Щелевое уплотнение-демпфер центробежного насоса



Щелевое уплотнение-демпфер центробежного насоса
Щелевое уплотнение-демпфер центробежного насоса
Щелевое уплотнение-демпфер центробежного насоса
Щелевое уплотнение-демпфер центробежного насоса

Владельцы патента RU 2717482:

Акционерное общество "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" (RU)

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано, в частности в турбонасосных агрегатах жидкостных ракетных двигателей. Щелевое уплотнение-демпфер для гашения энергии колебаний вращающегося в бесконтактных подшипниках ротора центробежного насоса содержит корпус с уплотнительной поверхностью, плавающее кольцо, выполненное из отдельных секторов (6), уплотнительный выступ (5) центробежного колеса насоса и упругое демпферное кольцо (7). При этом кольцо (7) установлено коаксиально между уплотнительной поверхностью корпуса и наружной поверхностью плавающего кольца. Изобретение направлено на исключение механического касания элементов насоса о статорные элементы щелевого уплотнения и обеспечение безаварийной работы при прохождении первой критической (резонансной) скорости вращения ротора за счет гашения энергии колебаний центробежного колеса упругим демпферным кольцом. 4 ил.

 

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано в турбонасосостроении (ТНА) ЖРД и в авиационной технике, где необходима высокая надежность центробежного насоса при многократном запуске насоса и на переходных режимах работы по оборотам.

Известна конструкция классического щелевого уплотнения колеса центробежного насоса (см. книгу под редакцией профессора Г.Г. Гахуна «Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей», г. Москва, «Машиностроение», 1989 г, стр. 238, рис. 10.35а).

Так же известна конструкция высокооборотного центробежного электронасоса ЖРД малой тяги межорбитального транспортного корабля, взятого за прототип (см. книгу под редакцией профессора Г.Г. Гахуна «Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей», г. Москва, «Машиностроение», 1989 г, стр. 207, рис. 10.9).

В данной конструкции в качестве опор применяются шариковые подшипники качения. Недостатком данной конструкции центробежного электронасоса является ограниченная работоспособность подшипников качения при многократных включениях для подачи компонентов в камеры сгорания корректирующих ЖРД малой тяги и с длительными перерывами между запусками. Это объясняется тем, что при каждом начале запуска подшипники работают «всухую», без охлаждения компонентом, т.к. после останова компонент удаляется из полости насоса и, соответственно, из подшипников. При запуске «всухую» в первую очередь изнашивается сепаратор, что и уменьшает ресурс работы подшипника и всего насоса. Поэтому для высокооборотных и высокоресурсных насосов ТНА ЖРД при большом количестве пусков и остановов целесообразно применять бесконтактные подшипники (гидростатические или гидродинамические подшипники скольжения (см. книгу под редакцией профессора Г.Г. Гахуна «Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей», г. Москва, «Машиностроение», 1989 г, стр. 253, рис. 10.48).

Следует отметить, что большинство роторов центробежных насосов конструктивно выполнены «гибкими», т.е. во время роста оборотов ротор проходит первую критическую скорость вращения - это резонансные обороты, когда наблюдается наибольший прогиб вала насоса. При этом резко возрастают радиальные нагрузки на подшипники качения и возникает возможность механического касания уплотнительного выступа (буртика) колеса о плавающее кольцо, что может привести к разрушению как подшипника, так и плавающего кольца (см. книгу под редакцией профессора Г.Г. Гахуна «Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей», г. Москва, «Машиностроение», 1989 г, стр. 304, рис. 11.30).

Для повышения работоспособности и безопасного прохождения ротором резонансного участка запуска широко применяются конструкции опор, где подшипник связан с корпусом насоса через упругое демпферное кольцо (см. книгу под редакцией профессора Г.Г. Гахуна «Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей», г. Москва, «Машиностроение», 1989 г, стр. 251, рис. 10.47а).

Однако в высокооборотных и высокоресурсных насосах ТНА ЖРД применение упругих демпферных колес невозможно из-за конструктивных особенностей бесконтактных подшипниковых опор и их особенностей работы.

Изобретение решает задачу обеспечения надежной работы центробежного насоса при прохождении первой критической (резонансной) скорости вращения методом гашения энергии колебания вращающегося в бесконтактных подшипниках ротора центробежного насоса.

Для этого в щелевом уплотнении центробежного насоса плавающее кольцо выполнено из отдельных секторов, а между уплотнительной поверхностью корпуса насоса и плавающим колесом коаксиально установлено упругое демпферное кольцо.

