сообщена с периферией щели

8 посредством каналов 11, выполненных в пяте, На ТП пяты могут быть выполнены одна или несколько кольцевых канавок 12,сообщенных с каналами

11. На ТП диска могут быть выполнены одна или несколько кольцевых канавок, расположенных напротив каналов 11.

Такое выполнение устройства обеспечивает компенсацию отгиба диска 2 на нормальном режиме работы при-параллельных поверхностях пяты и диска в нерабочем состоянии, автоматическое регулирование уравновешивающей силы диска 2 в зависимости от колебаний давления жидкости, демпфирование энергии колебаний давления жидкости и гашение гидроударов и насосе, что повышает надежность работы устройства, позволяя выполнить рабочий зазор в щели 8 минимальным и снизить этим расход жидкости через устройство.

7 з.п. ф-лы, 8 ил.

1370309

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в центробежных насосах.

Пель изобретения — повышение надежности путем расширения диапазона регулирования степени конфузорности торцовой дросселирующей щели и снижения динамических осевых колебаний ротора.

На фиг.1 изображено устройство для разгрузки вала от осевых сил с кольцевой канавкой, выполненной на торцовой поверхности пяты, продольный разрез; на фиг.2 — то же, с кольцевой канавкой, выполненной на торцовой поверхности разгрузочного диска; на фиг.3 — то же, с кольцевым выступом на торцовой поверхности диска, расположенным напротив кольцевой канавки, сообщенной с каналами; на фиг.4— то же, с кольцевым выступом на торцовой поверхности пяты, расположенным напротив кольцевой канавки, выполненной в диске, и при выполнении каналов в выступе; на фиг.5 — то же, с противолежащими кольцевыми канавками выступами, выполненными по периферии торцовых поверхностей пяты и диска, при расположении на дисках нескольких выступов, .размешенных напротив нескольких канавок, сообщен»ых с каналами; на фиг.6 - то же, с противолежащими кольцевыми канавками выступами, выполненными по периферии торцовых поверхностей пяты и диска прп расположении на пяте нескольких выступов с выполненными в них каналами, а на диске — нескольких канавок, размещенных напротив каналов; ва фш . 7 — то же, в процессе восстановления нормального режима работы; на фиг.8 — геометрическая схема торцового дросселирующего зазора с кольцевыми выступами и канавками трапецеидального сечения °

Устройство для разгрузки вала от осевых сн содержит укрепленный на валу 1 разгрузочный диск 2 и установленную в корпусе 3 пяту 4 с радиальным участком 5, образующим с разгрузочным диском 2 кольцевую камеру 6, сообщающуюся с полостью нагнетания каналом 7, и торцовую дросселирующую щель 8. Радиальный участок 5 пяты 4 выполнен консольным и имеет на внутренней цилиндрической поверхности уплотнительный элемент 9, контактирующий с корпусом 3, а между пятой

1"

5с

4 и корпусом 3 образована полость

10, отделенная от кольцевой камеры

6 указанным уплотнительным элементом 9.

Полость 10 гидравлически сообщена с периферией торцовой дросселирующей щели 8, образованной торцовыми поверхностями пяты 4 и разгрузочного диска ?, посредством каналов 11, выполненных в пяте 4 (фиг.1-6). На торцовой поверхности пяты 4 могут быть выполнены одна (фиг ° 1) или несколько (фиг.5) кольцевых канавок

12, сообщенных с каналами 11, На торцовой поверхности разгрузочного диска 2 г 1гут быть выполнены одна (фиг.2) или несколько (фиг.б) кольцевых канавок 13, расположенных напротив каналов 11. Торцовая поверхность разгрузочного диска 2 может быть снабжена одним (фиг.3) или несколькими (фиг.5) кольцевыми выступами

14, расположенными напротив кольцевых канавок 12, сообщенных с каналами 11.

Торцовая поверхность пяты 4 может быть снабжена одним (фиг.4) или несколькими выступами 15, расположенными напротив кольцевых канавок 13, выполненных в диске 2. Каналы 11 выполнены в выступах 15. По периферии торцовых поверхностей пяты 4 и диска

2 выполнены противолежащие дополнительные кольцевые канавки 16 и выступы 17. (фиг.5 и 6). Все канавки 12, 13, 16 и выступы 14, 15, 17 выполнены трапецеидального сечения (фиг.1-6).

Устройство для разгрузки вала от осевых сил работает следующим образом.

При нормальном режиме работы жидкость из полости нагнетания насоса по каналу 7 поступает в кольцевую камеру 6 и далее, через торцовую дросселирующую щель 8, на слив. Осевая сила уравновешивается силой давления жидкости на разгрузочный диск

2, отгибающей его в сторону от пяты

4. В кольцевой камере 6 давление жидкости устанавливается меньшим, чем в полости нагнетания насоса, из-за дросселирования в канале 7.

