Роторная машина с разгружаемыми опорными узлами

 

Изобретение относится к области машиностроения. Роторная машина с разгружаемыми опорными узлами содержит закрытый полый корпус, роторный рабочий орган, расположенный в полости корпуса, вал рабочего органа, опорные узлы, установленные на валу рабочего органа, и устройство для разгрузки опорных узлов. Устройство для разгрузки опорных узлов при осевых нагрузках выполнено в виде диска, расположенного в полости корпуса со стороны направления осевой нагрузки между стенкой корпуса и торцевой поверхностью рабочего органа. Устройство для разгрузки опорных узлов при радиальных нагрузках выполнено в виде криволинейной пластины, расположенной в полости корпуса со стороны направления радиальной нагрузки между стенкой корпуса и боковой поверхностью рабочего органа. При этом диск и криволинейная пластина закреплены в корпусе с возможностью прямолинейных возвратно-поступательных перемещений вдоль направления нагрузки. Техническим результатом является обеспечение дополнительной разгрузки в осевом направлении и возможность регулирования создаваемой разгрузочной силой путем достижения работы устройства для разгрузки опорных узлов независимо от вращения вала рабочего органа. 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к машинам с роторным, преимущественно высокоскоростным и тяжелым рабочим органом (крестовина, диск, барабан, колесо и т.п.) на горизонтальном или вертикальном валу с разгружаемыми опорными узлами, и может найти применение в центробежной технике, турбостроении, двигателестроении, станкостроении и т.д.

Известна роторная машина с разгружаемыми опорными узлами, содержащая роторный рабочий орган, вал роторного рабочего органа, опорные узлы, установленные на валу рабочего органа, и устройство для разгрузки опорных узлов, при этом устройство для разгрузки опорных узлов содержит полый корпус с кольцевой проточкой и кольцевым поднутрением, выполненными на торцевой поверхности, втулку, расположенную в полости корпуса, подшипник, установленный во втулке, диск, жестко закрепленный на валу и установленный в поднутрении с образованием сообщающихся между собой рабочей камерой и расширительной камерой, связанной с полостью корпуса, и систему подачи смазки под давлением, соединенной посредством кольцевой проточки с рабочей камерой, причем, вал, втулка с подшипником и диск установлены с возможностью совместного перемещения. Компенсация осевых нагрузок обеспечивается за счет создания противодавления осевому усилию с помощью смазки, подающейся в опорный узел под давлением (1).

Однако, в известной роторной машине опорные узлы рабочего органа достаточно быстро выходят из строя. Этот недостаток связан с тем, что устройство для разгрузки опорных узлов обеспечивает разгрузку только в осевом направлении и не обеспечивает разгрузку в радиальном направлении. Кроме этого, устройство для разгрузки опорных узлов не позволяет осуществлять регулирование создаваемой разгрузочной силой, требует дополнительных энергозатрат на подачу в опорный узел смазки под давлением, а также является достаточно сложным по конструкции и изготовлению.

Известна также роторная машина с разгружаемыми опорными узлами, содержащая закрытый полый корпус, роторный рабочий орган, расположенный в полости корпуса, вал рабочего органа, опорные узлы, установленные на валу рабочего органа, и устройство для разгрузки опорных узлов, при этом устройство для разгрузки опорных узлов содержит два диска, установленных на валу рабочего органа, рабочие профильные лопатки, закрепленные между дисками и расположенные равномерно по периферии дисков, и полуобечайку, жестко закрепленную в корпусе в зоне нагружения опорных узлов. При вращении дисков воздушный поток обтекает открытые рабочие профильные лопатки, расположенные над обечайкой, и создает аэродинамическую подъемную силу, способствующую полной или частичной разгрузке опорных узлов в радиальном направлении (2).

Однако, в данной роторной машине опорные узлы рабочего органа достаточно быстро выходят из строя. Этот недостаток связан с тем, что устройство для разгрузки опорных узлов обеспечивает разгрузку только в радиальном направлении и не обеспечивает разгрузку в осевом направлении. Кроме этого, работа устройства для разгрузки опорных узлов зависит от вращения вала рабочего органа, что не позволяет осуществлять регулирование создаваемой разгрузочной силой, требует дополнительных энергозатрат на преодоление рабочими профильными лопатками аэродинамического сопротивления воздушному потоку, а также является достаточно сложным по конструкции и метоллоемким из-за большого количества деталей.

Задача изобретения состоит в удлинении сроков службы опорных узлов за счет обеспечения дополнительной разгрузки в осевом направлении и возможности регулирования создаваемой разгрузочной силой, за счет обеспечения работы устройства для разгрузки опорных узлов независимо от вращения вала рабочего органа, в снижении энергозатрат за счет исключения необходимости в преодолении аэродинамического сопротивления воздушному потоку для создания разгрузочной силы, а также в снижении металлоемкости, упрощения конструкции и изготовления за счет значительного сокращения деталей в устройстве для разгрузки опорных узлов.