При таком исполнении щелевого уплотнения центробежного насоса упругое демпферное кольцо гасит энергию колебания ротора центробежного насоса при прохождении первой (резонансной) критической скорости вращения и обеспечивает безаварийную работу насоса при наборе оборотов и при останове, устраняя механическое касание выступа центробежного колеса об плавающее кольцо.

Изобретение поясняется чертежами:

На Фиг. 1 - продольный разрез щелевого уплотнения-демпфера центробежного насоса; на Фиг. 2 - поперечный разрез щелевого уплотнения, сделанный по сечению А-А; на Фиг. 3-конструкторские варианты выполнения плавающего кольца на отдельные сектора, на Фиг. 4 -конфигурация упругого демпферного кольца (пример конструкторского исполнения).

Щелевое уплотнение-демпфер центробежного насоса включает корпус насоса 1 с уплотнительной поверхностью 2, плавающее кольцо 3 с отдельными секторами 6, центробежное колесо насоса 4 с уплотнительным выступом (буртиком) 5 и упругое демпферное кольцо 7.

В процессе роста оборотов ротора центробежного насоса (частота вращения) обороты приближаются к критическим оборотам (резонансной частоте колебания ротора). При прохождении критических чисел оборотов происходит максимальный изгиб ротора, что ведет к изменению радиального зазора между уплотнительным выступом 5 центробежного насоса 4 и внутренней поверхностью плавающего кольца 3. С одной стороны, указанный зазор уменьшается, а с противоположной стороны зазор увеличивается. В уменьшенном зазоре давление рабочей жидкости падает, а в увеличенном зазоре давление вырастает, что приводит к появлению перепада давления рабочей жидкости и возникновению радиальной силы, которая воздействует на плавающее кольцо. Вследствие того, что плавающее кольцо 3 выполнено из отдельных секторов 6, оно может изменять свою геометрию и в зоне деформации передавать радиальную силу на упругое демпферное кольцо 7, вызывая его упругую деформацию. Таким образом упругая деформация кольца 7 гасит энергию колебания ротора и уменьшает амплитуду колебания ротора центробежного насоса при прохождении первой критической скорости вращения. Все зазоры между отдельными щелевого уплотнения-демпфера выбираются конструктивно в процессе доводки насоса.

Использование изобретения позволит повысить надежность работы центробежного насоса на бесконтактных подшипниках за счет уменьшения прогиба ротора при прохождении критических (резонансных) чисел оборотов (уменьшения амплитуды колебаний) и устранения механического касания уплотнительного выступа 5 центробежного колеса 4 о внутреннюю поверхность плавающего кольца 3.

Щелевое уплотнение-демпфер для гашения энергии колебаний вращающегося в бесконтактных подшипниках ротора центробежного насоса, содержащее корпус с уплотнительной кольцевой поверхностью, плавающее кольцо, центробежное колесо насоса с уплотнительным выступом, причем плавающее кольцо щелевого уплотнения выполнено из отдельных секторов, а между уплотнительной поверхностью корпуса и плавающим кольцом коаксиально установлено упругое демпферное кольцо.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к насосостроению и, в частности, к погружным нефтедобывающим насосным установкам с приводом от герметичного погружного электродвигателя для перекачивания скважинной жидкости.

Изобретение предназначено для использования в гидро- и пневмосистемах. Изобретение позволяет повысить надежность уплотнения сопрягаемых поверхностей при низких давлениях, уменьшить размеры глубины канавки уплотнения и упростить его собираемость.

Изобретение относится к сосудам с уплотнением и компенсатором радиальных Δr и осевых Δа биений вала сосуда. Сосуд состоит из неподвижного корпуса 1 сосуда, вала 2 сосуда и опор движения вала сосуда.

Изобретение относится к области технологии углеграфитовых материалов. Для получения графитовой фольги с улучшенными характеристиками герметичности сначала получают интеркалированный графит, который затем нагревают в режиме термоудара с получением полупродукта, содержащего терморасширенный графит и аморфный углерод.

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для уплотнения вращающихся валов. Уплотнение вала состоит из корпуса в виде кольца и уплотнительного пояска с рабочей кромкой.

Изобретение относится к области газотурбинных двигателей, их эксплуатации, в частности к средствам герметизации газовоздушного тракта двигателей высокотемпературными уплотнениями.

Изобретение относится к уплотнительному узлу теплосиловой установки, которая относится к системе уплотнения на жидкой основе, а именно для уплотнения валов центробежных насосов двигателей в машиностроительной и приборостроительной технике.

Группа изобретений относится к области технологий проходческих машин и, в частности, относится к системе регулирования давления уплотнения основного привода проходческой машины и способам управления ею.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания. Герметизирующая конструкция включает в себя уплотнительное кольцо и упорное кольцо 21.