В полости 10 находится жидкость под давлением, равным давлению текущей через торцовую дросселирующую щель 8 жидкости в месте сообщения ее с отверстиями 11. Разность давлений в кольцевой камере 6 и в полости

10 изгибает радиальный участок 5 пя1370309

40 ты 4 внутрь полости 10, компенсируя этим отгиб разгрузочного диска 2 от давления жидкости, т,е. устраняя диффузорность торцовой дросселирую5 щей щели, образующуюся из-за отгиба разгрузочного диска 2, что повышает степень использования поверхности диска 2 ° Вместе с тем сохраняется возможность производить притирку 10 параллельных в нерабочем состоянии поверхностей пяты 4 и диска 2.

При нерасчетном режиме работы увеличивающееся в кольцевой камере

6 давление жидкости отгибает ради- 15 альный участок 5 пяты 4 внутрь полости 10, устраняя контакт его с разгрузочным диском 2, и вытесняет жидкость из полости 10 через каналы

11 в торцовую дросселирующую щель 8 Zp под давлением. Это давление практически несжимаемой жидкости действует на разгрузочный диск 2, отгибая его в сторону от пяты 4, и развивает дополнительное усилие, уравновешивая 25 нерасчетную осевую силу и устраняя непосредственный контакт пяты 4 и разгрузочного диска 2 по их периферии, т.е. нерасчетная осевая сила приводит к упругому отгибу разгрузоч- 30 ного диска 2 без контакта его с пятой 4, что обеспечивает гашение возможньгх гидроударов.

Перетекающая из полости 10 в торцовую дросселирующую щель 8 и далее на слив жидкость, а также жидкость из кольцевой камеры 6 дросселирувтся в образовавшемся зазоре между пятой

4 и разгрузочным диском 2, поглощая энергию увеличивающегося давления, и обеспечивая возможность увеличения изгиба радиального участка 5 пяты

4 до величины, ограничиваемой только его собственной упругостью.

Таким образом, широкий диапазон 45 изменения конфуэорности торцовой дросселирующей щели 8, а следовательно, степени использования поверхности разгрузочного диска 2 и его уравновешивающей силы обеспечивает уравно- 50 вешивание переменной осевой силы при неизменном относительно корпуса

3 положении вала 1 насоса, дросселирование вытесняемой иэ полости.10

IKHIIKocTH H IK KocTH> пеРетекаюЩей из кольцевой камеры 6, демпфирует колебания давления жидкости, а упругий отгиб разгрузочного диска 2 гасит возможные гидроудары, Торцовая дросселирующая щель 8 дополнительно служит демпфирующим каналом, а разгрузочный диск 2 — компенсатором гидроударов. Устройство наряду с уравновешиванием осевой силы насоса выполняет функции демпфирования энергии колебаний давления жидкости в насосе, уменьшая динамические осевые колебания вала насоса, и компенсатора гидроудара в насосе, защищая детали устройства и насоса от повреждений.

Полость 10 заполняется жидкостью иэ торцовой дросселирующей щели 8, а значит, восстановление нормального положения радиального участка 5 пяты

4 возможно только после раскрытия торцовой дросселирующей щели 8 и восстановления этим уравновешивающей силы разгрузочного диска 2, так как жидкость имеет большую прочность на разрыв, а полость 10 герметична.

Для уменьшения влияния на демпфирующие свойства торцовой дросселирующей щели 8, образующейся конфузорности ее и увеличения отгиба разгрузочного диска 2 на нерасчетном режиме соединение полости 10 с торцовой дросселирующей щелью 8 выполнено на ее периферии, где абсолютная величина изгиба пяты 4 мала и минимальна жесткость разгрузочного диска 2 на изгиб.

При нерасчетном или аварийном режиме работы возможно запирание торцовой дросселирующей щели 8. При этом прекращается течение жидкости через нее из кольцевой камеры 6. Давление в кольцевой кам ре сравнивается с давлением в полости нагнетания насоса. Это давление передается в резу-. льтате изгиба радиального участка

5 пяты 4 к жидкости в полости 10 и далее, через отверстия 11 и канавки

12 или 13 — на диск 2 (фиг.7). Вследствие очень малой степени сжимаемости жидкости давление в полости 10 достигает максимально возможной величины при незначительной деформации радиального участка 5 пяты 4 и за короткий период времени.