Сущность изобретения заключается в том, что для решения поставленной задачи в роторной машине с разгружаемыми опорными узлами, содержащей закрытый полый корпус, роторный рабочий орган, расположенный в полости корпуса, вал рабочего органа, опорные узлы, установленные на валу рабочего органа, и устройство для разгрузки опорных узлов рабочего органа, отличием является то, что устройство для разгрузки опорных узлов при осевых нагрузках выполнено в виде диска, расположенного в полости корпуса со стороны направления осевой нагрузки между стенкой корпуса и торцевой поверхностью рабочего органа, а при радиальных нагрузках в виде криволинейной пластины, расположенной в полости корпуса со стороны направления радиальной нагрузки между стенкой корпуса и боковой поверхностью рабочего органа, при этом диск и криволинейная пластина закреплены в корпусе с возможностью прямолинейных возвратно-поступательных перемещений вдоль направления нагрузки.

Изобретение поясняется чертежами: фиг.1 - общий вид машины с вертикальным валом и устройством для разгрузки опорных узлов от осевой нагрузки, в разрезе, фиг.2 - общий вид машины с горизонтальным валом и устройствами для разгрузки опорных узлов от осевой и радиальной нагрузки, в разрезе, фиг.3 - вид А-А на фиг.2.

Роторная машина с разгружаемыми опорными узлами содержит закрытый корпус 1 с полостью 2, роторный рабочий орган 3, расположенный в полости 2 корпуса 1, вал 4 рабочего органа 3, опорные узлы 5, установленные на валу 4, и устройство для разгрузки опорных узлов 5.

Устройство для разгрузки опорных узлов 5 при осевых нагрузках выполнено в виде диска 6 и расположено в полости 2 корпуса 1 со стороны направления нагрузки между стенкой корпуса 1 и торцевой поверхностью рабочего органа 3.

Устройство для разгрузки опорных узлов 5 при радиальных нагрузках выполнено в виде криволинейной пластины 7 и расположено в полости 2 корпуса 1 со стороны направления нагрузки между стенкой корпуса 1 и боковой поверхностью рабочего органа 3.

Диск 6 и криволинейная пластина 7 закреплены в корпусе 1 с возможностью прямолинейных возвратно-поступательных перемещений вдоль направления нагрузки на опорные узлы 5.

Изобретение используют следующим образом.

Роторному рабочему органу 3 придают вращение, во время которого опорные узлы 5 испытывают радиальные и/или осевые нагрузки в машинах с горизонтальным валом 4 (фиг.2 и фиг.3) и осевые нагрузки в машинах с вертикальным валом 4 (фиг.1).

Диск 6 и криволинейная пластина 7, установленные в полости 2 корпуса 1 со стороны направления осевой и радиальной нагрузки с возможностью перемещений, позволяют установить зазор между стенкой корпуса 1 и соответствующей поверхностью рабочего органа 3 значительно меньший, чем с противоположной стороны. Чем меньше зазор, тем меньше объем воздуха в зазоре. Чем меньше объем воздуха, тем больше скорость возникающего воздушного потока в зазоре. Благодаря этому в зазоре создается пониженное давление по сравнению с давлением на противоположной стороне полости 2. Благодаря возникающему перепаду давлений в полости 2 корпуса 1 создается сила, направленная в сторону, противоположную направлению нагрузки на опорные узлы 5. Таким образом достигается разгрузка опорных узлов 5 от радиальных и осевых разгрузок.

Литература

1. Авт. св. СССР № 1592608, F 16 С 39/00, публ. 1990 г.

2. Авт. св. СССР № 1428857, F 16 С 39/04, публ. 1988 г. (прототип).

Формула изобретения

Роторная машина с разгружаемыми опорными узлами, содержащая закрытый полый корпус, роторный рабочий орган, расположенный в полости корпуса, вал рабочего органа, опорные узлы, установленные на валу рабочего органа, и устройство для разгрузки опорных узлов, отличающаяся тем, что устройство для разгрузки опорных узлов при осевых нагрузках выполнено в виде диска, расположенного в полости корпуса со стороны направления осевой нагрузки между стенкой корпуса и торцевой поверхностью рабочего органа, а при радиальных нагрузках - в виде криволинейной пластины, расположенной в полости корпуса со стороны направления радиальной нагрузки между стенкой корпуса и боковой поверхностью рабочего органа, при этом диск и криволинейная пластина закреплены в корпусе с возможностью прямолинейных возвратно-поступательных перемещений вдоль направления нагрузки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3