Изобретение относится к области турбо- и двигателестроения и может быть использовано в конструкциях газотурбинных двигателей и паровых турбин для уплотнения радиальных зазоров.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях газотурбинных двигателей и паровых турбин. Техническая задача, которую решает данное изобретение, - улучшение расходных и прочностных характеристик подвижных площадок уплотнения за счет изменения геометрической формы уплотнения и уменьшения количества пьезоактуаторов для управления зазором.

Уплотнительная система, расположенная в полости (C) канала вентилятора и турбины (VC, VT) между оболочкой SI статора и оболочкой VI ротора турбомашины, содержащая сектор (10) статора и элемент (11) ротора, причем полость (C) находится между основанием (SI) неподвижной спрямляющей лопатки (PS) сектора (10) статора и дополняющим его элементом (11) ротора.

Уплотнительная система, расположенная в полости (C) канала вентилятора и турбины (VC, VT) между оболочкой SI статора и оболочкой VI ротора турбомашины, содержащая сектор (10) статора и элемент (11) ротора, причем полость (C) находится между основанием (SI) неподвижной спрямляющей лопатки (PS) сектора (10) статора и дополняющим его элементом (11) ротора.

Изобретение относится к уплотнительной системе по меньшей мере для одного установленного в плавающем состоянии кольца (40, 40A-40C) в опоре (10, 10A-10C) для вращающегося вала (20, 20A-20C), способного вращаться вокруг оси, направленной вдоль продольного направления (Z), для того, чтобы обеспечить динамическое уплотнение между валом (20, 20A-20C) и опорой (10, 10A-10C).

Изобретение относится к уплотнительной конструкции с демпфером крутильных колебаний и масляным уплотнением, которая может уменьшить подвергание уплотнительной кромки масляного уплотнения воздействию инородного материала, проникающего со стороны всего демпфера крутильных колебаний.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях газотурбинных двигателей и паровых турбин. Бесконтактное пальчиковое уплотнение содержит кольцевые пластины с прорезями, образующие гибкие пальчики с подвижными площадками, и два утолщенных сплошных корпусных диска с кольцевыми проставками, скрепленных вместе по внешнему диаметру заклепками.

Изобретение относится к системе щеточных уплотнений для уплотнения зазора (1) между ротором (2) и статором (3). Щеточное уплотнение (9) включает корпус (4) щетки и множество закрепленных в корпусе (4) щетки щетинок (5).

Изобретение относится к устройству для изоляции области высокого давления в турбомашине от области низкого давления в турбомашине. Турбомашина содержит одну или более статорных частей и одну или более роторных частей.

Изобретение относится к уплотнительной технике. Лабиринтное уплотнение для уплотнения кольцевого пространства между ротором и статором паровой турбины или газовой турбины содержит множество уплотнительных полос, расположенных последовательно в осевом направлении, прикрепленных к статору и выступающих в пространство, где уплотнительные полосы взаимодействуют, обеспечивая уплотнительный эффект, с уплотнительными элементами, выступающими со стороны ротора, расположенными в шахматном порядке.

Изобретение относится к уплотнительной технике. В динамическом уплотнении один пакет дисков выполнен заодно с втулкой, а другой пакет выполнен заодно с невращающимся стаканом, причем каждый из каналов имеет тангенциальный вход, аксиальный выход и соединяет лабиринтный зазор с внешней средой по криволинейной траектории.

Группа изобретений относится к бытовому прибору (100) с насосом (105) для перекачивания жидкости. Насос (105) содержит корпус (111) насоса, камеру (107) всасывания, содержащую всасывающий патрубок (109) для соединения с всасывающей линией с возможностью передачи текучей среды, и фильтр насоса с фильтрующим элементом для отфильтровывания загрязнений из жидкости.

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано, в частности в турбонасосных агрегатах жидкостных ракетных двигателей. Щелевое уплотнение-демпфер для гашения энергии колебаний вращающегося в бесконтактных подшипниках ротора центробежного насоса содержит корпус с уплотнительной поверхностью, плавающее кольцо, выполненное из отдельных секторов, уплотнительный выступ центробежного колеса насоса и упругое демпферное кольцо. При этом кольцо установлено коаксиально между уплотнительной поверхностью корпуса и наружной поверхностью плавающего кольца. Изобретение направлено на исключение механического касания элементов насоса о статорные элементы щелевого уплотнения и обеспечение безаварийной работы при прохождении первой критической скорости вращения ротора за счет гашения энергии колебаний центробежного колеса упругим демпферным кольцом. 4 ил.

Наверх