Р

Давление жидкости в кольцевых канавках 12 и 13 развивает усилие, действующее на разгрузочный диск 2, отгибая его в сторону от пяты 4 и уравновешивая нерасчетную осевую силу, устраняя этим непосредственный контакт разгрузочного диска 2 и пяты

4. Жидкость при этом перетекает иэ

5 1370309 замкнутой полости 10 через отверстия р

11, кольцевые канавки 12 или 13 и о черо 3 участок торцовой ц1 оосели1э vto 1 щей щели 8 на слив, обеспечивая воз- ж можность изгиба радиального участка 5 с

5 пяты 4 и увеличение конфузорности торцовой дросселирующей щели 8. Из- б гиб радиального участка 5 пяты 4 щ

30 поддерживае г давление жидкости в кольцевых канавках 12 и 13. Разгру- 10 зочный циск 2 при этом находится на определенном расстоянии Я от пяты

4, создающем определенное гидравлическое сопротивление участка щели 8 (фиг.8). 15

Гидравлическое сопротивление определяется расстоянием 1ч по нормали к боковым поверхностям кольцевых канавки 12 (13) и выступа 14 (15). При этом рассгоянис между разгрузочным 20 д»ском 2 и пятой 4 на участке от кольцевой камеры 6 до кольцевых канавки 12 (13) и выступа 14 (15) будет больше, пропорционально углу между плоскостью торцовой дроссели- 25 рукнцей щели 8 и боковой поверхностью канавки 12 (13) и выступа 14 (15), что способствует распространению давления из кольцевой камеры 6 в торцовую дросселирующую щель 8.

Вследствие увеличивающейся конфузорности дросселирующей щели 8 давление жидкости, находящейся в кольцевой камере 6, распространяясь периферии разгрузочного диска 2, создает дополнительную силу, уравновешивающую осевую силу и воссганавливающую нормальное раскрытие торцовой дросселирующей щели и нормальную работу устройства (фиг.3). После,10 раскрытия торцовой дросселирующей щели 8 конфузорность ее уменьшается заполнением полости 10 жидкостью иэ торцовой дросселирующей щели 8 через отверстия 11. 45

При возможном гидроударе в насосе ударное давление снижается. в результате укаэанного процесса упругим отгибом участка 5 пяты 4 и разгрузочного диска 2, поглощающим энергию удара.

Предлагаемое устройство обеспечивает компенсацию отгиба разгрузочного диска 2 на нормальном режиме работы при параллельных поверхностях пяты

4 и разгрузочного диска 2, образующих горцовую дроссепирующую щель S в нерабочем состоянии, автоматическое регулирование уравновешивающей силы

6 азгрузочного диска 2 в зависимости т колебаний давления жидкости, демпп рова1п е энергии колебаний давления идкости и гашение гидроударов в паосе, что повышает надежность работы устройства, позволяя выполнить раочпй зазор в торцовой дроссепирующей ели 8 минимальным и снизить этим расход жидкости. формула и з о б р е т е н и я

1. Устройство для разгрузки вала от осевых сил по авт.св. У 615250, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения на жности путем расширения диапазона регулирования степени конфузорности торцовой дросселирующей щели и снижения динамических осевых колебаний ротора, полость гидравлически сообщена с периферией торцовой дросселирующей щели, образованной торцовыми поверхностями пяты и разгрузочного диска.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что полость сообщена с периферией торцовой дросселирующей щели посредством каналов, выполненных в пяте, 3. Устройство по пп,1 и 2, о тл и ч а ю щ. е е с я тем, что на торцовой поверхности пяты выполнена по крайней мере одна кольцевая канавка, сообщенная с каналами.

4. Устройство по пп ° 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что на торцовой поверхности разгрузочного диска выполнена по крайней мере одна кольцевая канавка, расположенная напротив каналов.

5. Устройство по пп.1-3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что торцовая поверхность разгрузочного диска снабжена по крайней мере одним кольцевым выступом, расположенным напротив кольцевой канавки, сообщенной с каналами.

6. Устройство по пп.1 2 и 4, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что торцовая поверхность пяты снабжена по крайней мере одним кольцевым выступом, расположенным напротив кольцевой канавки, выполненной в диске, каналы выполнены в выступе.

7, Устройство по пп,1-6, о т л ич а ю щ е е с я тем, что по периферии торцовых поверхностей пяты и диска выполнены противолежащие дополнительные кольцевые канавки и выступы. е7

1370309

У

7 г.2

Диг. 3

71

14

8 б

У

8. Устройство по пп.1-7, о т л ич а ю щ е е с я тем, что все канавки

11

5 о и выступы выполнены трапецеидального сечения.

Х

У

1370309 г./

1(15) Составитель Л.Анисимова

Корректор Л.Пилипенко

Заказ 388/32 Тираж 574 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д,4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4

17

Редактор И,Касарда Техред А.Кравчук

9 фиг. 7